摘要：【目的】明确煤力学性质和地应力的分布特征及其对人工裂缝形态和扩展行为的控制机制,对深部煤层压裂设计、井网部署和煤层气资源开发至关重要。【方法】以鄂尔多斯盆地东缘北部神府区块太原组8+9号煤为研究对象,基于声波测井、密度测井、注入/压降试井和排采资料,系统分析煤层及其顶底板岩层的力学性质和地应力分布特征,揭示力学性质和地应力对水力裂缝的控制机理。【结果和结论】结果表明:(1)8+9号煤层与顶底板形成了泥岩−煤−泥岩(占77.4%)、砂岩−煤−泥岩(15.5%)等6种组合。(2)基于声波和密度测井计算的力学参数显示,煤弹性模量在4.83~13.69 GPa(平均6.28 GPa),泊松比0.31~0.41(平均0.37),区域上南北脆性高,中部塑性高。(3)注入/压降试井计算结果显示,研究区最大水平主应力介于31.11~39.11 MPa,最小水平主应力变化范围为25.78~29.94 MPa;声波测井计算结果显示,垂向应力(平均49.12 MPa)>最大水平主应力(平均39.50 MPa)>最小水平主应力(平均33.80 MPa),煤层与顶底板最小水平主应力差在0~12.75 MPa。(4)Abaqus和Fracpro PT模拟结果显示,煤弹性模量越大,裂缝高度相对越大,当顶板与煤层的力学强度差较小时防止穿层;煤层水平主应力差增大,容易沿最大水平主应力形成单一裂缝;煤层水平主应力较顶底板水平主应力越小,易在煤层内形成较长、较低、较宽的裂缝,且不易穿层。研究认为实施较大的压裂规模、缝内暂堵技术和控制裂缝净压力等手段是提高神府区块8+9号煤水力压裂效果的主要途径。

摘要：近几年,我国深部煤层气开发取得重大突破,初期产量平均可达万方每天,但产量递减较快,排采制度有待优化。为保障深部煤层气长期稳定生产,提高最终可采储量,亟需开展合理排采制度优化设计研究。本研究以鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气藏为例,根据区块19口井的历史拟合与预测结果,确定了深部煤层气井产能评价指标,分析各参数与产能评价指标之间的相关性,给出产能高、中、低三类井的识别图版;提出多目标排采制度优化设计方法,制定神府区块高、中、低产井的合理排采制度模板,并将三类井排采制度模板应用于新井。研究表明:第二年平均日产气量包含了气井短期和较长一段时间内产能的变化,可作为深部煤层气井产能评价指标。煤储层厚度、煤储层温度、原始煤储层压力、临界解吸压力、Langmuir压力、煤储层渗透率、供给半径、裂缝半长、煤粉伤害临界流速9个参数与第二年平均日产气量呈正相关关系,而孔隙压缩系数、裂缝应力敏感系数和煤粉渗透率伤害率3个参数与第二年平均日产气量呈负相关关系。根据临界解吸压力与渗透率参数交汇图可有效判别高、中、低产井;高、中、低产井分别具有各自的最优排采制度,排采速度不是越快越好,尤其低产井受煤粉影响十分显著,建议缓慢排采。研究成果可为神府区块深部煤层气新井井位优选、排采制度制定提供依据,为深部煤层气长期稳定高效开发奠定基础。

摘要：深水高温高压气井普遍存在环空带压现象,而深水井通常采用水下井口,使得B、C环空无法进行泄压操作,从而导致井下油管柱承受高环空圈闭压力载荷,同时附加高温、腐蚀多因素耦合影响,使得油管柱存在失效风险。针对深水高温高压气井环空圈闭压力下油管柱安全问题,基于深水井特性,综合考虑热膨胀和鼓胀效应引起的环空温度、环空体积、流体体积以及环空压力变化的动态耦合作用,建立深水高温高压气井圈闭压力预测模型,同时,考虑高环空圈闭压力载荷,附加高温及腐蚀多因素耦合影响,建立深水高温高压气井油管柱安全评价方法,开展了环空圈闭压力多因素影响下油管柱安全评价,并对模型进行了验证。结果表明:考虑环空圈闭压力影响后,环空圈闭压力随服役时间逐渐降低幅度远小于地层压力降低幅度,管柱抗外挤安全系数随服役时间降低幅度增大。同时,管柱内外流体压差随井深增加而逐渐增大,在井底管柱更易发生失效风险;在井筒高温及腐蚀耦合影响下,管柱抗内压、抗外挤及抗拉安全系数均呈现出不同程度的降低,特别井底段管柱受苛刻高温及腐蚀环境,附加高环空圈闭压力,使其更易发生失效风险,在设计及实际生产过程中,应重点管柱井底管柱安全风险。

摘要：针对电化学脱氧中阴极氧还原反应(ORR)所用催化材料成本高、效果差的问题,在不同电流密度下通过电沉积法高效制备NiCoFe三元合金,并对合金材料的形貌和结构进行表征和分析,结果表明所制备NiCoFe合金有着蓬松的花椰菜状表面形貌和合金晶型结构。在三电极体系中对不同电流密度下制备的NiCoFe合金进行ORR性能测试,结果表明,当电沉积电流密度为1.0 A/cm2时,NiCoFe合金的半波电位为0.782 V,起始电位为0.936 V,极限电流密度为2.9 mA/cm2,盘环电极(RRDE)测试显示合金的转移电子数为3.52,接近于商用Pt/C催化剂的四电子转移。设计电化学脱氧小试设备用于考察NiCoFe合金作为阴极电极时对于模拟工业水中溶解氧的去除效果,结果表明NiCoFe阴极的脱氧率达99%以上,是一种性能优异的ORR电催化材料。

摘要：智能完井技术为解决油气田开发难题、提高海上油气井生产及管理效率提供了全新的解决思路,但对于智能完井系统功能认识不全面及应用场景不明确导致目前海上智能完井应用普及程度不高。为有效提升智能完井技术工程应用普及程度,通过梳理智能完井系统所涵盖的所有单元模块,全面分析了智能完井系统所能实现的功能构成,从而构建了功能完善的典型油气井智能完井工程方案,然后结合目前海上油气田开发可能存在的技术难点,有针对性地设计了6种典型的海上智能完井技术应用前景。研究海上智能完井技术应用普及程度,对推动海上智能油气田建设进程具有重要意义。

摘要：注采模式优选对缓解厚油层层内矛盾,提高纵向波及效率具有重要意义。目前尚未形成油水井同时部分打开的井间解析渗流模型,无法支撑厚油层波及特征的研究。为此,采用保角变换方法,将油水井同时部分打开剖面地层依次变换为圆形边界偏心裂缝井地层、单位圆形边界两分支裂缝井地层、注水井全部打开采油井部分打开剖面地层,之后重复上述变换,将注水井全部打开采油井部分打开剖面地层变换为油水井全部打开剖面地层,从而将原始二维渗流过程变换为一维渗流过程,实现了不同注采模式下厚油层层内压力及流线分布的解析计算。与精细数值模拟方法的对比表明,该方法对不同井距/厚度比的情形均可获得较高计算精度。利用该方法,开展了注采模式对纵向波及特征的研究。结果表明:对于底注高采模式,注水井顶部为主力注入层段,注水井顶部1/3的井段控制超过1/2的地层,使超过2/3的采油井段受效;注水对地层的波及主要作用于注水突破前的阶段。在相同的打开厚度下,底注高采的注水突破最晚、波及效率最高,底注中采、中注高采次之,高注高采、底注底采注水突破最早、波及效率最低。采油井的打开厚度越大,注水突破时间越短,但注水突破时的波及系数增大,应综合考虑注水突破时间和波及系数两方面的因素,优选最佳打开厚度。

摘要：水力压裂是油田提高勘探开发效率的核心技术之一,电磁监测是评估水力压裂效果的有效测量手段。该文升级改造了传统裂缝监测装置,搭建了基于电磁法的水力压裂裂缝在线监测实验教学平台,平台包含多种裂缝模型,且能合理设计各裂缝模型参数,以油田现场压裂裂缝监测问题为导向,灵活优化组合裂缝模型,使用COMSOL数值模拟及可视化方法,在实验室探索压裂裂缝参数与电磁监测信号间的规律,为反演有效裂缝参数提供理论依据。该实验项目具有前沿性、学术研究性和应用性选题特点,可以提升学生自主创新能力和实践探究能力。

摘要：多元热流体为蒸汽、氮气、二氧化碳的高温高压混合气体,具有降低稠油黏度、提高地层压力、改善油藏剖面、提高稠油油藏开发效果等作用。多元热流体吞吐技术在海上稠油高效开发中应用广泛,随吞吐轮次增加,对多元热流体吞吐机理缺乏认知,开采效果降低。为有效提升稠油油田的开采效果,采用油藏模拟分析和多元热流体吞吐及驱替室内试验方法,探究了不同多元热流体组分对增产的贡献,进一步明晰多元热流体吞吐增产机理,为多元热流体热采方案优化设计和吞吐后开发调整提供理论指导和有效措施。试验结果表明:海上油田通过多元热流体热采示范应用,油田日产油由热采前218m^(3)·d^(-1)升至最高641m^(3)·d^(-1),增幅195%,热采效果明显。

摘要：针对深水气田开采过程中乙二醇(MEG)回收及再生系统的脱水单元和脱盐单元,采用实验室试验和Aspen Plus工艺软件模拟计算两种方法,进行了工艺设备优选、生产能耗及操作弹性研究。结果表明,试验测试数据与Aspen Plus模拟计算数据能较好地吻合。当MEG富液的质量分数高于50%时,隔壁塔和常规塔均能满足预定脱水脱盐目标,但常规塔的结构更简单。采用带循环的常规塔流程进行的生产能耗和操作弹性研究表明,当MEG富液质量分数为50%、操作压力为25 kPa(A)时,每产出1 t水的能耗为1144.38 kW·h,相应的MEG贫液循环量为1.22 t;低负荷条件下,为减少脱水能耗,应提高塔的操作弹性范围。

摘要：脱盐工艺是海上热采锅炉给水系统中重要的工艺单元之一。本文以渤海水源井水为研究对象,进行了脱盐工艺的优选和经济评估。结果表明,与“反渗透+EDI”工艺相比,“反渗透+钠离子交换器”工艺具有产水水质好、回收率高、抗冲击能力强、占地面积小、投资成本较低等优势,更加适用于海上热采锅炉给水系统。对“反渗透+钠离子交换器”进行了工艺设计和经济评估,为海上热采锅炉水处理系统脱盐系统的工业化应用提供技术指导。