侧钻小井眼固井顶替效率数值模拟

保证小井眼固井质量的关键是如何用固井液把环空中的钻井液及井壁泥饼顶替干净。小井眼本身井况的复杂性(如井眼不规则、套管偏心)、顶替液与被顶替液的流体性质以及固井施工参数都是影响小井眼固井顶替效率的主要因素,因此需要开展相关研究,以认识各因素对固井质量的影响规律,并对固井参数进行优化。首先,基于计算流体力学相关理论与方法,建立了侧钻小井眼固井顶替数值模型,分析了固井顶替过程中顶替液与被顶替液之间的两相界面变化特征,揭示了小井眼固井的顶替机理;其次,基于小井眼固井顶替数值模型,模拟了幂律流体在小井眼固井顶替过程中顶替界面的发展过程,得到了顶替界面长度与顶替效率随顶替时间的变化规律;最后,根据数值模拟结果分析了顶替液与被顶替液流性指数与稠度系数、顶替液与被顶替液之间的密度差、套管偏心度和固井顶替排量对顶替界面长度与顶替效率的影响规律。研究结果成功指导了长庆苏里格气田首口侧钻水平井固井施工。     

大位移井旋转套管固井顶替模拟分析

旋转套管固井可以改变顶替过程中流体的流场,增加周向的旋流和回流作用,更好地保障顶替界面稳定性,提高固井顶替效率。借助计算流体力学软件对大位移井旋转套管固井顶替进行数值模拟,并得到不同井斜角和井径扩大率条件下的最低套管旋转转速。结果表明:同一套管旋转速度,切向速度随着无量纲环空半径的增加而降低,随着井斜角的增加,截面旋流数在不同位置处各异,但总体趋于减小,套管旋转固井顶替效率明显改善,井斜角越大,改善效果越好;偏心度越大,环空同一位置处旋流数越大,窄间隙的旋流数明显高于宽间隙的旋流数,在偏心度大于0.4以后,顶替效率增加效果明显;环空截面同一位置处,井径扩大率越大,其产生的旋流数越大,旋流程度增强,有利于水泥浆固井顶替;采用旋转套管固井能有效改善复杂井眼条件下大位移井固井顶替质量和顶替效率。     

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。     

煤层气井产能影响因素之一——固井质量分析

中国目前处于从煤层气资源大国转型为生产大国的关键时期,煤层气勘探与开发活动取得突破,但产业发展仍存在诸多问题。通过总结我国近期煤层气勘探开发活动的进展情况,指出产业发展面临的主要技术问题,清楚揭示煤层气井施工的主要技术问题是非常必要的工作,以期对我国煤层气勘探开发活动有所促进。     

煤层气泡沫固井新型早强剂FC-A及其性能

针对煤储层温度低,固井时水泥水化反应速率慢,水泥浆稠化时间长,水泥石抗压强度发展缓慢等问题,依据水泥浆的水化机理,以不同离子对硅酸钙矿物熟料水化速率的影响规律为理论基础,研制出过渡金属复合盐类新型低温早强剂FCA,并系统评价了该早强剂不同加量(1%、2%和3%)情况下的水泥浆性能,与早强剂氯化钙(Ca Cl2)进行对比,得到了FC-A对水泥浆的影响规律:早强剂FC-A能够提高水泥石低温早期抗压强度,完全满足6 h抗压强度(39℃、常压)大于等于4.0MPa技术指标;早强剂FC-A能够缩短水泥浆稠化时间,加有FC-A早强剂的水泥浆稠化时间与水泥原浆稠化时间之比(32℃、8.3 MPa)为0.438;FC-A对水泥浆的流变参数和初始稠度基本无影响,具有优异的低温早强和促凝作用,是一种综合性能优异的新型早强剂。     

大位移井顶替效率最优的套管居中度设计方法

在实际井眼中,由于存在重力效应,造成套管偏心的形式有两种:一是套管贴向下井壁的整体偏心;二是扶正器间的套管屈曲变形产生的局部偏心。这两种偏心都极大地影响套管的居中度,在大位移井中体现得更为明显。在分析SY/T 5334—1996中居中度标准由来的基础上,得出目前国内采用套管居中度标准的局限性,引入最优顶替效率情况下的极限偏心距理论,建立极限偏心距条件下的套管居中度计算模型,并分析各因素对套管居中度的影响规律,提出利用极限偏心距理论和国标对大位移井套管居中度进行综合优化设计的思想,提高大位移井的套管居中度,满足水泥浆的顶替效率需求。结果表明:适当提高水泥浆动切力、降低钻井液动切力及提高水泥浆与钻井液的密度差的方法可以弥补井斜角对套管居中度的要求,但在90°的水平井段改变密度差的方法不适用。     

煤层气层渗流与煤层气试井

从试井角度出发,对煤层气层的渗流机理和开采过程中的压力变化特征进行分析,认为煤岩层虽然具有双重的结构,但其流动却应该表现为均匀介质的特征,并进而归纳出不同开采阶段的七种典型流动模型.结合现场实测压力资料,笔者给出了一种煤层气试井资料的测评分析方法,指出一些实测试井曲线表现出的双渗、双重介质、不渗透边界或定压边界特征,其实只是由于测试工艺影响造成的异变,为正确解释煤层参数和正确认识煤层气层渗流提供了有效途径.     

煤层气井两相流试井分析方法

建立了煤层气井平面径向、两相流动试井的数学模型和数值模型,模型考虑了气体从基质中的解吸以及气、水在裂缝中的渗流、扩散等过程,考虑区域中的相变特性;提出结合运用遗传算法和高斯牛顿最优化方法,通过拟合井底压力曲线得到地层渗透率、表皮系数等试井参数的方法.     

大庆油田敖南地区防漏固井技术

本文通过对2006年长垣南部各区块的地质及固井技术特点的分析,介绍了防漏固井设计中主要考虑的因素。影响防漏施工的压力分析及注、替过程的速度和压力设计,并给出了相应的数学模型,阐述了大庆油田多压力层系条件下易漏井固井施工中防漏的技术。     

一种固井前置清洗液冲洗效率评价方法

目前,国内外冲洗效率评价方法并不完善,评价手段不统一,也没有一套行之有效的标准或方法。本实验只需常规的API标准仪器,通过模拟井筒内形成的泥饼,在不同流态下使用不同的清洗液对泥饼进行冲刷,建立了评价冲洗效率的实验方法,并通过公式计算出清洗液冲洗效率。整个实验过程简单易操作,且任何人在实验室都能实现模拟井下泥饼被冲刷的实验效果并计算出清洗液的冲洗效率。实验结果表明,该装置能够很好地模拟泥饼被冲洗的过程,并对不同种类的清洗液做出横向比较,是一套行之有效的实验评价方法。     

煤层存在瓦斯水合物的可能性

瓦斯气体在煤储层中的赋存状态主要有游离态、吸附态和溶解态.从瓦斯原始地质赋存条件分析了瓦斯水合物形成必需的物质条件和热力学条件,提出了其赋存的一个新的状态--瓦斯水合物态.利用水合物实验设备对合成瓦斯在2组含煤溶液体系中的生成过程进行研究,得到了瓦斯水合物生成的诱导时间、生成速度及生成时的热力学参数.将瓦斯赋存条件同实验模拟结果进行比较,结果表明:在中高纬度矿区的煤层中有瓦斯水合物自然存在的可能.若瓦斯自然赋存水合物态真实存在,其赋存区煤层应力场、温度场等将发生较大变化,这有利于降低煤矿瓦斯事故的发生频率.     

力学参数关联的非均质煤和瓦斯流动耦合模型

为了更科学模拟非均质煤储层,引入弹性模量无量纲因数、单轴抗压强度无量纲因数和抗拉强度无量纲因数及拉弹因数比5个参数,以弹性模量为基准,建立了考虑抗拉强度、抗压强度和弹性模量之间关联性的非均质煤储层数值模拟模型。将煤视作理想弹塑性体,基于煤弹塑性变形理论和煤内瓦斯流动理论,建立了考虑力学参数关联的非均质煤变形和瓦斯流动耦合数学模型。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程,结果表明材料非均质和有效应力变化,使得煤岩局部破坏,透气系数显著增大,在弹性区,由于有效应力的作用,透气系数减小,该模型相比于以往模型能更合理地考虑煤的力学非均质特性。     

煤层气的开采技术浅谈

煤层气是一种清洁能源,有很大的利用价值,尤其是在当前国际国内经济高速发展,能源日渐短缺,环境压力和煤矿安全生产的严峻形势下,煤层气有效的合理开采工作显得更加急迫与重要。近年来,很多国家采用不同的开采技术对煤层气进行开采,且取得了显著成效。     

煤层中瓦斯压力的理论计算方法

从热力学角度探讨了煤层中瓦斯压力的理论计算方法,将理论计算结果与工程现场实测数据对比发现,二者具有很好的一致性.     

矩形微通道内滑移区气体流动换热的数值模拟

在等壁温边界条件下对矩形微细通道速度滑移区的对流换热进行了二维数值模拟、在一阶速度滑移和温度跳跃的边界条件下，计算出了通道内的速度和温度以及压力分布。比较了不同克努森数Kn对于滑移速度和跳跃温度的影响。结果表明，由于气体的稀薄性，压力呈现更加线性化减小的趋势，随着Kn的增加，通道入口与出口处的滑移速度和跳跃温度至现增加的趋势。在通道入口附近，气流速度和温度变化剧烈，而在出口处截面平均流速和温度随加的增加而降低．     

水-气两相流在煤层中运移规律

在考虑煤层气溶于水的情况下，探讨了水—气两相流在煤层中的运移规律，建立了煤岩体为弹塑性小变形时煤岩变形场的数学模型，并应用多相渗流力学理论，建立了两相流渗流场模型：通过煤体骨架变形对流体渗流的影响和流体渗流对煤体变形的影响，将有效应力、孔隙流体压力分别引入到渗流物性参数中，实现了流固耦合的相互作用。     

煤层气开发新技术试验研究与探索

针对我国煤气层超低渗透性、低压、低含水饱和度地质特征及煤层气吸附性较强的开发难点,提出把高能气体压裂用于煤层气开发的新技术试验研究与探索.研究思路是以高温高压气体促使煤气层产生和形成较长的多裂缝体系,并伴随较强的脉冲震荡、热作用于地层基质,提高煤气层空隙间的连通性和渗透性,改善解吸环境,促进煤层气解吸和泄气,以提高煤层气井产量.重点论述了此项研究的研究思路、作用机理、工艺设计、可行性等.介绍了现场试验情况,并指出了煤层气开发新技术研究与探索的方向.     

单相气体在低渗透煤层运移规律

为探讨温度和孔隙压力以及围压对低渗煤层渗透率的影响规律,采用辽宁工程技术大学真三轴渗透仪,在不同温度和围压条件下,对煤层试样进行实时渗透率研究,试样为长方体,外观尺寸为50 mm×50 mm×100 mm。加温试验发现,煤渗透率存在门槛值温度,当温度达到门槛值后,其渗透率出现大幅度增加,与室温状态相比,渗透率增加33倍。在煤热破裂的门槛值温度区域,煤样渗透率同时具有孔隙压力门槛值,其渗透率在孔隙压力门槛值发生剧烈变化,出现拐点;继续增加温度脱离温度门槛值后迅速增加,孔隙压力对于渗透率的影响随之加强,随着围压的增大这种现象更为显著。     

古交地区煤层气地质条件及资源潜力分析

基于煤层气井实测含气量测试、镜下观察、等温吸附实验等手段,对古交地区煤储层煤岩煤质、显微裂隙、渗透率、含气性等进行了分析。结合煤层气资源丰度平面分布特征,探讨了该区煤层气基础地质条件及其资源潜力。研究表明:古交地区煤层经深成变质和岩浆热源叠加变质作用演变为现今的中高煤级焦煤、廋煤和贫煤,煤储层显微裂隙较为发育,渗透率在(0.01~0.15)×10-3μm2之间;储层压力梯度处于0.38~0.65 MPa/100 m,含气饱和度介于53.1%96.5%之间,属于欠压欠饱和煤层气藏;煤层周围致密的泥质岩层使得煤层气具有良好的保存条件,后期受东南部祁县隐伏侵入岩体以及西部狐偃山岩浆岩体的影响,二次生烃作用使得煤层含气量普遍较高,煤层平均含气量在9.8 m3/t;该区煤层气资源丰度分布在狮子沟#马兰向斜中南段和杜尔坪断裂带周围存在两个资源丰度富集区,具有较好的勘探开发前景。     

一种基于赫巴流型的注水泥紊流临界排量计算方法

针对深井小间隙环空固井时,通常依据雷诺数或经验环空返速粗略判断流态的方法计算注水泥紊流临界排量误差较大的问题,提出了一种基于赫巴流变模型,应用Hanks局部稳定理论的注水泥紊流临界排量计算方法。结果表明:在深井小间隙环空固井过程中,用所提出的计算方法计算的紊流临界排量准确性较高。