摘要：顺北油田超深油气资源主要存储于碳酸盐岩缝洞中,水平井压裂开发时,井筒方位往往不是最小地应力方向,压裂裂缝容易发生转向,使得储集体沟通效果不理想.为提升压裂裂缝的沟通效果,采用基于离散格点理论和合成岩体技术的数值模拟方法,建立碳酸盐岩储层模型、单溶洞体模型和多缝-洞体模型,系统研究井筒方位角、地质参数(水平应力差和溶洞体孔压)和施工参数(排量和黏度)等因素对裂缝扩展路径及溶洞沟通效果的影响.研究结果表明,偏转半径随井筒方位角、排量和黏度的增大而增大,当排量大于2.88 m^(3)/min时,裂缝转向半径保持稳定;溶洞体孔压越小,溶洞体对水力裂缝扩展的排斥效果越明显;水平地应力差值越大,溶洞体对水力裂缝扩展的影响效果越小,当达到30 MPa时,地应力差完全主导裂缝的扩展;多缝-洞体储层中,随着井筒方位角、排量与黏度增加,裂缝横向沟通距离增加.井筒方位角大于30°或排量超过9 m^(3)/min时对横向沟通距离的增幅减缓;随着施工液量增加,裂缝垂向延伸距离和最大缝长增加;天然裂缝密度增加,裂缝的垂向沟通距离逐渐减少.研究成果可为碳酸盐岩储层酸化压裂方案设计提供理论指导.

摘要：煤层气井由于物性较差,通常需要压裂改造。压裂改造后生产过程中由于支撑剂嵌入的影响,导致裂缝导流能力下降,产量迅速降低,因此压裂设计需要考虑支撑剂嵌入的影响。考虑支撑剂嵌入建立煤岩裂缝导流能力模型,模拟结果与室内裂缝导流能力实验具有较好的一致性。采用支撑剂指数法,形成基于支撑剂嵌入的煤层气井压裂优化设计方法,对沁水盆地南部区块煤层气井开展优化设计。结果表明:支撑剂嵌入降低了裂缝宽度和裂缝导流能力,煤层气井压裂优化时考虑支撑剂嵌入与未考虑对比,压裂裂缝最优缝长减小,最优缝宽增大,平均产量相对较高,且产量递减速率较慢,验证了该方法的有效性和实用性,对煤层气井压裂优化设计具有重要指导意义。

摘要：针对长水平井以及大斜度斜井套管下入摩阻大、易卡套、下入难等问题,研制了井下涡轮驱动式振荡旋转套管引鞋。建立了工具的三维模型,并通过Fluent软件搭建了涡轮定子、转子流场计算数值模型,探究了不同叶轮安放角对叶片压力及表面流速的影响,进而对叶轮结构参数进行优化设计。搭建了套管动力引鞋工具地面测试试验平台,对其关键性能参数进行测试,结果满足设计需求,并开展了相关现场试验。试验结果表明:该工具可通过钻井液循环带动井下引鞋头旋转,从而进行井壁的修整和井筒的冲洗,并帮助完井套管柱的顺利下入,极大提高了作业效率。该研究可为水平井以及大斜度井完井管柱降阻下入工具的研制与应用提供技术借鉴,进而提高完井作业效率,降低施工成本。

摘要：在油田开发过程中,原油与水极易形成乳状液,增大了原油处理难度,而原油组成尤其是原油中石蜡的析出对乳状液稳定性的影响显著。从油相组成影响相态变化进而改变乳状液稳定性的独特角度出发,通过乳状液稳定性测试、油水界面特性测试、析蜡特性测试、沥青质分散稳定性测试、显微观察等方法开展系统研究。研究发现,随着油相中液体石蜡含量的增大,蜡晶的形貌从细小颗粒变为较大的团聚蜡晶,沥青质的分散稳定性也随之下降。测量温度显著影响乳状液稳定性:测量温度为30℃时,增大液体石蜡含量可以降低界面张力、提高扩张模量,这有助于液滴保持分散,在一定程度上提高乳状液的稳定性;测量温度为15℃时,增大液体石蜡含量促进结构更强的蜡晶网络形成,通过束缚水滴大幅提高乳状液稳定性。此外,研究还发现,在乳化水滴表面析出的蜡晶可形成一层蜡晶界面膜,从而进一步提高界面膜强度和乳状液稳定性。基于上述研究,首次提出油相组成对沥青质与石蜡协同稳定模拟原油乳状液的影响机理模型。

摘要：中国陆上页岩油储层具有多层甜点叠置特征显著、单层厚度小和应力隔夹层多等特点,传统水平井体积压裂技术纵向穿层效果有限,为此提出采用大斜度井进行陆上页岩油的压裂开发.基于地质工程一体化理念实现多层叠置页岩油储层、天然裂缝和地质力学耦合建模,进行大斜度井裂缝起裂与扩展-流动一体化数值模拟,并开展敏感性分析明确影响压裂效果的主控因素.针对工区地质力学特点,数值模拟结果表明,大斜度井分段体积压裂密切割采用簇间距12 m进行压裂可以对多层叠置页岩油储层获得较好的储层改造效果,当施工液量为1.3×10^(3)~1.5×10^(3)m^(3)/段、施工排量为7 m^(3)/min及加砂强度为2.5 m^(3)/m时,存在较好的裂缝改造体积和压后产量.通过微地震和现场生产数据对压后改造效果进行评估,发现单井入液量和加砂量同微地震检测效果呈现正相关性,验证了数值模拟压裂设计方案的可靠性.通过合理大斜度井密切割压裂设计和针对性“低砂比、缓增幅组合泵注工艺优化”加砂策略,现场的大斜度井压裂改造没有出现砂堵现象,实现了安全加砂.研究成果对于陆上页岩油储层进行大位移井体积压裂设计和参数优化具有重要指导意义.

摘要：在稠油储层压裂改造过程中,压裂液进入裂缝后会降低储层温度,导致裂缝周围原油黏度增加,甚至会堵塞地层。针对此问题,以尿素、亚硝酸钠和氯化铵为生热材料,盐酸为催化剂,耐温耐盐共聚物FS-1为增稠剂,有机锆为交联剂,应用溶液共混法制备了一种低腐蚀自生热冻胶压裂液,评价了压裂液体系的生热产气性能、流变性和耐腐蚀性等性能,测试了反应产生气体组分,探究了不同因素对生热反应速率的影响规律,明确了其反应动力学参数。结果表明:自生热体系具有良好生热生气性能,当反应物浓度、酸性催化剂浓度和初始温度越大,峰值温度越高,生气量越大,到达峰值温度所需时间越短,但生气量随初始温度的增加而略有减少;体系中NH4Cl可大幅降低盐酸浓度,不仅降低了压裂液对压裂管线设备的腐蚀速率,而且有利于压裂液成胶,反应产生大量CO_(2)和N_(2)气体及热量;冻胶一定程度上弱化了生热剂的生热产气性能,60℃、170 s^(-1)下剪切90 min,黏度保持在50 mPa·s以上;自生热冻胶压裂液反应级数m=2.67,n=1.69,活化能ΔE=49.54 kJ/mol,指前因子A=6.82×10^(2),相比于自生热体系反应速度大幅下降,可通过反应动力学方程预测该体系反应过程参数并进行调控,为自生热压裂液优化设计提供依据。

摘要：声波是实现井下信息快速准确传输的重要手段之一,钻杆等周期性管结构的声波频率响应表现出通带与阻带交替出现的梳状滤波特征。为分析实际工况中钻柱信道频谱质量,提出了基于改进雷达图法的声波频谱多级评价方法,利用该方法分析研究了轴向拉应力对管结构中声波频谱特性的影响,并建立了判别标准。实践表明:拉应力的存在对声波频谱及频谱中通带特性影响显著,随拉应力增加,频谱特性评价指标先增后减,存在频谱特性最优的峰值点。该方法能够较为全面地反映不同影响因素对钻柱信道中声波频谱特性的影响,从多角度对频谱特性的畸变程度进行了全面评价,对井下信息声传输技术现场应用过程中应对多因素干扰时的载波频率优选及中继器安装位置设计提供依据。

摘要：为将基于缝间(段内)射孔暂堵球与缝内暂堵剂的“缝间-缝内”暂堵压裂技术转化为实验教学内容,该文设计了井筒-射孔-裂缝全耦合暂堵压裂物理模拟实验装置。装置能够设置泵注压力、排量、射孔参数、裂缝粗糙程度、裂缝宽度等实验条件,开展非常规储层暂堵压裂物理模拟实验,并通过进出口流量监测、多点测压、可视化图像处理等方式对实验结果进行精细化表征,对段内暂堵与缝内暂堵两种压裂辅助工艺进行评价优化。该实验装置占地面积小、操作简便安全、功能丰富,是储层改造技术创新实践平台的重要组成部分。

摘要：采用稠度差值法建立水泥浆触变稠度与六速黏度计读数的关系,进而建立水泥浆触变稠度与水泥浆黏度的关系,并利用Landmark软件模拟分析不同触变稠度水泥浆地面泵压及泵注过程中当量密度(ECD),分析在其他参数不变的条件下稠度对压稳不压漏安全可泵注性能的影响,然后利用落球法测黏度原理,分析不同水泥浆触变稠度(黏度)防气窜能力,提出一种综合可泵性及防气窜能力的水泥浆触变稠度设计方法。结果表明:以某油田高压气井为例,当水泥浆触变稠度为35 Bc时,井底ECD达到地层破裂压力当量密度的临界值;当水泥浆触变稠度为31 Bc时,对直径为1000μm的气泡施加的运移阻力近169 Pa,具有明显的防气体运移能力。

摘要：精细分层注水是高含水油藏提高采收率的重要手段,但其层段划分和配注量设计通常脱节,难以最大限度地发挥工艺协同效应。为此,在分层注水最佳层段划分数目未知的条件下,以经济净现值最大化为目标,考虑多种工程地质条件约束,构建了集注水层段划分组合及注采液量调配于一体的精细分层注水优化数学模型,并结合蜣螂优化算法,形成了高含水油藏注水层段划分及注采液量调配协同优化设计方法,实现精细分层注水关键工艺参数的一体化优化设计。以Egg模型为例,在维持注采总液量相同的条件下,对比了单一的各井注采液量优化、单一的分层注水措施参数优化以及两者一体化精细优化等3种方式下的调控效果。对比结果表明,对于层间物性干扰严重的高含水油藏,采用一体化精细优化方式,对分层注水井的层段划分方式、配注量及其他各井的注采液量调配进行协同优化,其效果显著优于单一注采液量优化或分层注水措施参数优化方式;一体化精细优化通过自动划分重组注水层段、智能匹配调整注采液量参数,有效缓解了高含水阶段的层间矛盾,优化水驱流场,实现各油层的均衡驱替,预测生产5a,采收率较优化前提高1.08个百分点。