摘要：水力压裂是目前最为常用、有效的储层增产措施.为了更好地进行压裂优化设计,提高储层改造效果,需要开展水力压裂裂缝起裂和扩展机理研究.裂缝性储层发育大量天然裂缝,具有强均质性,导致该类储层水力裂缝起裂与延伸规律复杂,具有强不确定性.因此,该文针对裂缝性地层起裂机制,基于张性起裂准则,考虑天然裂缝数量、产状及射孔工程参数,建立裂缝性储层起裂压力预测模型.分析结果表明:天然裂缝面存在,易导致水力裂缝沿裂缝面起裂,从而降低起裂压力.尤其随裂缝数量增加,起裂压力下降趋势更为明显.同时,起裂压力分布受工程参数控制,在高方位角和低井斜角条件下,起裂压力较大.研究成果对裂缝性储层压裂作业具有一定理论指导意义.

摘要：Hoek–Brown强度准则已经广泛应用于岩石与岩体力学分析、岩石边坡稳定性分析、岩石隧道设计等领域,但常规Hoek–Brown强度准则未考虑中间主应力对岩石强度的影响,应用上不能反映岩石的真三轴力学性能,因此有必要对Hoek–Brown强度准则进行改进。通过分析岩石的真三轴试验结果,明确了岩石中间主应力对岩石强度的影响存在增强和抑制两种特征,当中间主应力大于临界值σ*2时,岩石强度被增强;当中间主应力小于临界值σ*2时,岩石强度被减弱。基于中间主应力的临界应力状态,引入中间主应力系数β,将一种2维Hoek–Brown强度准则改进为真三轴Hoek–Brown强度准则。采用非线性拟合方法确定了模型中的参数,通过对比8种岩石类型的真三轴试验数据,对改进后强度准则的精确性和普适性进行验证,并与其他3种真三轴强度准则做对比。结果表明:改进的真三轴强度准则的最佳参数m取值均能落在Hoek和Brown建议的取值区间,能够继承Hoek–Brown强度准则的优点。改进后的强度准则对8种岩石类型的均方根差(RMSE)均低于另外3种准则,能够准确预测岩石强度,且适用于大多数岩石类型,较好地体现了中间主应力对岩石强度的影响;Pan–Hudson准则总是在低σ2条件下高估岩石强度值,在高σ2条件下低估岩石强度值;Zhang–Zhu和Priest准则对岩石类型具有较强依赖性,描述精度较差。因此,改进的真三轴Hoek–Brown强度准则具有重要的应用推广价值。

摘要：研究了一种低密度(1.30 g/cm^3)可固化防漏工作液,用于解决低压易漏失井段在固井时,因地层承压能力低、易漏失、窜槽,导致固井质量不高的问题。通过在优质的隔离液中加入一种具有固化性能的材料(2.60~2.90 g/cm^3)替代常规的加重剂,配制一种低密度可固化工作液。该工作液能有效平衡地层压力并在环空中固化,从而对易漏地层起到防漏效果、提高固井质量。重点分析了该体系的固化后试样强度及水化机理,研究发现:工作液固化强度发展的实质是OH^-对固化剂玻璃体结构的破坏;通过对配方的调节能实现从30~90℃固化试样都具备一定的抗压强度。该体系的研发对于防漏工作液的设计提供了一种新的思路,同时还可以运用于钻井工程中堵漏,提高地层的承压能力。

摘要：隔水管作为深水钻井的关键设备,国内外均对其涡激振动开展了大量的理论与实验研究,但都主要针对隔水管在横向的涡激振动,并没有考虑隔水管同时受到横向以及流向的耦合作用。为此,利用旋涡动力学理论,建立了同时考虑流向静态变形以及流向与横向耦合作用下的深水钻井隔水管三维涡激振动理论模型,采用有限单元法结合Newmark-β法对模型进行求解,并在深水试验池开展了相似实验对模型进行验证,编制了计算分析程序,模拟了不同海流流速下隔水管涡激振动模态以及三维空间形态,探索了三维空间下隔水管涡激振动响应机理。模拟结果表明:①随着表面流速的增大隔水管横向以及流向的振动模态分别增大,且流向振动模态阶次大于横向振动模态阶次,横向振动幅值远大于流向振动幅值;②隔水管流向的静态变形远大于流向涡激振动变形,流向的变形形态主要受静态变形的影响;③隔水管在横向以及流向涡激振动耦合作用下,空间形态变得扭曲,在进行隔水管组合配置设计时应该同时考虑来自横向和流向的影响。

摘要：量化井喷失控井喷流、燃烧火体及其响应域速度、压力、温度场分布规律对失控着火处理方案分析、处理设计及处理作业都具有重大意义。文章分析了失控井天然气喷流录相,并根据自由紊动扩散射流理论分析了失控着火天然气喷流及燃烧火体的力学行为。结果认为:喷流速度大于火焰燃烧速度段为轴对称(圆形)自由紊动射流,燃烧火体段是由于紊动射流的脉动而卷入环境空气与喷流(燃料)混合燃烧的;当未着火段接近井口时可被视为紊动扩散燃烧火焰,而当未着火段远离井口时则可被视为紊流部分预混燃烧火焰。在建立了失控井天然气喷流及燃烧火体物理模型后,可进而建立相应的数学模型以定量描述喷流、燃烧火体及其响应域的动力学参数。

摘要：空气锤钻井具有转速低、钻压小、控制井斜容易、提高机械钻速、减少钻井时间和成本等优点,因而在国内外各个领域受到广泛的重视和应用。但是研制大直径、高性能空气锤仍然是目前的难题,空气锤活塞和钻头在撞击过程中产生极高应力,严重制约了空气锤尺寸的设计,导致构件寿命大大降低。根据应力波传播理论及赫兹非线性撞击理论,应用差分原理对空气锤整个撞击过程、撞击过程中活塞和钻头受力进行了模拟研究,并编制了空气锤撞击应力波的模拟程序;应用此程序就活塞中截面位置变化对其性能的影响进行了研究。通过实例分析,得出空气锤活塞中截面位置对活塞受力影响较大,对整个凿入效率影响不大的认识。

摘要：页岩储层富含有机质、黄铁矿等还原性组分,因而氧化溶蚀致裂是极具潜力成为一种新的页岩油气层增产改造技术。以往研究侧重于页岩氧化后孔隙结构及传质能力的变化,但对页岩氧化过程水溶液性质变化关注不多,而水溶液性质又与压裂液返排、黏土水化作用、水相圈闭损害缓解等密切相关。选取四川盆地龙马溪组富有机质页岩粉体样品,实验测试了页岩粉体样品与蒸馏水、不同浓度氧化液浸泡过程水溶液离子组成、pH、电导率和浊度等参数,精细描述了页岩氧化反应过程。实验结果表明,页岩氧化液浸泡时溶液中Fe^(3+)、Ca^(2+)、Mg^(2+)等离子的浓度大幅度增加、pH降低、电导率和浊度增加。分析认为,氧化液选择性溶解页岩中黄铁矿、有机质等还原性组分和(铁)白云石、方解石等碳酸盐矿物,释放出离子;或将矿物集合体分散成粒径更小的微粒,从微观层面上"破碎"页岩中部分矿物,形成溶蚀孔和微裂缝,有利于提高页岩渗透率;宜合理调控入井氧化液浓度和氧化处理时间,优化设计处理工艺;页岩氧化改造后的返排液处理,可沿用现行的页岩压裂返排液处理方法和工艺。

摘要：泡沫排水采气方法是一种经济性高、效率高、施工方便的排水采气方法,在油气田得到了广泛的应用。气井泡沫排液所使用的泡排剂直接影响到排液的效率,针对大量的泡排剂不能同时适合高温、高矿化度和高凝析油气水井的情况,结合有水气藏的开发特点,根据表面活性剂理论和起泡性、稳泡性理论,在实验的基础上采用正交设计实验方法研制了一种新型泡沫排水剂———LH。采用Ross-Miles法和搅拌法对泡排剂LH进行泡沫静态性能研究,利用现场取得的凝析油和地层水对新型泡排剂LH的起泡能力、抗矿化度能力、抗凝析油能力及其抗高温能力进行了系统的分析和研究。并在同等实验的条件下与其他泡排剂进行比较,实验结果表明,泡排剂LH是一种起泡性能好、泡沫稳定性优良、抗高温、抗高矿化度、抗高凝析油的泡排剂。

摘要：基于物理法进行随钻防漏堵漏,其技术核心是利用侧向射流的水力能量在漏失层快速形成薄而高强度的"人造井壁"。钻遇漏层时,部分流体从专门设计的井下工具中喷出,直接射向井壁,给新形成的井壁一个合适有效的作用力,将混入钻井液中的堵漏材料推进漏失层岩石的孔、洞和裂缝,在漏失层井壁迅速形成一层致密的、可以承受一定压差的滤饼屏蔽环,从而增大井壁的承压能力或钻井液密度窗口,达到随钻防漏堵漏目的。由于环空响应段的侧向射流与上返流体具有一定的干扰,采用流体力学软件(CFD)对环空响应段的流体流动特性进行分析,弄清了上返流体对侧向射流的干扰。模拟结果表明,在现有应用的环空返速下,对侧向射流干扰很弱,基本没有影响。

摘要：水驱气相对渗透率曲线在带边、底状气藏开发动态分析和数据模拟中是一项不可缺少的参数资料,该曲线通常用气藏的真实岩心在实验室中用稳定法测试而获得,比较费时。为此,根据地下水动力学原理推导了利用实验测定数据计算水驱气相对渗透率的公式,并设计了一套回压装置进行非稳态水驱气相对渗透率测这的新方法,用某气藏的真实岩心在该装置上进行水驱气相渗透率曲线的测定,其结果和用稳定法测定的结果比较吻合,证明了所建立的非稳定法测试装置和计算公式是可行的,突破了水驱气相对渗透率曲线只能用稳定法的传统方法,使气水相对渗透率的测定具有快速、准确的特点。