摘要：为进一步提高轴流式转轮的设计精度与性能,采用时均Navier-Stokes控制方程,标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法,对一轴流定浆式水轮机转轮内三元粘性流动进行了数值模拟。提出了水力损失计算方法,获得了转轮的预测效率。分析了转轮内部流场分布规律,建立了叶片表面压力在包角范围内的变化曲线,有助于认识转轮内真实流动现象,为改善设计提供可视化数据支持。

摘要：随钻地层压力测量仪是保证井下作业安全的重要仪器。为此,调研了国内外典型随钻地层压力测量仪的结构原理以及应用情况,重点介绍了国内2种自主研制产品已取得的重要进展:①西南石油大学和中海石油研究中心共同研制的随钻地层压力测量系统的样机,室内模拟实验表明,该仪器最高耐压70MPa,适用温度0～125℃,工作钻压0～250kN,扭矩0～10kN.m;②中国石油大庆钻探工程公司研制成的SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器,现场测试结果表明:该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5℃,井下供电功率达到160W,实现了随钻数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度,已初步具备商业化应用的条件。但与国外同类产品相比,国内研制的产品在技术指标上还有一定差距:产品规格少,局限在Φ215.9mm井眼中使用;仅适用最高耐压70 MPa,温度小于125℃的中深井井下环境。最后建议:国内应加大现场试验验证,加强合作交流,以便尽快商业化应用。

摘要：对高温高压气井,井筒流体高速开采过程中产生的井口热应力和环空热膨胀压力会导致井口装置抬升,破坏气井井筒完整性。本文建立了环空热膨胀压力和井口抬升计算模型,结合某高温高压气井进行了实例分析。结果表明:环空热膨胀压力随着环空温差和流体热膨胀系数的增加呈线性增加,随环空流体等温压缩系数的增加呈线性减小;C环空热膨胀压力产生的井口热应力最大,A环空最小;单层套管存在自由段时,井口抬升随着环空热膨胀压力的增加呈非线性增加,当自由段长度相同时,井口抬升对C环空热膨胀压力最敏感;多层套管同时存在自由段时,环空热膨胀压力不会改变多层套管自由段长度对井口抬升高度的影响规律,但会导致井口抬升高度增大。

摘要：为了从实验角度探索低渗砂岩是否存在很小的ESCK值及重新认识低渗砂岩ESCK的变化规律,用两种修正的析因设计方案开展了塔巴庙低渗致密砂岩渗透率有效应力定律实验研究.一种方案包含了3个循环,每个循环是在孔隙流体压力不变,通过加载和卸载围压完成的;另一种方案包含4个循环,每个循环是在围压不变,通过降低和增加孔隙流体压力完成的.采用稳态法采集每个测点的渗透率值,并选择合适的经验模型拟合实验数据.为了使模型更好地拟合实验数据,本文采用最大似然函数法确定的转换系数转换实验得到的渗透率数据,使拟合得到的经验模型计算的渗透率值与实验值偏差的联合概率密度趋于极大值且残余平方和最小.拟合得到的经验模型可以用渗透率-围压-内压响应面直观地表示,再用Bernabe的ESCK计算式将这一响应面转换成渗透率有效应力系数ESCK-围压-内压响应面.ESCK响应面的响应特征表明,ESCK随围压和孔隙流体压力的变化而变化,随围压的增加而降低,随内压的增加而增加,反之亦然;实验研究还表明,ESCK的变化范围在0.0～1.02之间,这一变化范围和以往实验的结果存在巨大的差异,为此,文中分析了产生这一差异原因,同时提出一新的机理模型解释了实验获取的ESCK的变化规律是低渗岩石中微裂缝和孔隙变形共同作用的结果.

摘要：四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀环境设计上的不足,使用自研高温高压多相流动态循环腐蚀实验装置,综合考虑多种腐蚀介质下的酸性环境设计方法,还原了井下管柱的服役环境,对比了不同生产阶段腐蚀速率;并基于DCB实验,提出了高温高压强腐蚀环境下管柱断裂韧性的测试方法及管柱强度校核模型;最后,以四川盆地X井为例,得到了管材剩余服役年限与优化建议。研究结果表明:①对腐蚀环境与井下流动的精细化模拟,还原了不同服役阶段的腐蚀速率与特征,保证了腐蚀速率测定的准确性;②气井生产后期积水阶段管材平均腐蚀速率远大于生产初期携水阶段,且积水阶段点蚀现象极为严重,易造成管柱腐蚀穿孔甚至开裂;③C110管材的断裂韧性衰减严重,平均衰减比例达41.37%,必须针对应力腐蚀开裂现象开展管材DCB实验及强度校核;④在管柱服役寿命预测时,需综合考虑均匀腐蚀、点蚀及磨损对管柱强度的衰减作用,校核结果应满足安全服役的要求。结论认为,四川盆地超深高含硫气田是盆地天然气稳产、上产的主要对象,保障其安全高效开发对于四川盆地天然气“气大庆”建设具有重要现实意义,提出的井下管柱完整性设计理念及方法可为超深高含硫气田井下管柱完整性设计提供参考和借鉴。

摘要：页岩脆性是页岩地层钻井、水力压裂设计的关键参数之一,目前针对钻井过程中工作液浸泡对页岩脆性的影响还未引起关注.通过开展钻井完井液浸泡前后页岩三轴力学实验,利用脆性评价模型分析了页岩脆性变化特征.结果表明,延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩;油基和水基钻井完井液浸泡均能导致页岩脆性降低,且油基钻井完井液浸泡后的页岩脆性降低幅度更大;龙马溪组页岩浸泡后脆性减弱幅度较延长组页岩大.页岩脆性弱化机制包括:(1)由层理面胶结强度不同引起的脆性强弱差异;(2)由毛管自吸作用导致的高孔压、高应力强度因子、低临界断裂韧性;(3)由碱液侵蚀导致的页岩溶蚀孔形成及矿物颗粒碎裂;(4)由黏土矿物水化膨胀产生的膨胀应力;(5)由钻井完井液滤液润滑导致的页岩破裂面摩擦系数降低.延长组页岩层理面强度较龙马溪组页岩低,导致延长组页岩脆性强于龙马溪组页岩.其次,和水基钻井完井液相比,油基钻井完井液具有更大的自吸量、更高的p H值、更强的润滑性,因此,油基钻井完井液浸泡降低页岩脆性幅度更大.另外,由于龙马溪组页岩具有更小的润湿角、更强的毛管自吸和碱液侵蚀作用,相同浸泡条件下,龙马溪组页岩脆性降低幅度更大.本研究可为页岩地层钻井液性能优化、井壁稳定控制、水力压裂设计等提供理论指导.

摘要：准确预测井筒压力是气井动态分析和排水采气工艺设计的关键。页岩气井不同生产阶段井筒流动参数变化范围大,初期产液量高套管生产,中后期产气量大幅度下降油管生产,现有工程常用压力模型难以准确预测页岩气井全生命周期井筒压降。采用试验、理论与工程应用相结合的思路分析了井筒压降组成,开展了气水两相井筒流动试验,明确了气流速、液流速、管径和井倾角对持液率的影响规律。基于井筒压降分析结果,以环状流与非环状流的流型转变界限作为压降建模界限。利用气芯和液膜动量平衡方程构建了环状流压降机理模型;基于Mukheijee-Brill模型,构建流动相似准数,拟合了适用于不同管径的持液率模型,形成了页岩气水平井井筒压降组合模型。收集现场94口页岩气井的数据,新模型平均百分误差为0.46%,表明模型预测精度高,能够满足工程需求。

摘要：基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达到52.12%和89.02%;模拟致密油储集层水平井生产3000 d,全耦合模型与未耦合模型的产能预测误差达38.30%,忽略流-固耦合效应的影响会使产能预测结果产生严重偏差;致密油储集层水平井产能对启动压力梯度最敏感,人工裂缝开度次之,提高人工裂缝初始导流能力有助于提高致密油井产能;压裂施工设计需考虑人工裂缝导流能力、间距、数量、长度的综合影响,片面追求增加裂缝条数无法取得预期的增产效果。

摘要：我国南海的天然气水合物(以下简称水合物)90%以上都属于非成岩矿体,常规方法难以开采。周守为院士创新性提出了高效开发该类水合物矿体的革命性技术之一——固态流化法,并在中国南海神狐海域依托国内自主知识产权的技术、装备和工艺等,成功试采了该类水合物。在流化试采过程中,井底射流破碎水合物矿体至细小颗粒并随钻井液向上返出,含水合物固相颗粒在温度升高、压力降低至受施工参数影响的、区别于常规静态相平衡曲线的动态相平衡状态时发生分解,使得环空液固流动变为复杂气液固多相流动,井控安全要求极高,需要对施工参数优化设计。为此,基于目标区块工程地质特征并结合复杂井筒多相流动分析,对该工程参数进行优化设计,建立了复杂介质井筒多相流动、温度、压力以及水合物相平衡、分解理论模型和数值计算方法,通过数值仿真、软件仿真以及实验验证,对不同施工参数下的流化试采井筒多相流动进行了分析,形成了海洋天然气水合物流化试采现场工程参数优化设计方法及方案:井底射流流化井段直径不宜过大,应适当提高钻井液排量、密度、施加井口回压,以保证安全携岩和降低井控风险。该基础理论研究成果为现场施工以及试采产能的提升提供了重要技术保障。

摘要：针对川西沙溪庙组致密砂岩气藏水平井开展了分段压裂优化设计及现场应用研究。采用水平井分段压裂诱导应力场模型，以提高储层整体渗流能力为目标，优选了裂缝起裂次序、裂缝fg距和射孔参数，通过优化压裂施工净压力和排量沟通了主裂缝周围的天然裂缝。现场实施结果表明：优化后的水平井压裂8～13段，每段内射孔2～3簇，每簇长度为0．5°，相同压裂段内簇间距为30~60m；采用中间为12～16孔／m、两端为16~20孔／m的变密度射孔，优化排量为3．5～6．5m3／min；采用优化设计技术实施的5口井平均稳定产量为5．3×104m3／d，较优化前有明显提高，取得了显著的经济效益，为同类型致密砂岩气藏的水平井分段压裂优化设计提供了借攀。