司钻法压井过程中立压和套压的计算

司钻法压井是现场常用的一种油气井控制井的压井方法。本文根据压井的基本原理,结合压井作业工况,推导出司钻法压井过程中立压和套压的计算式,通过实例进行了计算,利用本文计算结果,有助于指导压井施工。     

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。     

套管井井间电阻率测井的原理及数值计算

本以电磁场理论为基础，导出了过套管进行井间地层电阻率测井问题的理论公式，并用低频电磁波进行了数值计算，分析了套管对井间电阻率测井的影响。结果表明：用低频电磁波过套管测量地层电阻率的井间测井方法是可行的。该理论可为套管井井间地层电阻率测井仪器的研制、测井解释及井间电阻率层析成像技术提供重要的理论依据。     

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。     

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。     

固井滑套多级分段压裂完井水泥环对地层破裂影响研究

固井开关滑套多级分段压裂完井工艺是为解决胜利油田低渗透难动用储量和非常规油藏的新技术,在非射孔条件下水力能量是否能突破水泥环并成功压裂地层是该工艺面临的主要问题。通过数值模拟结合室内试验,评价该完井工艺中水泥环弹性参数的影响。研究表明,水泥环强度降低过程,储层井周地层最大主应力呈增大趋势,有利于岩石起裂。但增大滑套通道口与原始最大水平地应力间的方位角时,井周地层最大主应力会降低,降低了压裂的进程,使得井周地层应力处于临界应力状态。水泥环胶结强度的数值模拟研究表明一旦突破水泥环后,压开地层效果显著,水泥胶结强度的影响是可忽略的。室内实验证实固井开关滑套压裂完井工艺水泥环在较低的压力下即可破裂,对压裂时压开储层影响不大。研究结论对优化和改进固井开关滑套多级分段压裂完井工艺及其在低渗透储层油藏应用提供了理论支持。     

深水钻井井筒环空气体上升速度研究

在深水钻井的过程中,及早准确地监测到气侵的发生对于钻井安全至关重要。在哈格多恩和布朗方法的基础上建立了深水钻井气侵发生后气体上升速度模型,针对井斜角对气体流型划分原则的影响及气体滑脱速度的改变进行了修正,结合气侵后井筒气液流动规律,实现了气侵发生后气体到达海底井口时间的实时计算,所得结果能够有效反映深水斜井钻遇气侵后井筒环空的流动规律,对于气侵及井控的监测具有重要意义。     

气井油套合采时井底流压的计算方法

气井井底流压是分析气井生产动态的重要参数之一,目前国内外很少报道油套合采时井底流压的计算方法。运用流体力学原理,将气井油套合采简化假设成并联管路流动,基于油管生产和油套环空生产时井底流压的计算公式,推导了油套合采时油管和油套环空的产量分配公式,通过分析公式中各项的权重,得出油管和油套环空产量分配的简化式,从而将油套合采时井底流压计算转化成油管生产或油套环空生产时井底流压的计算。计算表明,采用简化产量分配公式与精确产量分配公式所计算的井底流压,相对误差很小,说明建立的油套合采时井底流压的计算方法可靠,具有较强的实用性。     

大斜度及水平井中水泥浆的失重和气侵研究

大斜度及水平井中,水泥浆的失重和气侵规律与直井不完全相同,主要表现在水泥浆的析水量、井斜角、井径及井身结构等因素的影响。零析水水泥浆的失重与气侵主要是胶凝悬挂引起的,而非零析水水泥浆的失重与气侵,除了胶凝悬挂外,井壁上侧形成的自由水槽却是另一个重要因素。研究还表明,在倾斜井筒中,按API常规方法测量的析水是不合理的,而必须将水泥浆装入测量筒,倾斜45°进行测量。     

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。     

气液在高H/D比搅拌式鼓泡塔中气含率及压降的研究

利用 ф2 8mm玻璃搅拌式鼓泡塔 ,在高径比H/D =5 0、分段数N =3～ 2 3和变搅拌转数n下测定空气———水系统在塔内作并流流动时的气含率与压降 ,分析了两相流气速、液速、分段数及搅拌转数对气含率和压降的影响 ,所得经验关联式与实验数据进行了较好的吻合 .结果表明该装置具有延长气泡停留时间、提高气含率及利于界面传质的优点 .     

钻屑量与矿山压力及瓦斯压力关系现场实验研究

基于在重庆天府矿业有限责任公司三汇一矿2124综采工作面的现场实验,对该矿钻屑量与矿山压力、瓦斯压力的关系进行了研究.表明工作面经过钻孔卸压后的矿山压力分布规律:卸压区宽度约为5 m,5～11 m为塑性区,11～20 m为弹性区,20 m以后为原始应力区.在严格按照操作规程要求施钻的前提下,钻屑量在矿山应力峰值前呈线性增加,峰值后呈线性减少.结合长壁工作面矿山压力、瓦斯压力分布规律理论分析,推导出钻屑量与矿山压力、瓦斯压力之间存在正相关关系;在固定瓦斯压力时,钻屑量随着矿山压力正向变化;在相同矿山压力时,钻屑量随着瓦斯压力正向变化.     

不同质量分数渗透剂溶液侵入对瓦斯解吸影响的实验

针对含瓦斯煤体中瓦斯解吸问题,利用自主设计的外液侵入条件下瓦斯解吸测定装置,首次证实了外液对瓦斯解吸促进作用的存在,分析了竞位脱附和毛细静力驱动两方面原因,指出渗透剂溶液对瓦斯解吸的促进效果随着其质量分数的增加而越发明显,以及对瓦斯解吸促进作用只发生在一段时间内的规律,并结合工作面瓦斯抽采提出了提高瓦斯解吸效率的具体措施与实施途径.该研究对解决工作面瓦斯抽采与回采之间在时间上相互制约问题具有一定的参考应用价值.     

瓦斯浓度对爆炸压力及压力上升速率影响

不同的瓦斯浓度爆炸时产生的爆炸压力及压力上升速率是不同的。运用自行研制的实验系统,对不同瓦斯浓度对瓦斯爆炸压力及压力上升速率的影响进行了实验研究,得到了定容瓦斯爆炸最大爆炸压力、最大压力上升速率等特征参数;得出瓦斯浓度与瓦斯定容爆炸最大爆炸压力及最大压力上升速率呈二次函数关系,另外,国家目前在气体爆炸特性方面尚无统一的标准出台,文中所采用的实验设备以及实验方法为瓦斯爆炸特性实验标准的制订提供了依据。     

有效围压为零条件下瓦斯对煤体力学性质影响的实验

考虑到气体的封存条件,含瓦斯煤体力学指标的测定一般都是在伪三轴的情况下进行的。但根据国家标准,煤岩力学指标的测定多是对原煤标准试样进行单轴实验取得的。利用瓦斯气体密封装置,提出了测定瓦斯煤体力学指标的类单轴实验方法。通过实验研究,得到了有效围压为零条件下瓦斯对煤样力学性质和力学响应的影响规律。实验结果表明,孔隙瓦斯改变了煤体全部变形阶段的力学响应特性,而煤体力学性质和响应的变化趋势随瓦斯压力的升高而逐渐减弱,即随瓦斯压力的升高,吸附瓦斯所引起的非力学作用将逐渐占据主导地位。     

青海乌丽地区天然气水合物形成条件研究

天然气水合物属于非常规能源,青藏高原陆域冻土区具有较大的资源前景。通过科研钻施工、岩芯样品观察与测试分析等手段,结合区域地质调查和对周边多口钻孔资料综合分析,认为乌丽地区上二叠统那益雄组地层温度较低且压力较高,气源充足,水源丰富;大量发育的裂隙和溶蚀孔洞是良好的运移通道及储集空间,上部发育多套的致密安山岩及顶部冻土带的封盖性能也较好。综合天然气水合物形成的基本地质要素和地质作用分析,认为乌丽地区浅部具备天然气水合物的形成条件。     

旋风式油气分离器分离特性影响因素的仿真研究

为提高旋风式油气分离器的分离效率,改善分离性能,研究了分离器入口形状(矩形、圆形)、入口混合气流速、圆锥段锥形角、出气管的直径和出气管插入深度对分离性能的影响。将搭建的旋风式油气分离器三维几何模型导入ANSYS体系下的Fluent软件中建立油气分离器的仿真计算模型,仿真分析了影响旋风式油气分离器分离特性的因素。得出以下结论:在同一条件下,对相同粒径微粒的分离效率,矩形入口式高于圆形入口式;入口气体流速的增加使得分离效率提高的同时,导致分离器内部整体压力损失增加,针对本文搭建的模型,在入口混合气流速为12.8 m/s左右时,压损较低,且分离效率较高;分离效率随着圆锥段锥形角度增大而缓慢增加,分离效率在锥形角度大于11.5°后基本保持不变;分离效率随出气管直径的增加而降低,并且下降的速度逐渐增加;分离效率随出气管插入深度的变化趋势呈现出抛物线式的变化规律,先增大后减小。     

致密岩心启动压力梯度实验研究

为了研究致密岩心的启动压力梯度,对室内渗流实验设备进行优化改进,并借鉴现有测试方法,设计出了"非稳态驱替-瞬间动用法",并针对吐哈油田岩心开展了室内研究,研究表明:所选取岩心的最小启动压力梯度、拟启动压力梯度和两相启动压力梯度数值较大,平均值分别0.476 3 MPa/m、1.298 2 MPa/m和2.299 5 MPa/m,且随着渗透率的降低而呈现幂函数级增加,随着渗透率倒数的增加而线性增加;两相启动压力梯度高于单相,最小启动压力梯度和两相启动压力梯度分别反映了单相和两相流体动用所需的真实驱动压力梯度,因此后者可以作为油田开发设计的重要参数;拟启动压力梯度对现场参考意义不大;分析可知,致密储层开发开采难度较大。     

天然气管线排液阀内流场压力特性数值模拟研究

为保证天然气管线排液阀安全可靠运行,用标准k-ω模型对冬夏两季不同工况下排液阀内流场压力分布进行了三维数值模拟,探讨了排液阀内全压和动压分布的差异.通过研究发现:随着排液阀阀门开度的增加,阀内全压逐渐降低,而动压逐渐增大,全压的最大值发生在阀门关闭状态,动压的最大值发生在阀门完全开启状态;冬季的全压和动压大于夏季;无论是冬季还是夏季,阀内压力小于安全运行压力,阀门能够安全运行.     

长深气藏天然气高压物性和相态特征研究

长深气藏天然气富含CO2,尚未常规方法计算其高压物性参数及其相态特征分析.针对这一特殊性,采用室内PVT实验进行测定与分析.研究表明,对于含CO2天然气,其压缩因子、密度、体积系数、等温压缩系数在低压(20 MPa以下)时表现出很强的压力敏感性,而水蒸气含量则表现相反,绝对黏度则始终保持较强的压力敏感性;压缩因子、密度、绝对黏度、水蒸气含量随着CO2含量增大而变化幅度较大,对CO2的敏感性较强,而体积系数对CO2的敏感性较弱,等温压缩系数对CO2则无敏感性.长深气藏的原始地层温度(140℃)和井口温度(40℃)均在气液两相区之外,可以判断在开发过程(从气层到井口分离器)中流体不穿过两相区,表明该气藏为干气气藏.