摘要：水合物核磁共振表征对于海上水合物储层勘探以及地层描述具有重大意义。设计实验探究了溴化四丁基铵(TBAB)水溶液在分级降温与升温过程中的低场核磁共振弛豫响应特征。实验数据结果表明,变温过程中横向弛豫时间(T2)分布存在3个区间,即小峰区间(小于4 ms)、中峰区间(4~100 ms)和大峰区间(100~3000 ms),核磁共振弛豫信号分别来源于水合物、TBAB分子和水中的氢原子核。测试样品的温度以及T2分布演化规律能够识别样品中所包含物质,即固态水合物、TBAB水溶液、水、冰。小峰信号由水合物提供,依此建立了水合物核磁共振信号(幅值和T2)与温度的关系,可以作为量化分析水合物含量的温度校准依据。

摘要：昭通国家级页岩气示范区龙马溪储层灰岩分布不均,采用高密度油基钻井液钻井时坍塌、溢流、气侵等井下复杂事故频发。统计26口井的复杂工况发现,地质分层与井下工况发生层位的关联性较差。首先对地质分层和复杂事故的非关联性分析,总结为储层地质力学参数各向异性、纵向水平应力差异、井眼轨迹与地层倾角、岩性差异和弱面结构等因素。以安全钻进为主要目标,在工程角度提出井壁坍塌风险分层。相较传统地质分层不仅考虑岩性差异,井壁坍塌风险分层还综合了岩石弱面结构、地应力状态和钻进参数等综合指标。最后针对典型井复杂小层进行坍塌风险评价,进行安全钻井液密度窗口优化和优选井斜角和方位角。建议按安全钻井液密度窗口下限进行钻进,在高坍塌风险层提高钻井液的封堵性、降低井壁渗透率能够在很大程度上避免复杂事故发生。探索井壁坍塌风险分层能有效指导钻井工程作业,优化工程设计方案,为深部页岩储层长水平段安全钻井提供科学依据。

摘要：异常高压裂缝性低渗油气藏具有岩石孔隙体积压缩系数大且易变化的特点。为了准确计算异常高压裂缝性低渗油气藏的探测半径,利用油气藏压力变化引起的孔隙体积压缩系数、孔隙度和渗透率变化的机理,建立了孔隙体积压缩系数、孔隙度和渗透率计算模型,提出了适合异常高压裂缝性低渗油气藏的探测半径计算新方法。研究发现:对于异常高压裂缝性低渗油气藏,孔隙体积压缩系数在生产过程中随着孔隙压力降低先快速降低,后逐渐平缓。在计算探测半径时,孔隙体积压缩系数、孔隙度和渗透率三者的变化机理均不可忽略,通常会考虑孔隙度和渗透率的应力敏感效应,但如果忽略孔隙体积压缩系数的变化,会严重低估此类油气藏压力传播距离,且产量越大,低估程度越大。研究成果对异常高压裂缝性低渗油气藏试井设计和合理井距确定具有指导意义。

摘要：暂堵转向压裂是非常规油气资源开发过程中的重要增产改造手段之一。通过对国内外暂堵转向压裂技术文献的整理,从暂堵转向压裂机理、材料和工艺3个方面对暂堵转向压裂技术的发展进行了总结。首先,暂堵转向压裂过程包括3个关键步骤:暂堵剂运移、封堵、裂缝转向。不同暂堵剂颗粒的运移分异行为影响了其后续的封堵过程,进而影响新缝的开启,三者紧密相连。其次,在现场应用的暂堵剂种类繁多,包括固体颗粒、纤维、凝胶、泡沫等类型,需要根据储层特征优选适合的暂堵剂,特别是考虑其耐温性、降解性以及承压能力。目前,可降解颗粒和纤维暂堵剂是主流的发展趋势。最后,暂堵转向压裂技术具有广泛的应用场景,其效果得到多种监测手段的证实。在作业过程中需要根据暂堵剂类型的差异采用不同的加注方式,暂堵剂用量和加入时机可根据管外光纤、高频压力监测等多种先进技术手段进行优化设计。随着这些先进技术的应用与推广,暂堵转向压裂作业终将实现实时调控与优化。

摘要：岩石断裂韧性对于定量评价页岩储层可压裂性具有重要意义。基于此,根据直缝切槽巴西圆盘实验(SNBD),测定了14块龙马溪组储层页岩的Ⅰ型(张开型)、Ⅱ型(划开型)断裂韧性。并利用上述实验结果,结合岩心所处深度处的测井数据,选择密度、声波时差、GR测井数据回归了页岩的断裂韧性。与前人基于抗拉强度建立的断裂韧性预测模型相比,建立断裂韧性与地球物理测井数据的直接联系。由预测模型可以看出,富有机质页岩Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性均与岩石密度、声波时差成正比,与页岩泥质含量成反比。即页岩中有机质(TOC)含量或黏土矿物越多,页岩断裂韧性越小,页岩起裂后越容易向前延伸。结果表明,计算断裂韧性与实测断裂韧性相关性较好。模型的建立可以为工程设计过程中找出"甜点"提供重要理论依据。

摘要：支撑剂在裂缝内的铺置规律决定了水力裂缝的导流能力以及油井的增产效果。利用自主设计的可视化平行板裂缝模型分别进行了现场排量为4.96 m^(3)/min时不同注入位置(上部、中部、下部)、不同注入顺序(大粒径→小粒径和小粒径→大粒径)40~80目和80~120目支撑剂在主缝内的组合铺砂实验,通过入口处砂堤高度h_(p)、砂堤平衡高度H_(p)、前缘铺置率R_(fp)和总体铺置率R tp四个参数评价了注入位置及顺序对支撑剂铺置规律的影响,并通过各粒径支撑剂在裂缝前缘和裂缝总体中的填充比例分析了对支撑效果的贡献。实验结果表明:注入位置决定了支撑剂在裂缝内的砂堤形态和前缘铺置效果,上部注入能更好地连通主缝与井筒,大粒径→小粒径注入时,入口处砂堤高度h_(p)分别为中部和下部注入的1.81和46.57倍,前缘铺置率R_(fp)分别为中部和下部注入的1.47和13.18倍;小粒径→大粒径注入时,h_(p)分别为中部和下部注入的1.56和33.37倍,R_(fp)分别为中部和下部注入的1.33和12.07倍;注入顺序在显著影响砂堤形态的同时也对铺置效果有一定的影响,大粒径→小粒径注入时能产生一定厚度的混砂层;小粒径→大粒径注入时砂堤高度变化更均匀,前缘铺置效果稍好;总体来看,大粒径支撑剂更易沉降,对主缝支撑效果贡献更大,但小粒径支撑剂更易被运移到裂缝深处填充次级裂缝,有助于提升压裂施工的整体支撑效率。

摘要：为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流喷嘴。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计喷嘴的内外流场进行了三维流动特性分析,运用高速摄影对射流结构和破岩特征进行了对比。结果表明,直旋混合射流喷嘴所形成的射流具有直射流和旋转射流特征,比锥形直射流喷嘴扩孔能力强、比旋转射流喷嘴钻孔深度大。直旋混合射流的轴向速度与直射流相比不存在等速核,与旋转射流相比轴心速度高,能够形成一定的钻孔深度,不会形成孔底锥起;切向速度沿喷嘴径向呈现"M"型分布,能形成较大的孔径;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离。流场特性模拟结果与实际破岩钻孔特征基本一致。

摘要：选取塔里木盆地东河砂岩储集层4块不同孔隙结构类型的岩心开展水驱油扫描成像实验,通过图像处理对油、水、颗粒三相进行精准分离,并建立孔隙网络模型,计算孔喉数目、喉道半径分布等参数,实现定量表征微观孔喉结构非均质性、驱替过程中油相的运移规律、驱替结束后剩余油的分布与形态规律等。研究结果表明:宏观孔隙度-渗透率相同的岩心,其微观孔喉结构非均质性仍存在较大差异;宏观孔隙度-渗透率、微观孔喉结构非均质性均不同程度影响油相的运移与剩余油的分布形态,非均质性越强,水相主要沿优势通道渗流,剩余油成片状滞留在小孔隙内,驱替过程中形成的油簇(滴)的数量越多,平均体积越小,剩余油以簇状连续相为主且饱和度较高;非均质性越弱,孔喉波及效率越高,剩余油主要以非连续相滞留在孔隙内。微观剩余油分布形态与绝对渗透率、毛细管数、微观非均质性有关,由此建立的微观剩余油分布连续性识别图版,可以很好地描述三者与剩余油分布的关系并准确识别剩余油分布的连续性。

摘要：随着勘探开发向深层超深层发展,钻井工程中所钻地层的复杂程度持续增高,有必要进行脉冲振动提速工具在地层中适应性与降摩减阻方面的研究。为此,通过开展脉冲振动特性参数调控方法的数值模拟,揭示脉冲振动提速工具在井下的自适应调节机制,优化脉冲振动提速工具调控结构设计。研究结果表明:单盘阀与直流道结构搭配的泄流槽分流式调控机构结构简单,流道结构合理且压耗小,适应井下作业环境;单盘阀泄流槽分流式调控机构的脉冲特性参数调节范围与调节程度符合设计要求,叶轮转速为85238 r/min,频率824 Hz,转速与频率的变化幅度在280%300%之间。研究结论可为可调式脉冲振动提速工具结构设计及优化提供理论依据。

摘要：水平井钻井和压裂改造是页岩气高效开发的关键技术,我国页岩气储层水平井与压裂工程面临诸多工程与地质挑战:(1)钻头适应性差,破岩效率低,"一趟钻"难突破;(2)层理裂隙发育,井眼垮塌和井漏问题突出,坍塌周期明显;(3)压裂缝网形成机制仍需深入认识,复杂裂缝系统的压裂设计理论有待完善.指出页岩气储层岩石破碎机理与高效破岩、长水平段井壁失稳机理与控制、复杂缝网形成机制与调控等是亟需解决的关键基础问题.探索工作流体(钻井、完井、压裂流体)与页岩之间的多重耦合作用机理,建立流体-固体、力学-化学耦合的理论模型将是未来研究的重点和难点,具体包括:(1)考虑页岩自发渗吸、水膜润滑裂缝面、岩石脆性等条件下的页岩破碎机理;(2)考虑水岩反应、力学-化学耦合作用的页岩长水平段井壁失稳机理;(3)压裂液作用下的流体压力分配与多裂缝竞争开裂机制.针对关键基础问题综述了研究进展和发展趋势,对促进我国页岩气储层水平井与压裂工程的科学发展有一定借鉴作用.