摘要：深水钻完井过程中,受海水及海底地质条件复杂影响,井筒压力控制精度要求高、控制难度大。高精度、高稳定性的深水井筒多相流动模拟器成为解决井筒压力精细化控制的关键。为解决深水井筒高动态流动系统的预测难题,针对深水井筒多相流动漂移流模型,将对流迎风分裂方法(AUSMV)的通量分裂方法与交错网格技术进行融合,优化了压力—密度解耦的高刚度问题,形成了压力—速度解耦的数值算法,并利用二阶优化守恒律的单调迎风—中心方案(OMUSCL2)空间重构+两步龙格库塔时间重构技术提升了数值算法的精度,最后建立了深水井筒多相流高精度数值求解算法,并验证了数值算法的精度与性能。研究结果表明:(1)与常规AUSMV算法相比,新算法具有较低的数值耗散,间断物理信息捕捉能力强,对井筒内气液两相前缘位置的识别度更高;(2)与注气量10×10^(4)m^(3)/d和15×10^(4)m^(3)/d井喷实验对比,新算法模拟井底压力的平均误差分别为1.79%和1.86%;(3)新算法在井口气体剧烈膨胀、超音速流动模拟方面表现出了良好的稳定性和鲁棒性。结论认为,该新算法不仅提升了常规数值算法的精度,同时可为复杂高动态流动系统的井筒压力调控提供有效的技术支撑,有助于提高我国深水井筒压力控制的理论水平,保障深水油气的有效开发。

摘要：PL区块沧浪铺组地层岩石非均质性强,钻井提速困难,严重制约了油气勘探开发进度。因此,精确评价地层岩石的抗钻特性对优选钻头、提高钻井时效具有重要意义。本文采用BP-ANN模型建立了基于矿物组分含量的地层抗钻参数预测模型,首先基于实验数据进行皮尔逊相关性分析,筛选模型输入变量;其次利用Leave-One-Out-Cross-Validation(LOOCV)数据集划分方法,以均方误差(MSE)、决定系数(R 2)和批次(Epochs)三种指标对BP-ANN模型进行训练并评估其性能;最后使用训练后的BP-ANN模型对该区域沧浪铺组地层岩石进行抗钻特性评价,在已有钻头的基础上,依据岩石抗钻参数优化钻头设计并应用于现场。研究表明:①训练后的BP-ANN模型可以准确预测PL区块PT101井沧浪铺组地层岩石的抗钻参数,预测精度大于90%;②基于地层岩石抗钻特性的钻头优化方案在PT101井取得了良好的应用效果,相较于邻井同层位钻头,平均机械钻速提高约110%,单个钻头进尺超过200 m,现场提速效果明显。文章研究结果可以准确评价地层岩石的抗钻特性,为钻头选型、优化提供理论依据。

摘要：水平井分段多簇压裂过程中,簇间应力阴影将引起多裂缝进液差异。页岩气藏生产测井数据表明,超过40%的射孔簇对油气产量无贡献。为揭示多裂缝非均匀扩展机制,建立了考虑多孔介质流固耦合的多裂缝竞争扩展有限元模型,构建了井筒流动模型,并对压裂液流动压降进行了简化表征,设计引入了管流单元和流体连接单元,有效模拟了井筒与孔眼处的流量动态分配,研究了射孔摩阻对多裂缝进液分配比例的影响规律。结果表明:当射孔摩阻增大到特定阈值时,多裂缝流量分配比例将由簇间应力阴影转变为射孔摩阻控制,合理布置低孔密、孔数可有效增大射孔摩阻,促进多裂缝均衡扩展;利用该模型对西南某区块X水平井射孔方案进行优化,当簇间距为15 m、孔径为0.015 m、总孔数由50降至32时,单簇平均进液量提高了0.125 m^(3)/min,各簇进液差异系数为3.9%;非均匀布孔时,单簇平均进液量提高了0.101 m^(3)/min,各簇进液差异系数为4.1%。该研究为水平井多裂缝均匀扩展提供了理论方法和参考依据。

摘要：目前页岩气井压裂的泵压预测主要依靠商业软件拟合,预测暂堵剂用量与泵压的数学模型较少。为此,考虑暂堵剂运移终速度、缝宽、暂堵剂阻力等因素,提出了复合暂堵泵压预测数学模型,分析了复合暂堵参数对泵压的影响。结果表明:随复合暂堵剂用量增大,泵压升高;复合暂堵剂同单一暂堵剂相比,复合暂堵剂用量对泵压影响更敏感;随暂堵粒径增大,泵压峰值呈现增大趋势;复合暂堵剂的起压及升压时间较单一暂堵剂明显减小,暂堵效果更佳;复合暂堵剂用量为180 g时,升压时间为31 s,泵压峰值可达到17.5 MPa,与粒径为0.8 mm的暂堵剂相比,升压时间缩短51 s,泵压峰值增大2.7 MPa,升压速度增大63.09%。室内实验和现场应用表明,泵压计算值与实测值最大误差分别为6.76%和6.27%。复合暂堵泵压预测数学模型对暂堵剂用量设计以及暂堵效果评价具有指导意义。

摘要：水力振荡器的优化设计和合理使用受到水力振荡器减摩阻效果评价标准不够完善的影响,为此建立了钻柱轴向振动传播模型,提出用有效牵引力系数评价水力振荡器的减摩阻效果,并基于此研究了有效牵引力系数的影响因素。研究表明:水力振荡器产生的有效牵引力系数随着机械钻速的增加而降低;激振力幅值和振荡短节碟簧组刚度对减摩阻效果有较大影响,而激振频率的影响较小;有效牵引力系数随着水力振荡器离钻头距离的增加而先增加后趋于平稳,最佳的工具安放位置为有效牵引力系数达到平稳的第一个位置点。

摘要：为提高脉冲注水工具抗冲蚀能力,设计了一套实用可靠的脉冲注水工具。采用内部中空、无转动部件、不易藏垢的结构,应用CFD-DPM方法研究了不同开度和颗粒直径时两相流对导流孔-注水孔的冲蚀特性,分析了导流孔-注水孔的两相流和颗粒分布,明确了壁面的冲蚀分布规律和粒子数随冲蚀率的变化规律。当粒径增大时,沉淀效果显著,导流孔-注水孔内壁都发生了严重的冲蚀;导流孔-注水孔的最大冲蚀值随着颗粒大小的增加而呈指数级下降;粒子数对冲蚀程度起着主导作用。研究结果表明:在小开度的情况下冲蚀程度随着颗粒直径的增加而降低;当开度较大时,冲蚀程度先降低后增加。研究结果可为低渗油藏高效注水开发提供技术支撑。

摘要：粗糙狭窄裂缝壁面造成水力压裂有效裂缝体积减小,极大地影响缝内支撑剂运移与铺置和压裂改造效果。为此,采用Matlab建立自相关高斯分布曲面,并结合分形理论识别分析裂缝粗糙面,采用计算流体动力学—颗粒元(CFD-DEM)双向耦合方法,建立了不同粗糙度的裂缝三维模型,分析了不同支撑剂粒径组合在不同粗糙度缝道内的沉积和运移过程及规律。研究表明:随着缝面由平滑向粗糙变化,支撑剂堵塞明显;在重力作用下小粒径支撑剂(粒径与缝宽比为0.3)具有出更好的运移能力,但难以保证近井端支撑效果;大粒径支撑剂(粒径与缝宽比为0.8)覆盖面积增加158.1%,堵塞于缝口附近,影响后续支撑剂向远处运移,推荐粒径缝宽比为0.4;对于组合粒径加砂方式,推荐采用“先小后大”的注入顺序,以保证支撑剂运移距离和效率。研究结果有助于更好地理解裂缝粗糙度对支撑剂在裂缝中运移的影响,对压裂设计及施工参数优化具有指导意义。

摘要：针对断溶体底水油藏开发过程中底水锥进导致油井含水率高、采收率低等问题,基于典型缝洞结构制作了二维断溶体底水油藏物理模型,开展了不同隔板参数对堵水强度影响规律的研究。结果表明,油凝胶相比于冻胶,自身力学强度大且与岩石壁面的黏附性能好,堵水强度大,当注入量为0.1 PV时,突破压力分别为1.97 MPa和0.57 MPa。隔板深层封堵效果优于中层和浅层封堵,展布长度越大,堵水强度越大。在段塞设计上,双段塞隔板适用于弱底水油藏,三段塞隔板由于更能够有效抑制冻胶的运移,从而形成稳定的隔板结构,适用于强底水油藏。该研究应用于塔河油田TH102X井后,平均产油量从0.23 t/d增至0.76 t/d,取得了较好的降水增油效果。

摘要：准噶尔盆地阜康地区深部地层岩石硬度高、地层倾角大,传统的钟摆钻具组合提速工具防斜打快效果差。针对这一问题,在对硬地层中使用扭力冲击器提高机械钻速效果分析基础上,提出了既能充分释放钻压、发挥扭力冲击器提速作用,又能在大倾角地层有效防斜的“扭力冲击器+单弯螺杆”底部钻具组合(Bottom Hole Assembly, BHA)。基于平衡趋势分析研究了BHA结构参数对其防斜能力的影响,确定了关键参数。现场应用表明,新设计的BHA能有效实现硬地层防斜打快目的,为深部硬地层钻井作业提供了一定借鉴。

摘要：地应力的分布特征及断层稳定性对复杂区域的水平井井位部署、钻井方位及水力压裂设计等方面至关重要。准噶尔盆地构造运动剧烈,地层特征较为复杂,需厘清地应力变化规律,判别断层稳定性,把控钻井风险,以提高钻井作业效率。该文以区域地质构造、地震等资料为基础,优选地应力计算模型,进行三维地质力学建模。通过模型计算,得出区域地应力大小和特征,判断区域特征为走滑断层控制过渡到正断层控制;基于模拟结果对三段重点层位进行研究,分析得到断层对地应力变化规律的影响。利用Coulomb破坏函数对研究区域内5条主干断层进行力学判别,分析得到F1和F3断层处于稳定状态,F2、F4和F5断层处于不稳定状态,这一判断结果有助于实现钻井风险的及时预警。该研究通过系统的地质力学建模和断层稳定性分析,为复杂区域相关工程研究提供了理论支持,可以有效地提高钻井作业效率。