摘要：水力压裂过程中支撑剂在裂缝中有效填充是形成高导流裂缝通道的关键。目前,关于支撑剂在裂缝中运移与沉降规律的研究方法多为物理实验或数值模拟,且主要聚焦支撑剂沉降结果,对支撑运移和沉降机理的研究较少。为进一步揭示支撑剂在裂缝中的运移和沉降规律,采用实验与数值模拟结合的方法探究了支撑剂尺寸、注入速度以及压裂液黏度对支撑剂在单一与交叉裂缝中的运移沉降行为的影响。研究结果表明:①支撑剂尺寸主要通过对沉降角的影响决定颗粒运移的分布,支撑剂尺寸越大,颗粒沉降角越大,运移距离越短;②注入速度对砂丘形态影响较大,当注入速度从0.2m/s增加至1.0m/s时,单一裂缝内砂丘有效支撑面积比和最大高度都明显降低,而分支缝内砂丘有效支撑面积比增加34.3%,表现出与单一裂缝中相反的变化趋势;③压裂液黏度主要影响流体携砂能力,随着压裂液黏度增加,主裂缝内砂丘有效支撑面积比降低8.4%,砂丘最大高度下降6.1cm,而在分支裂缝内表现为先增加后降低。结论认为,分支裂缝与主裂缝内支撑剂运移受施工因素影响往往表现出不同变化规律,该研究成果将进一步完善了水力压裂相关理论认识,同时为压裂现场施工设计优化提供了理论支撑。

摘要：大位移长水平井开发的后期,存在着大摩阻的问题,严重制约钻具向更远目标的快速钻进,在世界范围内引起了广泛关注。水力振荡器是油井开发后期降摩减阻的重要工具。针对该问题提出了一种涡轮式水力振荡器。该水力振荡器通过静阀与转阀流道口之间的相位变化将钻井液的动能转化为周期性脉冲压力,有效地解决了钻井过程中出现的托压和自锁问题。分别对圆形流道口、扇形流道口与正方形流道口进行优化设计,发现正方形流道口的降摩减阻效果最好。运用理论计算与FLUENT流体仿真分析,研究静阀与转阀的运动规律以及流道的尺寸和长度对阀组压降的影响,得到一组最优的阀组尺寸:中间流道口的半径为14.2 mm,正方形外流道口的边长为27 mm,流道长度为30 mm。研究结果表明该结构可以提供0.096~2.96 MPa的稳定脉冲压力。

摘要：【目的】为了实现压裂参数的快速和精准设优化。【方法】本研究利用大数据技术及多种机器学习算法,采用基于数据模型的压裂参数智能优化方法来获得最优压裂施工参数组合。【结果】本研究以苏东南某致密气井区的历史压裂数据为基础,利用上述方法对该区的74口水平井的压裂总液量、加砂强度、砂比进行优化设计,并预测压后产能。优化结果表明,该区合理的总液量为3000~4600 m^(3),加砂强度优化为2~3,砂比优化为17~19,优化后增气量为1890~3555万m^(3),压裂参数优化效果显著。【结论】该方法能有效提高压后产能,为其他非常规油气田压裂参数优化设计提供参考。

摘要：旋扣钳是轨道式铁钻工的重要组成部分,其受力和运动特性对整机性能有重要影响。提出一种新型轨道式铁钻工旋扣钳,建立旋扣钳力学模型,利用ADAMS软件对其进行力学特性分析。随后,利用机构的结构分析与综合方法对旋扣钳关键铰点进行运动学分析。研究结果表明:旋扣钳在旋扣过程中的接触力与驱动力均在允许范围内,证明旋扣钳结构设计的合理性;建立旋扣钳关键铰点的位移方程、速度方程以及加速度方程,继而得到偏转角α2的活动范围为5°~76°、α3的活动范围为14°~85°以及α4的活动范围为0°~65°。

摘要：套管钻井技术是一种新兴钻井技术,因其具有降低钻井成本的优点,是近年来研究的热点。套管钻井中最关键的工具是套管钻头,本文设计出一种刀翼可钻式套管钻头,主要对钻头选材、水眼分布、水眼结构、冠部轮廓结构和切削结构等进行设计,并对所设计的套管钻头进行有限元数值模拟,结果表明:这种钻头稳定性高、清洗效果好。保径与鼻部距离近可给钻头冠部提供更大冠部面积,并且采用大曲面设计有很好的抗冲击能力,适合硬且夹层多的地层使用。使用30°的切削角度,攻击力较弱,虽然钻头取得的机械转速较低,却可以用在较硬的地层中。

摘要：纳米排驱剂能够有效提高非常规气藏压裂液渗吸后的返排效率,提高裂缝表面气体渗透率,增大采气量,避免出现“液相圈闭”。而纳米排驱剂在岩石颗粒表面作用的长效性和向地层深部的运移能力决定了其能否有效发挥作用。研发了一种新型的纳米排驱剂CNDAD1#,并对纳米排驱剂的性能进行实验研究。由于纳米颗粒对紫外可见吸收光谱的吸收作用,利用紫外分光光度计对纳米排驱剂在不同类型岩粉条件下设计的动静态吸附实验,对纳米排驱剂的作用长效性和深部运移能力进行定量和定性评价。结果表明:页岩、煤岩、碳酸盐岩、砂岩对新型纳米排驱剂均具有较好的吸附效果,吸附效果强弱依次为页岩>煤岩>碳酸盐岩>砂岩;静态吸附实验中岩粉目数越大,吸附速率越快、吸附量越大;动态吸附实验中的陶粒支撑剂对化学剂的吸附量较低,不会影响化学剂向裂缝深部运移的有效含量,达到动态吸附平衡的注入量为3~5 PV,当注入量继续上升时岩粉对化学剂仍具有较强的吸附能力,从而达到化学剂随注入液向裂缝深部运移、改善地层深部开发的效果。结果对非常规气藏压裂开采具有重要指导意义。

摘要：生产指数是水平井压裂后生产能力评价的重要指标,目前非常规油气水平井压裂后产能预测方法较复杂,参数较多,需进一步优化设计。基于统一压裂设计理论的支撑剂指数法,借用支撑裂缝流动效率优化无因次裂缝导流能力及无因次生产指数,采用多元线性回归方法建立了水平井长度、裂缝半长、裂缝条数、井控边界、储层厚度5种因素影响下的最优无因次裂缝导流能力及无因次生产指数计算模型。结果表明:利用新建模型回归的最优无因次裂缝导流能力多元线性方程决定系数R2为0.933,回归的无因次生产指数多元线性方程决定系数R2为0.980,平均相对误差均小于5%,与传统预测方法相比,精度有了明显的提高。敏感性分析结果表明,生产指数与水平井长度、裂缝条数、裂缝半长和储层厚度呈正相关,与矩形渗流区域长度呈负相关,其中与裂缝条数的关联性最强。研究成果对快速实现非常规油气水平井压裂后产能准确预测、经济评价和施工参数优化都具有重要意义。

摘要：涪陵区块页岩气老井在分段多级压裂后滑移段套管变形严重,将会影响后期优化改造效果,且目前对该区块套管变形特征分析较少。为此,通过结合现场测井数据,建立不同射孔参数、水泥环材料属性、页岩滑移量的套管-水泥环-地层耦合模型,并采用经典Lame公式验证模型的正确性。数值分析结果表明:ø139.70 mm×10.54 mm的P110无损套管受周向挤压与上覆压力时的应力变化率相近,但射孔后套管的周向挤压应力变化加快,此时套管易产生较大变形,45°、90°相位角射孔比30°、60°、120°和180°相位角射孔对套管强度的影响小;45°方向页岩滑移下,套管最大等效应力位于滑移面上接触点,微小的滑移量将导致套管严重变形,页岩滑移量为4.243 mm时,套管的总变形量为3.957 mm;增大水泥环在页岩滑移处的弹性模量能减少套管的最大等效应力,但套管的总形变量也相对增加。水泥环弹性模量为7 GPa时,减小或增大泊松比至0.26以上均能降低套管的最大等效应力,但对预防套管变形效果不明显。设计的套管受内压地面试验装置及搭建室内试验平台,可为套管变形分析提供试验指导。

摘要：随着川渝地区的钻井深度不断增大,管柱在下入过程中易受到井内岩屑的影响,进而出现卡钻现象,甚至发生钻具断裂等重大事故。为了提高川渝地区页岩气水平井内的岩屑运移能力,设计了2种新型钻杆——悬浮式铝合金钻杆和新型脉冲射流钻杆,并与普通钻杆进行对比分析。首先,对3种钻杆的结构与携岩原理进行理论分析。然后,在ANSYS软件中建立3种钻杆的携岩仿真模型,通过采用不同的网格划分方法来验证各仿真模型的网格无关性与收敛性,并利用搭建的室内岩屑运移装置验证了仿真模型的准确性。最后,在岩屑粒径、钻井液入口排量和井斜角等因素改变的情况下,对3种钻杆的携岩能力进行了仿真分析。结果表明,悬浮式铝合金钻杆和新型脉冲射流钻杆的携岩能力相比普通钻杆有所提高。研究结果对提高水平井内的岩屑运移速度、改善井眼清洁度和减少岩屑床生成具有重要意义。

摘要：在油气井生产过程中,随着油气资源不断从井底被开采出来,开采出来的原油含砂、含水量逐渐增加。油井除砂会对油气生产设备造成冲蚀、刺漏甚至是堵塞,使得生产设备的寿命受到较大的影响,造成严重的经济损失。在对国内外现有除砂技术研究的基础上,从经济性角度出发,展开了适用于国内油气除砂的高压双筒滤网式除砂器的设计研究。主要包括除砂器工艺流程设计与总体方案设计;除砂器关键部件除砂筒的设计、有限元数值模拟以及除砂器工业试验。研究结果表明:所设计的高压双筒滤网式除砂器具有较高的可靠性和现场应用价值。