摘要：针对高密度水基钻井液高温增稠引发的滤失量大、ECD与内耗高、流动性下降甚至完全丧失难题,在AAAMPS聚有机酸降黏剂分子中引入富含大量邻苯二酚基团的单宁酸,采用自由基聚合法研制了一种抗超高温配位键合型低聚物降黏剂AA-AMPS-TA,并通过正交实验明确了PAAT的最优合成条件。表征并评价了PAAT的降黏性能,结果表明:引入TA后,PAAT的红外光谱出现了源于酚羟基的分子内氢键吸收峰,且因其分子结构中引入了大量苯酚基团,显著提升了热稳定性,分解温度接近500℃;PAAT可降低低浓度膨润土浆和7%膨润土+8%高岭土的高浓度混合黏土浆黏度,在高密度水基钻井液体系中降黏率达26.5%,240℃热滚后降黏率达44.4%。采用Zeta电位与粒径分析验证了PAAT的吸附降黏机理,并在蓬深101井中现场应用,控制了井浆高温下黏度、切力增涨,降黏效果良好。

摘要：在页岩气开发工程中遭遇了井筒完整性问题,主要包括页岩气井水泥环密封失效引起的环空带压问题和页岩气井压裂过程中的套管变形问题。基于目前已有的相关研究成果,总结分析了页岩气井井筒完整性失效问题的相关研究进展情况。随着国内外学者对页岩气井压裂过程中套管变形研究的逐渐深入,认为页岩气井套管变形的主要影响因素包括压裂过程中的温度应力、储层非对称压裂、固井质量差及断层或裂缝滑动等。其中,压裂过程中断层或裂缝滑动造成的页岩气井套管剪切变形机理已经受到越来越多的研究人员关注,并提出可以通过提高套管强度和固井质量、避开断层或裂缝滑动区域来有效降低套管变形的技术对策。页岩气井水泥环密封失效主要由套管内压变化和套管偏心引起的水泥环屈服破坏、界面裂缝引起的窜流等问题造成的,通过采用膨胀水泥、柔性水泥及环空预应力等技术措施可有效减小水泥环密封失效的风险。通过优化设计页岩气井的特殊水泥浆体系,对于有效提高页岩气井水泥环密封完整性具有重要意义。考虑到水泥浆固井密封能力的局限性,还可以附加考虑在井眼环空局部采用机械密封方法达到密封完整性要求。关于页岩气井井筒完整性的研究结果,对于通过体积压裂完井的其它非常规油气井工程相关设计控制也具有重要的参考意义。

摘要：涡流钻头通过反向喷嘴和高速旋转形成负压漩涡,降低井底压差,提高钻井的机械钻速.对涡流钻头降压机制进行研究.采用混合网格计算方法分析反向喷嘴的轴向倾角、径向倾角、上返流量、出口高度和旋转速度等对涡流钻头降压性能的影响,并提出涡流钻头的设计原则.结果表明：反向喷嘴下方井底钻井液回流是影响涡流钻头降压能力的主要因素.涡轮钻头设计的理论原则：轴向倾角为150°～ 180°、径向倾角为60°～75°、上返流量大于30％、反向喷嘴的出口高度为100～140 mm,井壁间隙应小于3 mm,尽可能地提高钻头旋转速度.

摘要：水合物储层具有疏松、弱胶结或未胶结的特点,其骨架颗粒更细,这些因素导致在开发过程中水合物储层出砂问题更加复杂、严重,而出砂问题一直是制约水合物商业化开采最严重的挑战之一。根据南海神狐海域天然气水合物储层的特性,设计开展水合物出砂及其相关实验,探究水合物储层出砂规律,从而实现合理预测出砂量,为指导水合物开采中的有效防砂措施奠定基础。利用自主搭建的多场多尺度耦合实验平台,开展岩芯驱替出砂实验,使用核磁共振仪实时监测出砂过程中岩芯内部孔隙分布和结构变化,并及时收集产出砂,分析围压和流量对出砂速率和出砂的影响作用规律。基于水力侵蚀理论建立水合物储层出砂模型,根据出砂实验结果对模型参数进行反演。结果表明,水合物储层出砂主要受水流流速的影响,水流流量越大,出砂速率和出砂量越大;同时其出砂量与流量成线性相关,可以通过该出砂模型对出砂量进行有效预测。

摘要：H^+扩散系数是酸岩反应模型计算的关键参数,分析判断酸岩反应过程中H^+扩散系数规律,有助于优化酸压工艺设计方案,提高改造效果。通过引入幂律流体雷诺数与施密特数,修正了不同黏度酸液酸岩反应动力学参数测定装置的H^+扩散系数计算方法。结合在不同酸液浓度、反应温度和流速条件下的酸岩反应实验,获得了稠化酸和交联酸的酸岩反应速率及H^+扩散系数相关规律。结果表明:酸液浓度、反应温度和流速增大时,酸岩反应速率均加快,酸液黏度升高会导致各因素对酸岩反应的影响程度降低。酸液浓度为0.006mol/cm^3,离子间的牵制作用导致H^+扩散系数最小。酸液流动过程存在边界层效应,当稠化酸和交联酸流速分别超过113.21cm/s和158.38cm/s时,H^+扩散系数趋于稳定。

摘要：为解决目前水平井多级分簇喷砂射孔体积压裂井筒内携砂流体砂粒沉积、上下游喷射器砂浓度不均匀等问题,设计了双螺旋水力喷射压裂管柱,采用可视化实验方法进行了室内携砂流动评价实验。根据牛顿第二定律建立了水平井井筒双螺旋管柱和等直管内携砂流体中支撑剂砂粒运动的动力学方程,得出了双螺旋管柱和等直管内砂粒的运动速度计算模型,对比分析了施工参数及管柱结构对两种管柱内携砂流体中砂粒运动规律的影响。室内实验与应用结果表明:双螺旋管柱在水平井筒内可以显著改善携砂流体中砂粒的悬浮性,有效提高水平井筒内携砂流体的携砂能力;双螺旋管柱内携砂流体中砂粒的运动规律符合变加速度运动方程,等直管内携砂流体中砂粒的运动规律满足恒定加速度运动方程;两种管柱内砂粒的水平加速度随携砂流体密度呈二次多项式下降,随携砂流体流速呈线性增加,随螺旋极角呈线性增加,随管柱内径呈线性增加。研究结果为提高管柱内流体携砂能力、揭示携砂流体中砂粒运动规律、均衡多级分簇水力喷射压裂效果提供了理论依据。

摘要：针对井下工具在屈曲油管内上提和下放作业过程中的通过性问题,提出了一个新的局部模型来重点研究井下工具在屈曲油管内的可通过性。根据井下工具在屈曲油管内刚性通过时的几何限制条件,建立了工具可通过的尺寸控制方程。根据该控制方程,讨论了在斜直井眼内工具通过屈曲油管的最大长度,并推导得出了工具的最大长度、最大外径等计算公式。分析结果显示屈曲油管构型(波长、幅度等)对工具可通过性有重要影响。屈曲油管的角位移幅度越大,工具越不容易通过,而较大的波长和螺距有利于工具的通过。这一局部模型分析结果可以结合到井下工具的设计模型中,以避免各种井下事故的发生。

摘要：为了解不稳定流体注入时水力裂缝内压力和尖端应力变化规律,采用流体力学理论建立了不稳定流体注入条件下井筒内波动压力的计算模型,根据波动力学理论建立了水力压力振动波在裂缝内的传播方程,运用断裂力学理论分析了水力压力振动波在裂缝内传播时裂缝尖端的应力变化。分析结果表明:不稳定流体注入条件下,裂缝内的波动压力随时间呈明显的衰减现象;相同裂缝长度下,随波长的增加,裂缝内的波动压力衰减幅度加剧,压力能量损失加快;随着裂缝长度的增加,裂缝尖端的应力强度因子、峰值应力和总势能均相应地增加;采用不稳定流体的注入方式可以提高水力压裂的改造效果;水力压力振动波沿缝长方向传播时呈现出压力振幅衰减的规律;考虑水力压力振动波效应,裂缝一旦开启和扩展后,裂缝只需在较小的净压力作用下延伸更长的距离。研究结果可为变排量压裂工艺的提出和科学设计提供理论依据。

摘要：中国低渗透、页岩、致密等难开采油气资源比较丰富,高效开发这类油气资源已成为保障国内油气供给的重要举措之一。水力压裂在难开采油气储层改造中得到了广泛应用,取得了显著的增储增产效果。为了更好地研究和发展水力压裂技术,介绍了国内外近年来水力压裂新工艺和水力裂缝起裂与扩展理论研究、数值模拟、物理模拟等基础研究成果,指出目前研究中存在的不足,分析认为工程与地质的匹配性、稳定与非稳态注入方式的选择性、水力压裂物理模拟与现场原型的相似性,是有效实施水力压裂新工艺的关键所在,并对未来循环注入和波动注入水力压裂研究方向提出了重点研究内容建议,包括非稳态注入流体形成机制研究、井筒压力波动行为研究、储层岩石起裂与扩展机理研究、压裂物理模拟试验与先导性试验、井下管柱动力学及控制技术研究等,以期尽快形成适合中国低渗透、页岩、致密等储层岩性的非稳态水力压裂工艺基础理论及配套技术,并制定非稳态水力压裂设计准则与施工规范。

摘要：为了准确地揭示波动注入水力压裂引起的井筒中不稳定流动的压力行为,考虑流体重力和摩阻的影响,根据膨胀管-弹性流体理论,建立了波动注入水力压裂下垂直井筒中不稳定流动的压力波动数学模型,指出压裂泵组与井筒之间存在波动干涉效应,研究了稳定和不稳定流动下环空压力的变化规律及其影响因素。研究结果表明:波动注入水力压裂作业中,井筒中产生了明显的不稳定流动,这种不稳定流动引起的压力波沿井筒呈现压力衰减现象;井筒中实际环空波动压力的振幅取决于井口处"变频压裂泵"强迫激励的波动压力振幅和波动排量振幅;与稳定注入相比,采用波动注入方式可以增加井底环空压力和降低井口环空最高压裂作业压力;井底环空压力会以脉动压力波的形式在裂缝中传播,不断加剧岩石疲劳损伤断裂,增加岩石微裂缝。研究结果对于更好地研究和应用波动注入水力压裂工艺具有重要的理论价值和现实意义,可为非稳态水力压裂工艺的先导性试验和规模化应用奠定理论基础。