基于多材质复合管柱的裸眼井壁支撑工艺及应用

已完钻超深裸眼水平井侧钻技术是经济、高效开发油藏剩余油的主要手段之一，传统的磨铣钢套管开窗侧钻技术存在下入摩阻大、磨铣耗时长导致开窗失败等问题。为此，提出了基于多材质复合管柱的超深水平井裸眼井壁支撑工艺，结合中国西北油田已完钻超深裸眼水平井井况，首先，提出了基于“铝合金+碳钢”的多材质复合管柱组合及设计方法；其次，开展了基于管柱实物屈曲实验数据的管柱临界屈曲载荷计算模型适用性评价，并优选出了适合于“铝合金+碳钢”多材质复合管柱的屈曲临界载荷计算模型；最后，研究了综合考虑管柱扭矩、摩阻、刚性、井眼条件、管柱强度及材质的多材质复合管柱下入性分析方法，并利用下入性分析软件对西北油田顺北X1井、X2井、X3井、X4井复合管柱进行了下入可行性评价。该方法在X1井和X2井得到成功应用，进一步论证了该工艺现场应用的可行性。研究成果可为超深水平井裸眼井壁支撑的复合管柱设计和下入可行性评价提供理论参考。     

稀土掺杂的高电压梯度ZnO压敏电阻

采用稀土氧化物掺杂改进ZnO压敏电阻的电气参数和结构参数，并解释了稀土掺杂改性的机理．高温烧结时稀土氧化物与Bi，Zn，Mn，Sb等生成新的尖晶石，由于尖晶石的钉扎效应而降低氧化锌晶粒的生长速度，导致压敏电阻的晶粒尺寸减小、电压梯度明显增加．通过添加Co和Mn的氧化物，能有效降低ZnO压敏电阻的泄露电流和增加其非线性系数．试制的压敏电阻样品的电压梯度达492V／mm，非线性系数达76，而泄露电流只有1μA．     

离散滑脱滞后时间法深井气窜速度计算

考虑气体滑脱对气窜速度的影响,从停泵/启泵两阶段中气体的流动特性入手,提出了离散滑脱滞后时间法气体上窜速度计算模型。在多相流气体滑脱速度计算中,提出了时间滑移网格的算法。以四川元坝某井为具体工程实例进行了计算,经现场验证,该模型可满足作业需求。结果表明,采用离散滑脱滞后时间法计算深井气窜速度是可行的;深井段气体处于超临界状态,超临界态气体滑脱现象不严重,对气窜速度影响不大,临近井口段气体滑脱较大;不考虑气体滑脱与考虑气体滑脱相比,气窜速度误差高达76.36%;随停泵时间延长、监测气体显示时间延长、油气层顶界位置上移,迟到时间减小,气窜速度均呈现减小趋势。     

套管防磨措施研究进展

在大位移井、大斜度井、水平井和深井钻井中,或者在狗腿严重度较大的井段,或者在技术套管下入后的长裸眼钻井过程中,常常出现套管磨损问题。由此而诱发的套管抗挤强度和抗内压强度降低问题制约了油井的后续完井测试作业的顺利进行,影响了油井寿命,严重时还会导致某段油井报废和整口油井报废。国内外学者研究了许多措施来减缓套管磨损问题。通过对这些措施的原理进行研究,为油田作业选用和科学研究提供借鉴。敷焊耐磨带的效果明显,操作方便,是深井钻井、大位移井钻井和大斜度钻井中重点推广的技术。     

空气冲旋钻井机械钻速仿真算法

钻井机械钻速预测是难题.以前,研究者们常根据现场数据或试验数据,用统计拟合分析方法得出机械钻速的经验或半经验关系式.这些经验或半经验公式包括一些很难确定的系数准确性和可靠性差.为此,作者结合三牙轮钻头有关的理论,建立了空气冲旋钻井钻头的真实数学模型、真实井底模型和钻头牙齿与井底岩石互作用模型,用计算机仿真方法预测出了空气冲旋钻井机械钻速.使用表明,该模型可靠,计算结果与实际机械钻速基本一致,研究成果可用于冲旋钻头改进、优化设计和钻井参数优选.     

实验室开放对学生创新能力培养的研究

实验教学在大学生的创新意识、创新思维和创新精神的培养中具有不可替代的作用,开放实验教学更是提高整体教学质量的根本保证和有效途径.文章介绍西南石油大学石油工程实验教学中心如何根据自身实际情况,采取相应措施,大力开展开放实验教学以提高大学生的综合素质和创新能力,并已初见成效.     

Fe3O4/Bi2O3复合粒子的制备及其可见光催化性能

首先通过共沉淀法制备Fe3O4磁粒子,然后采用水热法制备Fe3O4/Bi2O3复合粒子,并利用X-射线衍射、X-光电子能谱、扫描电子显微镜等进行表征。结果表明,复合粒子由Fe3O4和Bi2O3组成,形貌呈球形,具有三维多级结构。在可见光照射下,所制备的复合粒子对罗丹明B的降解率达95.2%。降解完成后,在外界磁场的作用下,Fe3O4/Bi2O3很快从体系中分离,可进行重复利用,实现循环催化。实验发现,Fe3O4/Bi2O3经5次循环催化后,对罗丹明B的降解率仍达93%以上。     

计算膨胀管膨胀力的新方程

膨胀管技术的关键在于膨胀管的选材、螺纹联接以及膨胀机构;膨胀力是设计、验算膨胀工具强度的重要依据。在考虑钢材的性能,井眼中的管柱空间形状、膨胀工艺、膨胀芯头的锥角以及膨胀芯头与套管内壁的润滑状况等因素对膨胀力影响的基础上,结合管柱塑性性能和塑性变形理论,采用主应力法得出了计算膨胀力的解析方程,并进行了实验模拟。实验数据和理论计算结果吻合较好,证明该膨胀力计算公式是可靠的,可以应用到工程中解决实际问题。     

涡轮钻具新型叶片型线研究及其计算机辅助设计

分析了液体在涡轮钻具叶片表面流动规律,得出高效率涡轮钻具叶片型线设计应该满足的必要条件.由此提出了一种满足条件的叶片型线模型,并根据叶片的几何关系给出了数学模型的求解方法,为提高现有涡轮钻具的工作效率提供了一种参考叶型.并应用Pro/E进行了三维特征建模,基于这种参数化的模型,直接和高级语言编写的应用程序接口,可实现自动修改实体特征.在此基础上,编制了涡轮钻具叶片设计软件,实现了涡轮钻具叶片的自动设计,提高了涡轮钻具的设计质量和设计效率.     

CCUS地质封存下水泥环密封完整性失效机理及控制措施

CO₂封存过程中,水泥环作为套管-水泥环-地层组合体中最薄弱的环节,在压力变化尤其是交变压力的作用下,水泥环密封完整性失效的风险极大,其完整性失效容易导致CO₂从环空中泄露至地表,严重影响CO₂的封存。基于已建立的水泥环组合体弹塑性模型,利用MATLAB进行模拟分析,研究了全井段水泥环密封完整性失效机理以及相应的控制措施。研究结果表明,水泥环密封完整性失效主要与水泥环进入塑性产生的塑性应变累积有关,并且无论是在浅层段还是深层段,只要水泥环进入塑性,在多次交变压力的作用下,就有产生“界面应力反转”的风险,导致水泥环密封完整性的失效。要想避免水泥环密封完整性的失效,应首先避免水泥环进入塑性状态,即提高水泥环屈服内压；浅层段,低弹性模量的水泥环可增加水泥环屈服内压；深层段,在水泥环泊松比“临界点”之上,降低水泥环弹性模量可有效提高水泥环屈服内压,在水泥环泊松比“临界点”之下,增加水泥环弹性模量可提高水泥环屈服内压。当由于套管压力过大,水泥环不得不进入塑性状态时,低弹性模量和高泊松比的水泥环可以降低卸载后的水泥环残余应力,延缓“界面应力反转”现象的发生。