摘要：气体钻井是欠平衡钻井技术的重要组成部分,可以提高钻井速度,但接单根工况需要中断循环,容易造成岩屑沉降、井壁垮塌、卡钻等安全隐患。为此,设计了一种在气体钻进中接、卸钻具可保持气体连续循环且便于安装和拆卸的短节,其主要结构包括短节本体、主通阀、旁通阀和旁通接头,重点解决了其核心部件主通阀、旁通阀的结构设计;在对其本体进行静力学分析的基础上,运用ANSYS有限元分析软件,模拟了短节本体在受拉伸、扭转、内压工况下的受力状况。分析结果表明,其应力分布趋势与弹塑性力学分析结果相符,在短节本体两处圆孔附近产生应力集中现象,最大变形量仍然处于材料弹性变形阶段。有限元分析结果与弹塑性力学分析结果相符,能满足本体强度的要求。该成果为解决大位移井、欠平衡井、窄密度窗口井等安全钻井提供了新的方案。

摘要：水力压裂过程中支撑剂在裂缝中有效填充是形成高导流裂缝通道的关键。目前,关于支撑剂在裂缝中运移与沉降规律的研究方法多为物理实验或数值模拟,且主要聚焦支撑剂沉降结果,对支撑运移和沉降机理的研究较少。为进一步揭示支撑剂在裂缝中的运移和沉降规律,采用实验与数值模拟结合的方法探究了支撑剂尺寸、注入速度以及压裂液黏度对支撑剂在单一与交叉裂缝中的运移沉降行为的影响。研究结果表明:①支撑剂尺寸主要通过对沉降角的影响决定颗粒运移的分布,支撑剂尺寸越大,颗粒沉降角越大,运移距离越短;②注入速度对砂丘形态影响较大,当注入速度从0.2m/s增加至1.0m/s时,单一裂缝内砂丘有效支撑面积比和最大高度都明显降低,而分支缝内砂丘有效支撑面积比增加34.3%,表现出与单一裂缝中相反的变化趋势;③压裂液黏度主要影响流体携砂能力,随着压裂液黏度增加,主裂缝内砂丘有效支撑面积比降低8.4%,砂丘最大高度下降6.1cm,而在分支裂缝内表现为先增加后降低。结论认为,分支裂缝与主裂缝内支撑剂运移受施工因素影响往往表现出不同变化规律,该研究成果将进一步完善了水力压裂相关理论认识,同时为压裂现场施工设计优化提供了理论支撑。

摘要：Hg^(2+)是毒性最强的重金属离子之一,会造成空气、土壤和水的污染,严重损害人体健康,开发有效的分析方法检测环境体系中的Hg^(2+)尤为重要。荧光探针因其灵敏度高、选择性好、响应速度快、可实时在线检测等优点,已广泛应用于Hg^(2+)检测。以Hg^(2+)促进硫代缩醛的去保护反应设计合成了一种全新的以1,3-氧硫戊环为受体的开启型Hg^(2+)荧光探针[2-(pyren-1-yl)-1,3-oxathiolane,POX],通过^(1)H NMR、^(13)C NMR和HRMS对POX结构进行表征,考察了POX在CH_(3)CH_(2)OH/H_(2)O中对Hg^(2+)的选择性、竞争性、浓度滴定、pH滴定、时间依赖性、检出限和识别机理等。研究结果表明,POX可在较宽的pH范围内对Hg^(2+)快速识别,并表现出高度的选择性和灵敏度;向POX中加入Hg^(2+)后,在386 nm处出现明显的荧光发射峰,表明POX对Hg^(2+)呈现出显著的荧光“开启”效应,其识别过程几乎不受其他金属离子干扰;荧光滴定实验表明POX在Hg^(2+)浓度为0~6.5μmol·L^(-1)范围内具有良好的线性响应(R^(2)=0.9994),检出限为0.168μmol·L^(-1),在实际水样中检测Hg^(2+)的RSD小于2.92%。由于POX合成简单、原料易得且pH适用范围较广,可作为定性和定量检测环境中Hg^(2+)的潜在工具。

摘要：深水低温天然气水合物地层固井,需要水泥浆体系在水化过程中少发热,尽量降低水合物地层温度上升的程度。因此,针对深水天然气水合物地层固井,研究了一种用于低热水泥浆体系设计的新型相变材料,并研究了相变材料的热存储性能及其对水泥浆体系性能的影响。实验结果表明,新型相变材料相变峰值温度为15.5℃,相变温度在井下低温与常温之间,且相变潜热较大。当相变材料在77.8℃以下时,具有良好的热稳定性,且在0℃～60℃之间经历多次升降温后,相变材料化学结构没有发生变化。随着相变材料加量的增加,水泥浆的流变数据呈现增大的趋势,但加量达到8%时流变性依然满足固井施工要求。此外,新型相变材料可以改善水泥浆体系的稳定性。相变材料对低热水泥浆体系的抗压强度影响不大,加入8%相变材料的水泥石抗压强度也达到8.9 MPa,抗压强度最大下降幅度小于5%。当加入2%、4%、6%、8%相变材料后,水泥浆体系稠化时间比无相变材料水泥浆体系最大缩短约15 min,水泥浆体系72 h水化热较空白水泥浆体系分别下降5.2%、29.1%、35.6%、47.6%。研究结果为天然气水合物层低热水泥浆体系的设计提供了支持与参考。

摘要：为了有效提高我国低渗、特低渗油藏采收率,提出了构筑低界面张力阴离子双子表面活性剂黏弹流体的思路,以满足驱油剂同时提高波及效率及洗油效率、注入性好、无色谱分离的要求。本文以阴离子双子表面活性剂分子结构对其溶液黏度、黏弹性、界面活性影响为研究基础,构筑了GCET黏弹流体,并评价了其主要性能及油藏环境适应性。研究表明,羧酸盐双子表面活性剂溶液流变性及界面活性优于磺酸盐双子表面活性剂的;疏水链碳数较大(m=18),间隔基团碳数适中(s=3)的羧酸盐双子表面活性剂溶液流变性能较好;疏水链碳数较大(m=18),间隔基团碳数较小(s=2)的羧酸盐双子表面活性剂溶液界面活性较高。以此,优化分子结构设计并构筑的GCTE流体具有良好的黏度行为、黏弹性、界面活性及油藏温度及矿化度适应性。在模拟矿化度(12000 mg/L)条件下,0.5%的GCTE黏弹流体黏度12.68 mPa·s;溶液黏弹性较好(=0.366<1、松弛时间=11.302 s);稳态油水界面张力达到2.93×10^-3mN/m。GCTE黏弹流体在非常规油藏提高采收率方面具有良好的应用前景。

摘要：砂体连通体积的大小,特别是与井连通的砂体体积大小对于油气田的产量、井位的设计具有十分重要的意义。砂体连通体积的计算包含很多不确定性因素,常规的评价方法需要大量的计算。采用正交试验设计的方法对影响砂体连通体积的不确定性参数进行定量评价,能够极大地提高效率。以河流相储层为例,首先分析了影响砂体连通体积计算的6类不确定性因素,并依据油气田的实际情况,对各个因素设置了3种参数水平。采用正交试验的方法设计了18组模拟方案,分别进行模拟计算,并采用方差分析方法对模拟结果进行分析,对影响砂体连通体积的不确定性参数进行了定量评价。

摘要：针对压裂球座锥段处冲蚀磨损严重将影响滑套的开启和压裂施工正常进行的问题,基于固液两相流和冲蚀理论,建立了压裂球座冲蚀模型,分析了球座冲蚀磨损原因。采用控制变量法,分析了压裂液排量、颗粒浓度、颗粒直径、黏度对球座冲蚀磨损的影响。通过分析可知:随着压裂液排量和颗粒浓度的增加,球座冲蚀速率增大;随着颗粒直径和黏度的增加,球座冲蚀速率减小。为减少球座冲蚀磨损,分析了不同锥角和结构形式的球座锥段冲蚀速率;得出锥角在20°~30°范围内最为合理,锥段为凹面结构和双角度结构的球座,其冲蚀速率都较小。分析结果对水平井投球滑套分段压裂技术的改进和现场压裂施工具有指导意义。

摘要：水平井裸眼完井是一种最大限度提高储层开采能力的方式,海上油田常采用无固相钻井完井液并辅以破胶完井的方式来完成钻完井作业。直接返排钻井完井液是在此基础上开发的,对其在参数设计、材料选择、完井工艺等方面进行了分析与评价,并分析了其储层保护机理。该体系基本组成为海水+纯碱/烧碱+流型调节剂VIS+淀粉降滤失剂STARFLO+可溶盐+高纯粒径匹配碳酸钙MBA,3种功能材料均能够被0.3%HTA隐形酸螯合剂溶液液化,液化后无任何残留,使井筒内及近井地带的泥饼全部转化为清洁盐水,MBA由5种不同粒径的碳酸钙复配而成,且和淀粉可以达到互相"镶嵌"的作用,使泥饼更加致密。通过实验评价,该钻井完井液的低剪切速率黏度控制在30 000 m Pa·s左右,具有最佳防止污染和返排的能力,且渗透率恢复值最高,可抗15%左右钻屑污染,渗透率恢复值大于80%。该体系在南海东部3个油田、1个气田已应用12口井,井底最高温度为60~130℃,密度最高为1.20 g/cm3,3口井属于低孔渗油藏,9口井属于中、高孔渗油藏,钻井过程顺利。该技术简化了完井方式,节省了作业时间与费用,并具有较好的储层保护效果。

摘要：为了准确对游车大钩在钻井作业过程中,在钻机额定载荷作用下的稳定性评估,基于结构稳定性理论,建立了游车大钩有限模型。开展了对游车及大钩稳定性有限元分析,确定了游车大钩在额定载荷作用下,各关键零部件的前五阶失稳形态及稳定安全系数。结合现场试验,验证了计算模型及结果的正确性。试验及分析结果为游车大钩稳定性校核提供了必要的依据,对游车大钩的设计及优化具有指导意义。

摘要：针对修井管柱在大水垂比、长水平段水平井下入困难的问题,采用修井管柱2种规格油管组合下入作业的方式,开展了不同油管长度比例对修井管柱下入能力影响的研究。基于水平井井眼轨迹的特点,综合考虑修井管柱在各井段的受力情况,建立了修井管柱在水平井垂直段、造斜段和水平段下入过程中的载荷计算模型,应用插值法、迭代法及分段判别计算法实现了模型的求解,并编制了相应的计算软件。基于现场数据进行了修井管柱下入能力的实例研究,结果表明:相较于修井管柱主体为单一线重油管和其他不同长度比例的2-7/8和3-1/2两种线重组合油管,组合油管中线重较大的3-1/2油管下入到井斜角为56.3°左右的井深时修井管柱的下入能力最佳。研究结果可为油田水平井修井管柱的安全下入提供指导。