摘要：随钻地层压力测量仪是保证井下作业安全的重要仪器。为此,调研了国内外典型随钻地层压力测量仪的结构原理以及应用情况,重点介绍了国内2种自主研制产品已取得的重要进展:①西南石油大学和中海石油研究中心共同研制的随钻地层压力测量系统的样机,室内模拟实验表明,该仪器最高耐压70MPa,适用温度0～125℃,工作钻压0～250kN,扭矩0～10kN.m;②中国石油大庆钻探工程公司研制成的SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器,现场测试结果表明:该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5℃,井下供电功率达到160W,实现了随钻数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度,已初步具备商业化应用的条件。但与国外同类产品相比,国内研制的产品在技术指标上还有一定差距:产品规格少,局限在Φ215.9mm井眼中使用;仅适用最高耐压70 MPa,温度小于125℃的中深井井下环境。最后建议:国内应加大现场试验验证,加强合作交流,以便尽快商业化应用。

摘要：针对深井、超深井固井中,水泥浆在高温下液相黏滞力下降而发生固相沉降失稳甚至分层的问题,设计合成了一种耐200℃的高温悬浮剂GX,该剂是以丙烯酰胺(AM)、对苯乙烯磺酸钠(SSS)、N, N-二乙基丙烯酰胺(DEAA)为单体,过硫酸铵(APS)为引发剂,采用自由基溶液聚合法制得的三元共聚物。采用GPC、FTIR、1H-NMR和SEM对高温悬浮剂的分子量、结构和形貌进行了表征,结果表明,3种单体均参与聚合反应,成功合成了AM/SSS/DEAA三元共聚物。TG、FTIR和SEM分析表明,高温悬浮剂的耐热性能优异,最高可达318.6℃。高温沉降稳定性评价结果表明,高温悬浮剂的适用温度可达200℃,水泥浆中加入悬浮剂GX后,200℃下密度差小于0.02 g/cm^(3),能提高水泥浆的沉降稳定性,且高温悬浮剂的加入对水泥浆的流变性、稠化时间和水泥石的强度无负面影响。

摘要：为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程,选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验,借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明,与未磨损齿相比,磨损齿所受切削力更大、温度变化更明显,且更易产生大体积岩屑,这将导致钻头在井下振动加剧,磨损急剧加快,严重影响其使用寿命;切削花岗岩时切削力和温度大幅上升的问题更加突出,但更容易发生体积破碎,产生较大块的块状岩屑。研究成果将有助于重新认识真实井底磨损齿切削破岩及温度变化规律,并为钻头设计及井下寿命评估提供重要参考。

摘要：对高温高压气井,井筒流体高速开采过程中产生的井口热应力和环空热膨胀压力会导致井口装置抬升,破坏气井井筒完整性。本文建立了环空热膨胀压力和井口抬升计算模型,结合某高温高压气井进行了实例分析。结果表明:环空热膨胀压力随着环空温差和流体热膨胀系数的增加呈线性增加,随环空流体等温压缩系数的增加呈线性减小;C环空热膨胀压力产生的井口热应力最大,A环空最小;单层套管存在自由段时,井口抬升随着环空热膨胀压力的增加呈非线性增加,当自由段长度相同时,井口抬升对C环空热膨胀压力最敏感;多层套管同时存在自由段时,环空热膨胀压力不会改变多层套管自由段长度对井口抬升高度的影响规律,但会导致井口抬升高度增大。

摘要：实验与理论研究表明,在水力压裂与页岩油气储层开发生产过程中,地层应力和孔隙压力的多重变化,特别是天然裂缝的破坏,可能使页岩储层渗透率发生显著变化。但目前对页岩渗透率变化规律分析的理论方法较少。基于离散元方法,首先建立了标准圆柱页岩数值岩心模型,采用美国Bakken页岩真实岩心实测数据对数值岩心进行了校准,使其岩石力学特征和渗流特性与真实岩心保持一致,在此基础上,重构了正方体页岩数值岩心,实现了从圆柱岩心向正方体岩心数值实验延伸。正方体数值岩心可开展真三轴加载下的页岩渗透率数值实验测试,并可模拟不同天然裂缝发育条件下三轴应力变化对页岩内天然裂缝破坏以及渗透率的影响。研究结果表明:不发育天然裂缝的页岩渗透率随着三轴应力增大而降低,随孔隙压力增大而升高;发育有天然裂缝的页岩渗透率与天然裂缝分布特征及其破坏情况密切相关,整体上随着三轴应力的增大呈现出“先降低-后陡增-再降低”的变化趋势。提出的页岩岩心数值实验方法对研究页岩渗透率敏感性的内在机制与外在表现特征具有重要参考作用,对页岩气压裂设计与高效开发具有重要的理论指导意义和矿场应用价值。

摘要：为了提升深部硬岩地层钻井的钻速,研制了一种涡轮驱动式脉冲射流振动工具,采用室内试验和现场实验相结合的方法,对盘阀-脉冲射流特性规律、振动载荷以及现场使用情况等进行了研究,确定了盘阀孔数、盘阀孔结构等工具结构参数。研究结果表明,转子转速与排量呈正相关增长趋势,并在600 r/min时,脉冲频率趋于稳定,且盘阀孔数为3,4,5脉冲发生机构,对应稳定后的脉冲频率为30,40,50 Hz左右;工具压耗和脉动幅值与排量呈正相关趋势,当排量为90 m^(3)/h时,工具所产生的压耗最大为0.62 MPa,最小为0.30 MPa;随盘阀孔数的增加,压耗逐渐增大,振动幅值减小,脉冲频率增大。试制了3孔盘阀式涡轮脉冲振动工具,盘阀孔采用58°圆心角扇形结构设计,其在新蓬321井现场应用试验中应用效果良好,平均机械钻速为15.29 m/h,较邻井钻速提高45.4%。研究结果可为涡轮驱动式脉冲射流振动工具的应用与推广奠定理论基础。

摘要：为了研究硫铝酸盐水泥石在含有H_(2)S的高酸性环境的性能变化及腐蚀机理,采用氮吸附比表面积及孔径分析测试仪(BET和BJH方法)测试了腐蚀前后水泥石比表面积和孔隙结构变化,利用X射线衍射仪(XRD)和热分析仪(TG/DTG)分析了腐蚀前后水泥石水化产物的变化,采用扫描电子显微镜(SEM)观察对比了腐蚀前后水泥石水化产物微观形貌的变化。结果表明:SAC在60℃时强度发展较好,60℃腐蚀14 d后水泥石主要产物为AFt,90℃腐蚀14 d后主要生成物是CaSO_(4)·2H_(2)O;水泥石被H_(2)S腐蚀后会产生明显的分层现象,外层最先被腐蚀,内层会由于膨胀作用出现短期内的强度提高;H_(2)S的腐蚀机理为水泥水化产物中的C−S−H和CH分别与H_(2)S发生反应,生成具有膨胀性的AFt和CaSO_(4)·2H_(2)O,进而使水泥石产生裂纹,导致抗压强度下降。研究结果为硫铝酸盐水泥在高含硫油气井的固井应用提供了一定的实验及理论基础。

摘要：目的结合致密气藏“多尺度高密度”开发工艺要求,运用“中低分子量+增强链刚性+超分子聚集+抗盐单体”的设计思路,采用可控自由基聚合的方法,将缺电性的疏水链的刚性骨架功能单体与强极性的磺酸型抗盐功能单体可控地引入到分子链中,并结合复合悬浮技术研制一体化变黏抗盐降阻剂。方法对一体化变黏抗盐降阻剂进行综合性能评价,考察了降阻剂的溶解性能、增黏携砂性能、抗盐耐温性能以及降阻性能。结果在清水中,一体化变黏抗盐降阻剂的加量为0.03%(w)时降阻率可达81%,在超过20000 mg/L矿化度的盐水中,黏度保持率为91%,降阻率保持在75%以上;通过调整降阻剂加量可实现体系在3.4~60.0 mPa·s的黏度范围内实时可调可变;与同类型常规乳液型降阻剂相比,静态悬砂能力大幅度提高,并能够满足150℃以上的储层施工需求;利用一体化变黏滑溜水体系配合多尺度高密度缝压裂工艺,在川西致密气现场实施7井次,施工成功率100%,单井平均降阻率81%,加砂强度(3.86 t/m)是前期常规一体化滑溜水改造工艺的7.7倍,现场应用效果显著。结论研制的一体化变黏抗盐降阻剂性能优异,能够满足现场对滑溜水压裂液降阻携砂、耐温抗盐的综合需求,现场试验表明具有良好的应用前景。

摘要：液压胀接力是影响衬里复合管液压成型质量的关键参数。根据实验数据建立了两种316L衬管材料的多线性强化的有限元模型,基于Tresca屈服准则,开展了衬里复合管在液压成型过程中极限胀接压力范围、胀接压力与紧密度关系的研究,并将有限元计算结果和解析解计算结果进行了对比。结果表明,当满足成型条件时,选择硬化强度较低的衬管材料,可以增大胀接力范围和紧密度区间,有利于制管胀接力的设计和控制;根据计算结果拟合了该成型条件下紧密度和胀接力的关系曲线,得出了两种材料的最小胀接力值分别为113.38 MPa和126.99 MPa。建立的材料多线性强化有限元模型可以准确地考虑衬管材料在胀接过程中的应变强化过程,为精确控制衬里复合管液胀成型参数提供了理论依据。

摘要：为了从实验角度探索低渗砂岩是否存在很小的ESCK值及重新认识低渗砂岩ESCK的变化规律,用两种修正的析因设计方案开展了塔巴庙低渗致密砂岩渗透率有效应力定律实验研究.一种方案包含了3个循环,每个循环是在孔隙流体压力不变,通过加载和卸载围压完成的;另一种方案包含4个循环,每个循环是在围压不变,通过降低和增加孔隙流体压力完成的.采用稳态法采集每个测点的渗透率值,并选择合适的经验模型拟合实验数据.为了使模型更好地拟合实验数据,本文采用最大似然函数法确定的转换系数转换实验得到的渗透率数据,使拟合得到的经验模型计算的渗透率值与实验值偏差的联合概率密度趋于极大值且残余平方和最小.拟合得到的经验模型可以用渗透率-围压-内压响应面直观地表示,再用Bernabe的ESCK计算式将这一响应面转换成渗透率有效应力系数ESCK-围压-内压响应面.ESCK响应面的响应特征表明,ESCK随围压和孔隙流体压力的变化而变化,随围压的增加而降低,随内压的增加而增加,反之亦然;实验研究还表明,ESCK的变化范围在0.0～1.02之间,这一变化范围和以往实验的结果存在巨大的差异,为此,文中分析了产生这一差异原因,同时提出一新的机理模型解释了实验获取的ESCK的变化规律是低渗岩石中微裂缝和孔隙变形共同作用的结果.