煤层气多分支水平井井筒压力及入流量分布规律

运用流体力学相关理论,结合质量守恒和动量守恒方程,推导考虑多分支水平井井筒内摩擦压降、加速度压降和混合压降的井筒压降模型,建立煤储层渗流与多分支水平井井筒内变质量流耦合的数学模型,并对其进行求解;在此基础上对煤层气多分支水平井主井筒及分支井筒的井筒压力及入流量分布进行研究。结果表明:开采期间,煤层气多分支水平井主支和分支井筒的压力均随距跟端距离的增大而增大,但主井筒压力增加的幅度越来越小;在开采前期,煤层气多分支水平井主井筒入流量分布曲线呈上凸趋势,在开采后期则呈下凹趋势;各分支井筒入流量在开采前期呈U型分布,在开采后期呈倒U型分布。     

圆环的Dirichlet空间D^p上的Toeplitz算子

主要研究了圆环M的Dirichlet空间Dp（1〈p〈∞）上Toeplitz算子的有界性、紧性和Fredholm性质,计算了D^p（M）上Toeplitz算子的Fredholm指标,并刻画了D^p（M）上Hankel算子的紧性.     

基于环扇域正交多项式的波前重构仿真

以Zernike多项式为基函数,利用Gram-Schmidt正交化方法推导出在环扇区域内正交的一组多项式;通过对比发现,同阶的新多项式与Zernike多项式在各自正交的区域内具有相似的分布和物理意义;分别用Zernike多项式、环域正交多项式、外接圆多项式和环扇域正交多项式拟合环扇区域内一组给定的波面畸变采样数据,并仿真加入不同扰动时各组拟合系数的变化情况,得到环扇域正交多项式的拟合系数最为稳定,有最佳的抗扰动能力.     

圆内开缝圆环形空间自然对流的格子Boltzmann模拟

采用耦合热格子Boltzmann模型,对圆内开缝圆环形空间自然对流进行了数值模拟,分析了瑞利数Ra(10~4≤Ra≤10~6)和开缝度S(0.1≤S≤0.4)对环形空间内流动与换热的影响。模拟结果表明:随着瑞利数增加,环形空间内自然对流换热会出现较强的不稳定性,流型转化也较丰富,存在4种流型,稳定的二涡流、四涡流、二涡流和四涡流之间振荡的交变流以及振荡的二涡流;此外,开缝度的改变对环形空间内自然对流换热影响是显著的。随着开缝度的增大,流体更易形成多涡流型,进而增强流体扰动,流动不稳定性增强;另外,增大开缝度虽能增强环形空间内自流换热,但不是开缝度越大越好,而是存在一个最佳临界开缝度。     

环形涡旋光干涉叠加形成复合涡旋光的特性研究

采用数值模拟的方法对2束以高斯光束为背景的环形涡旋光相互叠加产生的复合涡旋进行研究,提出了一种求解共线叠加复合涡旋位置的图解方法,利用该方法可以得到准确的涡旋位置分布特性。研究表明,通过改变涡旋光的拓扑荷值以及束腰半径,复合涡旋光的奇点和强度分布都会发生改变,形成新的复合涡旋光场。     

锦州25-1油田井壁稳定问题

 锦州25-1油田沙河街组地层井壁失稳严重,为解决该油田的井壁失稳问题,对该油田的泥页岩矿物组分进行了分析,开展了泥页岩的力学及水化特性实验,分析了锦州25-1油田沙河街组泥页岩的岩石力学特性和井壁失稳机制.研究发现,沙河街组地层层理性泥页岩和水敏性泥页岩共同发育;层理性泥页岩具有显著的各向异性,易发生沿层理面的剪切滑移,造成井壁失稳;水敏性泥页岩在钻井液作用下会发生水化膨胀,导致井周地层的力学性质和应力状态发生变化,表现为坍塌压力随井眼钻开时间的改变而改变;两种地层相互影响造成油田复杂事故频发.结合室内实验结果,建立了合理钻井液密度的确定方法,研究了锦州25-1油田层理性泥页岩坍塌压力随井眼轨迹的分布规律和水敏性泥页岩的水化坍塌周期,给出了保证安全钻进的工程对策,该油田的井壁失稳问题必须在优化井眼轨迹和选择合理钻井液密度基础上,并增强钻井液的封堵性和抑制性才能解决.     

水平井酸化井筒-地层温度场耦合解析新模型

水平井酸化温度场是影响酸岩反应速度的关键参数,更是进行酸化设计必需重点考虑的因素。现有酸化温度场模型忽略了热瞬变效应、热扩散效应等对温度场的影响。基于能量守恒原理、物质平衡定律和碳酸盐岩储层基质酸化易形成蚓孔现象。考虑热瞬变效应、热扩散效应和井筒与地层之间的酸液流动,建立了新的水平井酸化温度场模型,给出了便于应用的解析解。对比分析表明,新模型能够更细致地描述酸液进入地层后酸岩之间发生的热传递现象以及酸岩化学反应热在地层中的热扩散和热累积效应,更好地表征了水平井酸化过程中温度变化规律。通过实例验证,利用模型计算的井底温度与实际井底温度分布吻合较好,这对于提升水平井酸化设计水平具有重要意义。     

气侵早期检测新方法

在复杂地层钻进时,地层中的气体会以重力置换、欠平衡气侵等方式进入井筒,现有的气侵检测方法主要有泥浆池液面监测、地面出口流量检测和气侵声波时差监测,但这些方法存在气侵检测效率低、不能进行早期识别预警等多种问题。针对气侵早期识别困难的难题,在考虑侵入气体物性随井筒中温度、压力变化的基础上,结合地层渗流,建立了气侵井筒传热与多相流动瞬态模型,给出了数值求解方法。通过对该模型求解,计算结果表明:在气侵过程中井底压力不断降低,并且随着气侵时间的增加,井底压力减小速率加快,与此同时,井底温度不断升高,环空返出口温度不断降低。根据该变化规律提出了以井底压力与井口温度相结合或井底温度与井底压力相结合进行气侵早期检测的新方法。     

高温高压含硫气井屏障部件失效概率分析

目前中外油气井定量风险评估普遍采用的WellMaster和OREDA的井屏障部件失效概率数据库对四川盆地高温高压含硫气井的准确性及适用性均较差.因此,为了针对四川盆地高温高压高含硫气井特点,根据各井屏障部件的质量、服役环境、测试结果和管理水平等分析,对井屏障部件实际服役条件下的失效概率计算方法进行研究,利用层次分析法将评价指标分为目标层、准则层、方案层3个层次,采用1-9标度法建立评价矩阵进行失效影响因素的加权权重计算,实现定性与定量方法的结合,准确地获取了不同井况条件和井屏障现状下的失效概率值.结果表明,基于层次分析法所建立的失效概率修正计算方法可以有效地结合各部件影响程度的已知数据,同时可对数据库的失效数据进行较为准确的修正.     

低熟页岩油高温开采井筒完整性

低熟页岩油是21世纪非常重要的接替能源,低熟页岩油的开采需对地层持续加热,当地层温度升至400℃左右才能裂解产生油气物质,而在长期高温加热情况下会造成完井管串变形损伤、水泥环密封失效等情况,导致井筒完整性失效,影响油气资源安全高效开发.为此,利用有限元分析软件建立了低熟页岩油井筒组合体密封完整性模型,结合水泥石强度试验,开展了高温开采井筒完整性研究.研究结果表明,提高加热器温度及注气压力可有效提高地层加热效果;当水泥石温度大于175℃时,水泥环失效,套管屈服强度降低,采用热应力补偿器可消除套管热应力,确保低熟页岩开采井筒安全环保生产.