地下储气库注采井温度压力耦合分析

地下储气库进行循环注气、采气作业,引起注采井筒温度、压力分布的交替变化,准确预测井筒温度、压力分布是优化设计管柱的基础。基于气体质量、动量、能量平衡方程和地层-流体径向非稳态传热模型,考虑气体的焦耳-汤姆逊效应,得到了井筒气体温度、压力、密度和流速的耦合微分方程组,采用四阶龙格-库塔方法数值求解。通过实例分析了注采工况下井筒的温度、压力分布特征及影响因素,并与Well Cat软件计算结果相比较,结果表明注气井口温度、注气压力、注采流量和作业时间影响井筒的温度压力分布。注气中,注入压力对井底压力的影响最大,对井底温度的影响很小;采气中,井口温度随流量的增加而增大,井口压力随流量的增大而减小;作业早期温度、压力随时间变化较大。     

动态压力下固井防窜增韧剂研究与性能评价

调整井固井过程中地层压力时刻处于波动状态,这导致了严重的水窜;此外,储层改造时水泥环破裂将造成环空窜流.针对调整井固井存在的上述问题,首先,通过优选防窜增韧材料进行复配研究,制备出了一种动态压力下固井防窜增韧剂.然后,针对动态压力下水窜的特点,采用自主研制的新型水窜评价装置对防窜增韧改性水泥浆的防水窜性能进行评价.此外...     

压井计算方法的改进

本文主要对发现溢流前一直有泥浆循环情况下的压井过程中套压和裸眼地层受力计算问题进行改进,建立了数学模型,并用它对司钻法压井的计算进行了研究,给出了与之有关的计算公式。研究表明,改进的计算方法较传统的“连续气柱”计算方法更接近实际。     

泡沫水泥固井施工参数计算方法研究

在固井施工中,经常会在低压易渗、漏失或裂缝性等地层发生井漏事故,不仅污染了油气产层,降低了机械钻速,还相应地增加了钻井成本。泡沫水泥是一种超低密度水泥,作为空气钻井配套技术现已被国内外许多油田广泛使用在此类固井施工中。由于在泡沫水泥中含有压缩性气体,其中气体状态参数随井深变化,是环空压力、温度的函数,不宜使用常规固井理论进行计算。因此,根据泡沫水泥固井施工模型,利用水力学与热力学知识建立了相应的数学计算模型,在分析泡沫水泥密度和压力变化规律基础上,形成了适用于泡沫水泥固井施工参数的数值计算方法。阐述了泡沫水泥固井模型的建模思路和对应的求解过程,并通过实际算例分析说明了该方法的正确性和可行性,能够为泡沫水泥固井施工提供理论参考。     

川东北复杂压力体系气井固井技术

川东北地区普光、河坝、元坝等区块的海相天然气藏勘探取得了重大突破,该地区目的层埋藏深,地层压力和温度高,H2S和CO2含量高,属“三高”气田。陆相和海相地层有多套压力系统,长封固段和小间隙是固井工艺面临的主要挑战,H2S和CO2对气井长期安全造成威胁。2006年以前川东北探井的技术套管和生产套管固井的一次合格率仅为80 %和72 %。通过研究应用胶乳防腐防气窜水泥浆体系,紧密堆积高密度防气窜水泥浆体系,正注反挤工艺和分段压稳模型设计环空液柱结构等体系和工艺技术,固井质量较2006年前有大幅度提高。普光气田     

考虑吸附-解吸效应的气固耦合模型

在研究煤层气单井抽采模型时,首先根据有效应力和渗透率建立相关联系的方法,确立了煤层气固耦合理论方程,然后根据理论分析、数值模拟与常规理论实践规律相结合的方法,考虑了地应力对煤层气解吸、煤层渗透率和孔隙度的相互影响,建立了煤层气运移的数值模型,并观测抽采产量的变化.另外通过理论公式及数值模拟讨论吸附-解吸效应和Langmuir常量对气体压力、渗透率和抽采产量的影响,从而提高抽采产量和生产效率.研究结果表明:(1)煤层气开采过程中,有效应力和吸附-解吸效应都影响着孔隙通道直径的变化,两者存在竞争关系,导致煤层基质产生膨胀或收缩,进而影响渗透率的变化;(2)吸附-解吸效应能够显著提高抽采效率和产量.     

鹤岗煤层气固井顶替流态选择及压力计算方法

鹤岗煤层气井井身质量差,存在大段"糖葫芦"井眼,严重地影响了该地区固井的固井质量。针对这一难题,提出了塞流顶替固井技术。结合褐煤1井和3井测井数据,分析了固井过程中塞流和紊流的形成条件和判别标准,建立了不同浆体性能和不同流态下的循环压耗和环空压力计算模型,并计算了注、替过程中井底压力变化情况,确定注水泥和顶替过程中合理的顶替速度、排量。     

窄安全压力窗口地层精细控压下套管技术研究

针对窄安全压力窗口地层下套管存在高漏失风险的问题,以瞬态波动压力为基础,建立了窄安全压力窗口地层下套管过程井筒压力控制模型,进而提出了精细控压下套管方法。利用瞬态波动压力模型进行了下套管过程波动压力敏感性分析,结果表明,套管下放速度越大、套管下入深度越深、钻井液密度越大、环空间隙越小,下套管引起的井底波动压力越大。精细控压下套管实例应用表明,该方法既能保证套管下放速度,又能有效避免窄安全压力窗口地层下套管漏失的发生。此外,通过实例对比精细控压下套管与常规下套管发现,套管下放到井底附近,采用常规方法下套管时套管下放最大速度调节范围非常窄,很难将井筒压力维持在安全压力窗口内。     

压井套压和立压计算的统一模型

司钻法,工程师法和边循坏边加重法是现场常用的压井方法。本文根据流体力学基本原理,结合压井作业的工况,研究了压井过程中套压和立压的变化规律,得到了压井套压和手压计算的统一模型。它具有包容性,精确性和程序化的优点,不但便于现场使用,同时也为开发压井模拟器奠定了理论基础。     

天然气空井压井排量的一种计算方法

 根据流体力学理论,压井排量对流体摩阻具有重要影响。针对天然气空井的压井计算,基于已有相关模型,将压井排量作为未知数,考虑了压井排量对摩阻的影响,改进了空井救援井压井的拟瞬态模型,并通过数学计算软件得到压井排量的计算方法。数值计算结果表明:压井排量随着压井液密度的增大而减小,随着井眼尺寸的增大而增大,随着井深的增加而减小;实例验证的误差控制在1%以内,表明该计算方法可以达到现场精度要求,对后续类似井的压井作业具有一定的指导意义。     

调整井完井压力系统及固井工艺的优化与控制

针对油田调整井固井质量优质率低和提高固井质量难的问题,通过石油地质、油藏、钻井、采油工程的有机结合及系统优化与控制,以油藏数值模拟方法为手段,优化压力系统,精确预测分层压力状况,实施待钻井点层间压差及压力最小化控制。另外,对水泥浆凝固特性进行了研究,选择合适的水泥浆体系来提高固井质量。现场试验证明,利用层间压差最小化及改善水泥浆凝固特性的方法,提高调整井固井质量的措施效果好,工艺可行,同区块相比,固井质量合格率提高了4%以上,从而解决了长期困扰油田开发调整井固井质量差的难题。     

影响长垣油田固井质量的地质因素分析

为分析影响长垣油田固井质量的地质因素,根据长垣油田储层特征,选取六、一、三厂具代表性的岩心样品106块,通过室内试验,测定样品的孔隙度、渗透率及岩石密度。通过各项物性参数与固井综合优质率及非优井段分别进行回归拟合分析,得出其最大相关系数,以此区分影响固井质量的主要因素和次要因素。研究结果表明：对固井质量影响较大的地质因素是孔隙压力和气油比。气油比与非优井段比例相关系达到0.76,压力系数与综合优质率呈反相关,相关系数0.665。通过开展油田高含水后期油层物性变化对固井质量影响关系及配套技术的研究,定量分析油田高含水后期储层物性变化对固井质量影响,为研究适应油田开发需要的调整井固井工艺技术提供依据,对保证油田高含水后期开发效果具有重要意义。     

水平井固井滑套结构对起裂压力影响规律分析

在水平井无限级固井滑套分段压裂中,较高的起裂压力增加了压裂现场施工的难度和风险,是压裂施工遇到的主要问题之一。为有效降低起裂压力,以鄂尔多斯盆地无限级固井滑套压裂为工程背景,建立了地层-水泥环-压裂滑套耦合系统非线性有限元模型,分析了固井滑套长方形、斜向型、圆形孔口以及长方形孔口参数对压裂起裂压力的影响规律。结果表明,在地质力学参数相同条件下,3种孔口形状滑套的起裂压力均随孔口面积的增大而减小;而在孔口面积相同的条件下,长方形孔口比圆形和斜向型更能有效降低储层起裂压力。对于长方形孔口滑套,其宽度对降低起裂压力不明显;其孔口长度增加、数量增多、方位角减小对降低起裂压力十分明显;若孔口方位角不为零,会导致起裂位置变化,引起水力压裂起裂更为困难。     

考虑井筒热效应的气体井底压力计算

将井筒热效应考虑成一维热对流,将地层简化成热传导,使用Ramey定义的综合换热系数将井筒温度与地层温度联系起来,从而建立温度方程,通过解析求解得到温度变化函数.由气体状态方程将温度与压力联系起来,得到由于温度变化而产生的附加压力,将这一附加压力通过内边界条件加入到气体渗流方程中,最终得到考虑井筒热效应的井底压力表达式.比较了考虑热效应与不考虑热效应井底压力的不同,并使用某油田一个实例验证了考虑热效应时井底压力表达式的正确性.     

考虑相态变化的注CO2井井筒温度压力场耦合计算模型

通过对EXP-RK,SRK,PR,PT状态方程进行分析对比,给出了EXP-RK和PR状态方程相结合的PR-EXP方法,该方法的计算精度要优于单独使用PR或EXP-RK方程的.根据传热学及垂直管流理论,与PR-EXP方法相结合,建立考虑相态变化的CO2注入井井筒温度压力耦合计算模型,应用该模型对吉林油田H75-29-7井井筒温度、压力以及流体相态进行计算.计算结果与实测结果吻合较好,证明了所建模型的准确性.     

考虑注水温度及储层堵塞的注水破裂压力计算

 长期注水造成的储层温度变化和堵塞都会影响注水破裂压力。基于多孔介质弹性力学理论, 得到了考虑储层温度变化及堵塞时的井壁处有效应力分布规律, 建立了相应的注水破裂压力计算模型, 并分析了储层温度变化及堵塞程度对注水破裂压力的影响规律。计算结果表明:注水破裂压力随注水温度的降低而降低, 且成线性变化关系, 弹性模量和线膨胀系数越大, 注水破裂压力的变化幅度越大;与储层内部的污染带相比, 滤饼厚度及其渗透率对破裂压力的影响更大, 随着滤饼厚度的增加及其渗透率的降低, 破裂压力将会升高;井壁存在滤饼时, 污染带范围的增加将降低破裂压力, 而其渗透率对破裂压力则影响很小, 当滤饼不存在时, 储层内部污染带不会影响注水破裂压力。     

平衡自动控压钻井技术在顺南501井的应用

平衡自动控压钻井是根据地层压力限制,在常规钻井的循环路径中,加入精细控制系统,实现井底压力实时监测,根据要求自动控制井底压力,在钻井过程中始终保持井底压力略大于地层压力的钻井工艺。格瑞迪斯自主研制的平衡自动控压钻井系统在顺南501井成功应用,解决了该井油气活跃、气侵严重导致钻井效率低的难题。     

温度和压力对砂岩热导率的影响及温压校正计算方法

岩石热导率是岩性分析的重要参数,而温度和压力是影响岩石热导率的2个重要因素.本文收集了不同温度和压力条件下的实验室砂岩测试数据36个,对这些测试数据进行了温度校正以及压力校正.砂岩样品测试的温度范围为2～250℃,压力范围为0.1～200 MPa,实验室测出的热导率范围为2.34～2.91 W/(m·K).首先根据测试数据分析温度和压力对热导率的影响,探讨了岩石热导率随温度的升高而降低,随压力的增大而增大的规律;然后,利用多元拟合的方法,确定了热导率随温度、压力变化的经验公式;再通过拟合和插值的方法,进行温度校正和压力校正,计算不同温压条件下热导率的预测值;最后,利用数值算例验证该方法的有效性.研究结果对不同岩样的热导率温压校正计算具有参考意义.     

随机森林的融合模型在压井方法分类中的研究

针对井口压力控制作业中传统方法过度依赖专家经验和数学模型运算精度的问题,提出一种基于随机森林(Random Forest,RF)的多模型融合算法对压井方式进行分类判断。首先,将专家经验结构化、数据化,转化成可被机器学习模型使用的数据形式,同时,结合油气井的基础数据和工况参数,作为智能模型的重要参数来描述压井作业的特征空间;然后,将特征数据通过特征工程进行特征筛选、特征编码和特征选择等处理;最后,构建出基于随机森林的Stacking双层融合模型,实现压井方法的分类预测。通过实验验证,与单模型的机器学习算法相比,本方法具有更高的预测精度。     

热流固耦合作用下滑脱效应对煤岩低温渗透性的影响

【目的】增加煤储层渗透性是提高煤层气采收率的关键技术,原位注热开采是强化煤层气开采的有效方法。【方法】为了探索热流固耦合作用下煤储层渗透率的变化规律,进行了不同埋深不同温度无烟煤渗流试验,并对结果进行理论分析研究。【结果】1）三维有效应力作用下,无烟煤渗透率随温度和孔隙压力的变化呈“V”形,具有明显的回弹现象,随埋深的增加而减小。当孔隙压力小于临界孔隙压力,温度小于70℃时,煤体渗透性主要取决于滑脱效应。当孔隙压力大于临界孔隙压力,温度大于70℃时渗透性主要取决于热膨胀和孔隙压力对裂隙的张开程度,热刺激对渗透率的影响远大于孔隙压力。2）临界孔隙压力介于1～1.5 MPa之间,滑脱效应随温度的升高对渗透率的影响在逐渐减小,而且影响减小的梯度随埋深的增加而增大。3）裂隙张开度系数随温度升高和埋深增加而增加,但温度越高,不同埋深下渗透性对孔隙压力作用的敏感程度变化越小。【结论】这些研究结果进一步丰富了原位注热开采煤层气理论,并对煤层气的强化增渗开采提供有价值的参考数据。