柿庄北深煤层压裂伤害机理及低伤害压裂液评价

我国煤层气地质资源量达36.81×108m3,仅次于俄罗斯和加拿大,其中1 000~2 000 m的煤层气地质资源量占总资源量的61.2%。深煤层煤层气的开发是今后煤层气开发的必然趋势。水力压裂是深煤层煤层气工业开采的主要增产措施。在分析柿庄北深煤层的工程地质特征时发现,深煤层具有低孔隙度、低渗透率、高变质程度和高含气量的特点,在压裂改造时易受工作液体的伤害。因此,针对煤岩主要的伤害类型,对比分析压裂液伤害前后的煤岩电镜扫描结果,研究深煤层煤岩的伤害机理。通过研究得出,相对浅煤层而言,深煤层主要的伤害是吸附伤害和微粒堵塞。最后,根据深煤层岩心的伤害评价方法,在实验室内分别优选出低伤害活性水和泡沫压裂液两种体系,伤害评价结果显示优选的活性水和泡沫压裂液对深煤层的伤害率相对常规压裂液低,可在一定程度上改善煤层气储层压裂效果。     

新型聚合物压裂液的动态滤失及其对地层伤害规律研究

为研究新型聚合物压裂液滤失及对地层伤害规律,设计了一套压裂液动态滤失及岩心伤害测试装置,研究了剪切速率、滤失压降、岩心渗透率3种因素对压裂液滤失量、滤失系数及岩心伤害率的影响,并与常规胍胶压裂液进行了对比分析。实验结果表明:剪切速率升高时,压裂液滤失系数及总滤失量均升高,岩心伤害率在低剪切速率阶段增幅较大,而在高剪切速率阶段增幅较小;滤失压降升高时,初期压裂液滤失量增加,滤失系数基本不变,岩心伤害率逐渐升高;岩心原始渗透率升高时,初期压裂液滤失量及滤失系数均升高。3种影响因素下新型聚合物压裂液相对于胍胶压裂液均表现出良好的低滤失性及低伤害性。     

清洁压裂液对阜东斜坡区头屯河地层伤害研究

由十八烷基三甲基氯化铵(1831)、水杨酸钠、KCl制备了清洁压裂液,通过流动实验系统评价了清洁压裂液静滤失、动滤失对阜东斜坡区头屯河地层特低渗透砂砾岩岩心渗透率的影响.结果表明,清洁压裂液静滤失对阜东岩心伤害率可达30％左右,动滤失对阜东岩心伤害率很小.进一步通过分析破胶液黏度、润湿反转作用、乳化作用等因素,发现清洁压裂液与岩心的油相发生乳化作用是导致岩心静滤失伤害的主要原因.     

考虑热伤害的氮气泡沫辅助蒸汽驱数值模拟研究

通过物理模拟的方式对发泡剂溶液的表面张力、发泡体积、半衰期以及封堵性能进行了测定。在物理模拟实验结果的基础上,建立了考虑储层热伤害的氮气泡沫辅助蒸汽驱数值模拟模型。模型将岩石骨架分为可动砂,流动砂以及基质砂三类,通过定义反应动力学方程在一定条件下将可动砂转化为流动砂从而近似模拟储层热伤害带来的孔渗参数变化。泡沫模型采用机理模型,考虑泡沫的生成、破灭以及原油对泡沫的影响。数值模拟结果表明储层热伤害造成的岩石骨架溶解以及热蚯孔的形成会加剧储层的非均质性,加快汽窜。而泡沫会对高渗通道产生有效的封堵,扩大蒸汽波及体积,延缓汽窜。     

压裂液对储层伤害及性能对比

水力压裂是目前国内外煤岩储层增产的主要技术手段.我国煤层气储量居世界第三,并且地下2000 m以内的浅煤层气资源量丰富[1],煤层气属于低压、低渗、低饱和及储层天然特殊性,开采难度相当大,在水力压裂过程中易受到伤害,文总结了压裂液对煤岩的多种伤害因素,并对比4种压裂液性能,认为清洁压裂液效果最好,最后针对压裂液存在的问题,提出相应的可行对策.     

低伤害小分子瓜尔胶压裂液性能研究

华北油田致密储层属于低孔低渗储层,需要压裂改造才能投产,但储层厚度小,孔吼半径小,在压裂过程中应特别关注入井流体对储层的伤害问题。提出采用分子量为常规瓜尔胶一半的小分子瓜尔胶作为压裂液的稠化剂的方法,以降低压裂液高分子稠化剂对储层孔吼的堵塞的伤害,提高改造效果。优选了与小分子瓜尔胶匹配的分散剂、助排剂、黏土稳定剂,形成了适应华北油田致密储层的低伤害小分子瓜尔胶压裂液体系。该压裂液体系可以在5 min内完全溶胀;该压裂液体系在130℃温度下剪切2 h后,黏度保持在80 m Pa·s以上,满足携砂的要求;压裂液体系在90℃可在90 min内完全破胶,破胶液粒径小于10μm;对华北油田致密岩心伤害率小于16%,残渣含量小于10%,对支撑剂导流带的伤害小于15%。可满足华北油田致密储层的压裂要求。     

低伤害多羟基醇压裂液体系研究

针对长庆油气田超低渗透的储层特点,从减少稠化剂集团在储层中的滞留、降低压裂液对储层的基质渗透率和支撑裂缝的伤害出发,开发出一种新型低伤害、低成本的低聚合多羟基醇水基压裂液体系.该压裂液体系以低聚合多羟基醇为稠化剂,有机硼为交联剂,合成了一种释酸剂作破胶剂.通过室内实验确定了压裂液的最佳配方:低聚合多羟基醇质量分数为2.0%、交联剂质量分数为0.8%、pH值调节剂质量分数为0.16%,并对其性能进行了评价.评价结果表明,该压裂液体系具有很好的流变性和抗剪切性,滤失量小,破胶彻底和残渣低等优良性能,对储层伤害小于常规胍胶压裂液.因此,该压裂液体系具有很好的应用前景.     

耐高温低伤害压裂液配方优化评价研究

东海低孔渗气田具有埋藏深、温度高、低孔低渗的特征,加之海上压裂施工工艺,要求东海气藏压裂液应具有耐高温、耐剪切、低伤害、高温延迟交联、破胶快及易返排等特性。因此,研究在对稠化剂、交联剂、温度稳定剂以及破胶剂等优选的基础上,通过实验优选出适合此区块的压裂液体系;并对其性能进行评价。研究结果表明,优化后的压裂液耐温耐性能好,适用于160℃的地层,剪切稳定性强,高温延迟交联剂的使用提高了交联性能,施工摩阻低;配伍性强,对储层伤害率低;破胶性能能够满足海上压裂施工的需要。该体系在海上160℃储层压裂施工中得到成功应用,保证了海上压裂施工的顺利进行。     

致密砂岩气藏纳米封堵型低伤害压裂液研究

针对常规胍胶压裂液对致密砂岩气藏伤害大的难题,通过分子结构设计和正交实验,研制了一种纳米封堵型低伤害压裂液,在致密气藏压裂施工中能封堵部分压裂液于储层基质外,施工后液体能快速返排,从而有效降低稠化剂分子的滞留吸附与液相伤害。该压裂液在35～140℃、170 s^-1条件下剪切120 min,终黏度大于80 mPa.s:能彻底破胶,残渣含量低,破胶液表面张力为25.91 mN/m,对致密砂岩岩芯伤害率低于15%,封堵性能及其他综合性能满足现场施工要求。该压裂液在ZJ125井现场应用,效果良好,施工后液体返排快,返排率高达75.94%,比邻井提高47%,天然气产量1.647 5×10⁴ m³/d,是邻井JS316HF井产量的两倍,显示了其在致密砂岩气藏中良好的低滞留特性。     

氮气泡沫压裂液体系的研究与应用

氮气泡沫压裂是70年代以来研究发展起来的一项新的压裂工艺技术,它特别适用于低压、低渗和水敏性地层的压裂改造。对氮气泡沫压裂液的基本配方和流变性能进行了室内评价研究。研究了泡沫质量、表面活性剂类型、浓度、剪切速率、温度、压力等因素对泡沫压裂液流变性能的影响。在实验基础上提出了适宜辽河油田的泡沫压裂液配方体系,采用该压裂液在辽河油田先后成功地对8口井实施了氮气泡沫压裂施工,施工成功率100%,累积增产原油1.24×10⁴ t,取得了显著效果。     

氮气泡沫压裂液体系在水平管段中的流动规律

根据泡沫压裂液体系含有气体和液体两相这一特性,设计了一套室内泡沫流体管式流变仪,进行了泡沫压裂液体系在水平管段的流动规律研究,得到了泡沫压裂液体系在实验管段的微观结构;并对泡沫质量对泡沫压裂液体系的流变性影响进行了研究。实验结果表明,泡沫压裂液体系随着泡沫质量的增加,管路中的压降先增加后减小;并且泡沫质量较小时很难得到稳定的泡沫;泡沫质量在40%~75%之间能得到稳定的泡沫;用幂律模型研究泡沫压裂液的流变特性,得到泡沫压裂液体系的流变方程。结果表明,随着泡沫质量的不断增加,泡沫压裂液体系的稠度系数不断增加,流变指数不断减小;并且随着剪切速率的增加,表观黏度不断降低,对于研究泡沫压裂液在井筒中的流动具有一定的价值。     

压裂液处理对煤岩孔隙结构的影响

煤层气压裂作业中必然发生压裂液与煤层的相互接触,煤岩微裂隙发育和毛管压力高等特点导致压裂液极易侵入煤层对煤岩孔隙结构造成严重损害,进而改变煤岩对煤层气的吸附能力。选取宁武盆地9号煤和现场用压裂液,采用氮气吸附和扫描电镜(SEM)表征压裂液处理前后煤样孔隙结构,探求不同体系压裂液处理对煤岩孔隙结构的影响,开展压裂液处理前后煤样的等温吸附实验。结果表明:压裂液处理后煤样孔径分布、比表面积及孔隙分形维数都将发生变化;压裂液体系对煤样孔隙结构的影响程度为瓜胶压裂液活性水压裂液清洁压裂液;压裂液处理后煤样比表面积与孔隙分形维数增量越大,其对甲烷气体吸附能力越强,煤岩孔隙结构的变化会改变甲烷气体的吸附能力。     

不同含氮量煤层气氮膨胀液化流程优化与性能分析

针对高含氮量的煤层气液化,构建了适用于小型液化装置的氮膨胀液化流程。为考察煤层气中氮含量对液化流程的影响,分别以一定的液化率和甲烷回收率作为限定条件,通过HYSYS模拟计算对不同氮含量（0~70%）下的液化流程进行优化,并以单位产品液化功耗为主要指标,比较各种条件下的系统性能。结果表明,煤层气液化流程的性能随含氮量的变化而改变,但并非单调变化。     

煤层气开发压裂技术在沁水煤田的实践与应用

针对煤层气特点以及开发过程中压裂工艺技术存在的问题，研究了一项以套管注入、高排量、活性水携砂为主的煤层气清水压裂配套工艺技术。该技术在山西沁水盆地SH煤田现场应用实践了6口井，并获得成功，压后正处于排水阶段，出气效果明显。     

Evolution of the CBM reservoir-forming dynamic system with mixed secondary biogenic and thermogenic gases in the Huainan Coalfield,China

The secondary biogenic gas is an important original type of the coalbed methane (CBM) in China. Based on the analyses of sedimentary and burial history of the Permian coal-bearing strata, combined with thermal history and gas generation process of coals, the CBM reservoir-forming dynamic system with mixed secondary biogenic and thermogenic gases in the Huainan Coalfield is subdivided into four evolutionary stages as follows: (i) shallowly-buried peat and early biogenic gas stage; (ii) deeply buried coal seams and thermogenic gas stage; (iii) exhumation of coal-bearing strata and adsorbed gas lost stage; and (iv) re-buried coal-bearing strata and secondary biogenic gas supplement stage. The Huainan CBM reservoir-forming model has the features of the basin-centered gas accumulation. The evolution of the reservoir-forming dynamic system proves that the thermogenic gas is not the main gas source for the Huainan CBM reservoir. Only the secondary biogenic gases as an additional source replenish into the coal bed after basin-uplift, erosional unroofing and subsequent scattering of thermogenic gases. Then this kind of mixed CBM reservoirs can be formed under suitable conditions.     

不同助剂对羟丙基胍胶压裂液低温破胶性能的影响

为解决水基压裂液在陕北油田特低温(15~30℃)条件下的破胶问题,研究了不同助剂对硼交联羟丙基胍胶水基压裂液破胶性的影响.实验发现:在破胶温度一定的情况下,压裂液中的增稠剂加量、体系pH值和不同类型的破胶剂及其加量等对压裂液的破胶均会产生不同程度的影响.在破胶剂中影响最大的是三元复合破胶体系.当破胶温度在15℃时,与单一剂((NH4)2S2O8)比较,二元破胶体系((NH4)2S2O8/加速剂A))将破胶时间缩短了41 h,三元破胶体系((NH4)2S2O8/H2O2/加速剂A)将压裂液的破胶时间缩短了45 h,且单井可节约费用近700元.该体系破胶剂在陕北特低温油田应用了30余井次.     

串行伯努利生产线的实时维护决策控制

基于状态的维护(condition-based maintenance,CBM)方法可以有效降低设备故障率,但维护导致的设备停机会在一定程度上造成系统产量流失.为了减少CBM对生产系统的影响,提出了实时维护决策控制方法.首先,建立基于马尔可夫过程的数学模型描述系统动态变化.其次,通过计算永久性生产损失量化停机维护对产量的影响.最后,提出了一种控制算法以优化CBM决策.仿真试验结果表明,该模型能恰当描述伯努利生产线的动态变化,且CBM决策控制方法可以减少永久性生产损失、提高整体生产效率.     

A vector inserting TPG for BIST design with low peak power consumption

A test pattem generator(TPG)which can highly reduce the peak power consumption during built-in self-test(BisT)application is proposed.The pmposed TPG,called Lppe-TPG,consists of a linear feedback shift register(LFSR)and some control circuits.A procedure is presented firstly to make compare vectors between pseudorandom test patterns by adding some circuits to the original LFSR and secondly to insert some vectors between two successive pseudorandom test patterns according to the ordinal selection of every two bits of the compare vector.Then the changes between any successive test patterns of the test set generated by the Lppe-TPG are not more than twice.This leads to a decrease of the weighted switching activity(WSA)of the circuit under test(CUT)and therefore a reduction of the power consumption.Experimental results based on some isCAS'85 benchmark circuits show that the peak power consumption has been reduced by 25.25% to 64.46%.Also.the effectiveness of our approach to reduce the total and average power consumption is kept,without losing stuck-at tault coverage.