南海北部深水浅层天然气水合物储层力学特性试验及强度准则建立

我国南海北部海域蕴藏有丰富的天然气水合物(以下简称水合物)资源,但目前针对水合物储层的力学特性研究较少,也缺乏相应的储层强度判定准则。通过模拟我国南海北部水合物储层的地质条件,根据浅部地层特点制作黏土质粉砂岩水合物储层岩样,进行了不同天然气水合物饱和度、有效围压条件下的三轴力学试验,结果表明:水合物储层的抗压峰值强度随水合物饱和度增加而增加,但水合物饱和度对岩样的刚度和泊松比影响不明显;水合物储层的抗压峰值强度和弹性模量随有效围压增大而线性增大,但增加幅度逐渐减小,而泊松比受有效围压影响没有明确的函数关系;黏土质粉砂岩水合物储层应力-应变曲线无明显的压密阶段和抗压峰值强度,弹性阶段较短,屈服阶段较长,表现出明显的应变硬化特征。根据试验结果建立了适用于南海北部的黏土质粉砂岩水合物储层强度准则,可计算不同有效围压、水合物饱和度情况下的储层内聚力,进而预测不同条件下的储层抗压强度,从而为我国南海北部水合物储层勘探开发过程中地层力学稳定对策的制定奠定理论基础。     

基于灰色支持向量机的套管腐蚀速率预测研究

东辛油田套管腐蚀损坏严重,各影响因素相互关联,很难判断各影响因素的主次关系。应用灰关联分析原理讨论了注入水水质、土壤参数对套管腐蚀速率的影响,针对套管腐蚀速率和影响因素之间复杂的映射关系,在套管腐蚀速率预测研究中引入支持向量机算法,建立了基于灰色支持向量机的套管腐蚀速率预测模型。研究结果认为,东辛油田套管腐蚀的主要因素是注入水pH值、土壤pH值、注入水含氧量、土壤含盐量和土壤含水量;采用灰色支持向量机法建立的套管腐蚀速率预测模型简单,计算速度快,预测精度高,预测的最大相对误差为9.09%,平均相对误差为5.96%。     

煤层气井水力压裂“T”型缝延伸模型的建立及应用

与常规储层不同,煤层压裂裂缝形态复杂多样,其中“T”型缝是典型代表之一。为准确模拟“T”型缝延伸,满足实际压裂设计需要,通过建立数学模型、控制流量、单因素分析等方法对煤层复杂缝中的“T”型缝进行了研究,进而得到煤层压裂“T”型缝延伸规律。通过对PKN模型和Penny模型组合提出了“T”型缝的简化模型,并将多层压裂的流量分配思想应用于“T”型缝中的流量控制。通过实例模拟计算了“T”型缝中各部分的尺寸,在此基础上分析了施工时间、排量及压裂液黏度对“T”型缝系统中各部分几何尺寸的影响规律。研究表明,通过优化施工参数可获取理想尺寸的“T”型裂缝。     

应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模拟研究

为研究煤储层应力敏感性质对压裂裂缝延伸的影响,以清水为介质对晋城区块煤样采用围压恒定不变、孔隙压力渐变的方式进行了应力敏感试验,分析了净围压与渗透率之间的关系,考虑渗透率动态变化对压裂液滤失的影响,推导了煤层压裂滤失系数计算方程,建立了应力敏感条件下煤层压裂裂缝延伸模型并提出了求解方法,在应力敏感性质考虑前后,进行了现场煤层气井施工对比模拟计算。研究结果表明：围压一定时,随着孔隙压力增加煤样渗透率逐渐增大,孔隙压力从3 MPa增加到9 MPa,煤样渗透率从0.14×10 -15 m 2增加到2.06×10 -15 m 2,渗透率随着净围压的增大呈指数函数规律降低;滤失系数是施工时间与位置坐标的函数,具有动态变化性质,有效应力为7 MPa时,滤失系数为0.000 224 m/min 0.5,有效应力为1 MPa时,滤失系数为0.000 554 m/min 0.5,滤失系数与有效应力之间同样存在指数递减关系;考虑应力敏感效应前后,模拟计算结果与实际监测值之间的偏差分别为52.8%和26.8%,因此,考虑应力敏感效应的影响可以大幅提高模拟计算的准确度,使计算结果更接近实际情况。     

射孔完井出砂预测模型的建立及验证

通过分析射孔孔道周围的应力分布,利用Drucker-Prager强度准则,建立了相应的出砂预测模型,分析了射孔方位以及不同的完井方法对油井出砂的影响,同时利用有关实验数据对建立的模型进行了验证。     

液压反馈自封高效节能柱塞泵的研究与应用

针对目前采用的柱塞泵摩阻大、漏失大、寿命短等问题，提出了一种新型液压反馈高效节能自封柱塞泵（HSP）。该泵的柱塞芯由中部开有若干个径向槽孔的金属管制成，柱塞上装有一个弹性伸缩套，套在中心筛管柱塞芯上，在弹性伸缩套外面套有若干个耐磨的密封环。上行程时柱塞内部的流体压力作用到胶套内表面上使之向外膨胀，使密封环始终压在泵筒内壁上，形成良好的密封；下行程时弹性伸缩套恢复原状，柱塞和泵筒之间产生间隙。通过有限元力学分析，证明该泵克服了常规柱塞泵摩阻大、效率低、寿命短等不足。室内试验表明该泵实现了下行“无”摩阻，上行自封“无”漏失，专用耐磨环实现了长寿命的目的。现场试验表明，在供液条件充足的情况下，该泵泵效达到60%~80%，可高效节能连续工作2 年以上。     

断层对地应力场影响的有限元研究

断层应力场研究是油气田开发等工程领域的难题之一.应用有限元方法研究了断层对地应力场的影响规律,考虑的因素包括断层两侧围岩的力学性质(弹性模量、泊松比等)、断层介质的力学性质、断层的几何形态及边界条件.研究表明,这些因素对断层附近的地应力场分布有不同程度的影响,其改变均能使地应力大小和方向发生变化,研究结果为油田断层发育区地应力的研究提供了参考依据.     

开发井油层孔隙压力动态预测新方法

油田开发时间的延长和注水增产措施的使用。使得地层孔隙压力变得异常复杂，给调整井钻井带来了很大困难。从油藏模拟的基本原理出发，建立了一套简便、快捷地预测油层压力分布变化的新方法。并根据模拟方程，利用Visual Basic语言编制了计算机程序。该方法借鉴油藏数值模拟的原理，又比油藏数值模拟简便可行，可在较短时间内对开发井油层孔隙压力进行预测。在大港油田20多个区块进行了应用．结果表明其具有很高的精度。能满足钻井工程设计和施工的需要。     

海南福山凹陷地层可钻性及钻头选型

利用测井资料及室内实验建立的可钻性模型编制了计算机软件，用其建立了海南福山凹陷地层连续可钻性剖面，并推荐出钻头选型，和现场实钻情况相当的吻合，为钻头合理选型提供了依据。     

介电实验测量与饱和度模型建立及应用

低孔隙度低渗透率储层的孔隙结构比较复杂,当地层水矿化度未知时,难以利用电阻率区分流体性质。介电测井仪器可以测量地层的介电常数,利用含不同流体的地层介电常数之间的差异可以较好地区分地层的含流体性质。基于介电实验以及介电频散分析,建立与ADT阵列介电测井仪器测量频率匹配的2种饱和度解释模型——仿Archie公式和体积模型,应用于近平衡钻井的A井ADT测井资料处理,通过与岩心实验测量及核磁共振束缚水饱和度对等处理结果的对比分析,证实了所建立饱和度模型及实验参数的可靠性。