摘要：高温含CO2气井(特别是海洋及深水油气井)的井筒完整性备受关注,因它涉及太多的具体技术、材料和工具及装备。为此,在深入研究挪威石油工业协会和美国石油学会最新发布的井筒完整性技术标准的基础上,结合已经取得的经验和大量的实验评价成果,重点对投产期的井筒完整性设计框架进行了研究。提出了井筒完整性设计理念,推荐了井筒腐蚀完整性管理方法及技术流程,给出了井筒安全屏障系统划分方法,从实体屏障、水力屏障、操作屏障3个方面讨论了井筒安全屏障分类和功能,以及油管柱设计及完整性管理。同时,给出了固井水泥屏障设计要求及方法,强化了井筒水力屏障对井筒完整性的作用,重点阐述了井筒的腐蚀完整性评价和管理的"适用性"理念和方法。针对海洋气井,还提出了适合的油套环空保护液,将环空保护液和水泥面之上滞留流体按水力屏障对待。

摘要：为了解决深水油气井测试时各环空压力上升而破坏井筒完整性的问题,针对气井测试的短期非稳态过程,建立了井筒非稳态传热模型;然后,根据流体等压膨胀系数、等温压缩系数与密度的函数关系,建立考虑流体性质非线性变化的环空压力预测模型;在此基础上,以南海西部某深水高温高压气井为例,采用所建立的模型预测了不同测试制度下的环空温度与压力,根据最小安全系数对井筒管柱强度进行校核,进而确定井筒各环空最大允许压力,并且绘制出不同测试制度下的安全诊断图版。研究结果表明:①环空温度随着测试产量和测试时间的增加而升高,但井口和井底的温度差减小,在同一测试产量和测试时间下,环空2温度始终高于环空3,并且环空之间的温度差较大;②环空2、3的压力随着测试产量和测试时间的增加而升高,但上升的趋势变缓,并且在同一测试产量和测试时间条件下,环空2的压力大于环空3;③若不考虑流体性质非线性变化的影响,将会低估环空压力值,并且随着测试产量和测试时间增加,相对误差会继续增大;④随着测试产量和时间的增加,环空2的压力值会率先超过环空最大允许压力,因而在深水高温高压井测试作业中应重点关注不同测试制度下环空2的压力变化情况。结论认为,基于所绘制的诊断图版,可以方便、快捷地判断深水气井测试制度的设计是否合理,最大限度地保证测试过程中的井筒完整性。

摘要：通过高温下页岩的三轴压缩实验,结合井壁稳定分析理论,进行了高温下页岩的力学特性及井壁稳定性研究。结果表明:高温引起页岩强度劣化,在温度低于150℃时,温度对页岩强度劣化主要体现在粘聚力弱化,在温度超过150℃时,温度会进一步导致页岩内摩擦角减小。钻井液与地层间的温差将在井周附加热应力,随着远离井壁,温差附加径向热应力先增加后降低,在距离井壁一定位置出现最大值,而附加的切向热应力在井壁处最大。随着温差增加,井壁坍塌压力增加,并且附加热应力引起的坍塌压力增幅逐渐超过页岩粘聚力弱化引起的坍塌压力增幅。研究结果对于钻井施工,优化钻井液设计具有重要的意义。

摘要：光催化二氧化碳(CO_(2))还原制液体燃料和高值化学品技术不仅能充分利用可再生能源太阳光,实现化学储能;更重要的是,此技术以温室气体CO_(2)为原料,因此可以减缓全球温室效应,构造人工碳循环。然而,光催化CO_(2)还原制液体燃料和高值化学品反应过程中面临诸多挑战:(1)CO_(2)分子吸附和活化过程困难;(2)(高附加值)碳产物选择性低;(3)产物生成后易发生其他副反应导致催化剂失活或产物选择性下降。受到以上三个挑战的制约,目前的反应效率较低,难以满足工业化应用。由于光催化CO_(2)向高值化学品的转化过程为质子耦合光生电子参与的还原反应,因此活性位点的电子密度会显著影响以上挑战的解决。然而,光催化CO_(2)还原过程涉及众多基元步骤,每个基元步骤对于活性位点的电子密度要求并不清晰,这导致无法有针对性设计高效的催化剂来促进光催化CO_(2)分子的有效活化及高选择性转化。本文综述了近期活性位点的电子密度变化对于CO_(2)分子吸附和活化过程、碳产物选择性调控和产物脱附及过氧化的影响规律,并总结了调控活性位点上电子密度的方法,旨在对未来设计高效光催化剂提供参考和理论依据。

摘要：现行裂缝参数设计方法没有考虑以压后有效渗透率为设计参数,也没有考虑经济允许的最佳压裂规模,因此不能确保压裂效果的长效性与经济性。基于支撑剂指数法,以经济最大化为目标,考虑非达西流动效应与压裂液伤害对裂缝渗透率的影响,结合经济因素、油藏规模、压裂规模间相互关系得到最优支撑剂指数函数,压裂已知规模气藏时,通过该关系函数可确定唯一的最优支撑剂指数及最优缝长,通过迭代求解可得到非达西流动条件下最优裂缝参数。计算结果表明,非达西流动效应越严重,最优支撑剂指数越小,最优缝长越小,最优缝宽越大,降低裂缝内非达西流动效应的影响需要设计低穿透比和高导流能力的裂缝。

摘要：随着我国薄层低压油气藏的开发需求,充气欠平衡钻水平井技术成为国内外钻井界关注的热点,井眼净化不畅造成钻具摩阻扭矩的增大严重制约着水平井眼的延伸能力,气液固复杂多相流动,特别是认识固相运移规律是欠平衡条件下岩屑运移的核心内容。为此,在分析水平井与直井多相流条件下的岩屑受力与运移规律异同的基础上,根据气液固流动机理以及大平面沙丘颗粒运移理论,利用大型多相流实验台架开展了水平井段岩屑运移可视化实验,研究岩屑受力、运移形式及动态运移规律,获得了井眼净化注液量、注气量、液体流速、岩屑浓度等数据,进而对比找到了模拟携岩临界速度与实测携岩临界速度的误差,用实测速度修正了水平井井筒携岩临界速度预测数学模型,研究出了能够满足现场施工设计需要的钻进和循环工况的携岩速度模型和岩屑动态运移规律,对于优化钻井施工参数以及降低钻井安全风险均有重要意义。

摘要：根据管材现场服役环境、受力及腐蚀工况,设计出了能真实反映现场条件的新型高温高压釜以及适用于高温高压环境开裂的恒载荷实验夹具。结果表明,高温高压80%σs应力腐蚀实验后C110管材抗拉强度、屈服强度降低幅度分别达到4.7%和5.0%,出现明显套损现象,为油气田管材适用性评价和高温高压损伤失效提供新方法。

摘要：综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块为例,开展了水平井注采开发过程中四维地应力演化规律研究。研究表明:①受注采关系影响,注水井处三向应力增大,生产井处三向应力减小,但平面上水平两向主应力沿各自应力方向呈明显的条带状分布。②注采开发过程中,水平两向主应力差在注水井所对应的水平井井筒处最大,而在注水井之间的未动用区域则最小;在注水井处最大水平主应力方向变化最大,且呈径向汇聚状分布。③注采井网中,水平井重复压裂时,水力裂缝受地应力影响会出现非对称扩展和方向偏转。研究结果有效指导了致密砂岩油水平井注采井网调整和重复压裂设计。

摘要：2020年中国页岩气年产量已经超过200×10^(8) m^(3),创造了我国天然气发展史上的一个奇迹。四川盆地已经并将继续成为我国页岩气勘探开发的主战场。为了进一步推动我国页岩气大规模高效益开发,在全球新冠肺炎疫情蔓延和国内提出“碳达峰碳中和”目标的新形势下,从资源勘探、气藏工程、钻采工程和产业规制4个方面梳理了四川盆地页岩气勘探开发的进展和挑战,提出了实现页岩气大规模高效开发的对策建议。研究结果表明:①四川盆地页岩气大规模高效开发必须以中浅层页岩气持续稳产和深层页岩气规模建产为基础;②较之于北美地区,四川盆地页岩气勘探开发在地理环境、地质条件、钻采技术、产业规制等方面具有自身的特点,很难复制北美大规模、高密度、连片化布井的开发模式,因此需要立足于“少井高产”的策略,一方面在页岩气井全生命周期,继续坚持采用地质工程一体化技术,开展“一体化研究、一体化设计、一体化实施和一体化迭代”,另一方面以问题为导向,从地质评价、开发政策、工程技术、产业规制等方面开展持续攻关,完善地质评价理论与技术、创新气藏工程理论与方法、研发降本增效工程技术、健全页岩气产业规制,形成技术要素与非技术要素协同促进的新格局。结论认为,该研究成果对于四川盆地乃至全国页岩气大规模高效益开发具有重要的借鉴指导意义。

摘要：钻井液屏蔽暂堵层强度的确定是钻井工程设计中的关键内容之一,它为设计井身结构、钻井液密度、钻井液类型与屏蔽暂堵材料选择等提供科学依据。选取具代表性的岩心,利用高温高压动态损害评价仪和RTR-100三轴岩石力学测试系统,模拟不同钻井液在实际钻井过程中形成暂堵层,定量测定了钻井液屏蔽暂堵层的强度。这种测试系统具有快速、精确、工作压力高的特点,为今后暂堵层强度测定提供了一种新思路。实验结果表明,油基钻井液体系形成的暂堵层强度小于水基钻井液;对于同一种钻井液,高渗透岩心的暂堵层强度小于低渗透岩心。最后通过对实验结果的分析,认为钻井液中的暂堵颗粒粒径分布必需与储层主流喉道半径相匹配,才能获得更致密的暂堵层;为了更好地保护储层,建议钻井正压差应尽量小于室内测定的钻井液暂堵层强度。