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。     

复杂工况整体压裂优化软件研发及应用

为解决低渗透油藏各种复杂整体压裂工况模拟难度大等难题,以理论模型为基础,从有限元求解源程序研发、新型压裂模拟单元选取、复杂几何模型构建及网格剖分等方面,对渗透率各向异性低渗透油藏任意转角整体压裂优化软件研发思路及实现方法进行了阐述。结合大庆油田苏301及葡31等低渗区块油藏资料,对五点线性注水井网工况进行了整体压裂产能模拟,优化人工裂缝长度为110 m,导流能力为25μm2.cm,井网排距为100 m。研究表明,油藏启动压力梯度是影响采出程度的重要因素,当油藏启动压力梯度显著时,应合理优化井网排距以建立有效的压力驱替体系。     

启动压力梯度对低渗透油藏微观渗流及开发动态的影响

基于广义达西定律,考虑启动压力梯度影响,建立了渗透率各向异性低渗透油水两相渗流模型,并基于虚位移原理开发了有限元程序,以大庆油区苏仁诺尔油田苏301断块矩形五点线性注采井网为例,分析了启动压力梯度对低渗透油藏微观渗流和宏观开发动态的影响。结果表明:受启动压力梯度的影响,低渗透油藏内渗流速度变化存在显著的延迟效应,渗流速度呈阶梯状变化;启动压力梯度越小,油井初期产油量越高,但后期含水率上升速度越快,油井后期产油量降低幅度越显著;启动压力梯度越大,油藏采出程度越低,且随着生产时间增长,对采出程度影响越显著。     

大庆油田井下作业清洁化与自动化技术研究与应用

“十三五”期间，为改变传统井下作业“脏、险、苦、累”现状，大庆油田开展了清洁化、自动化作业技术研究与应用。按照“井液不出井、出井不落地、落地不污染”绿色作业要求，针对井下作业过程中井液出井污染环境问题，攻关形成了以井筒溢流控制为主、地面集液回收为辅的清洁化作业技术系列，累计应用20.8万井次，回收废液382.7×10⁴m³，减少固体废物6.3×10⁴t，清洁作业覆盖率由23.6%提升到100%。针对传统井下作业劳动强度大、安全风险高的特性，发展形成了小修、大修自动化作业技术，通过配套自动化作业装备，单队操作人员比例降低25%，年节约人工成本100万元以上，劳动强度和安全风险大幅降低。清洁化、自动化技术的发展与应用实现了井下作业安全、绿色、高效施工，推动了劳动组织方式和生产运行模式的变革。     

CO2分注井气嘴节流特性及矿场应用

为了解决CO₂分注井节流压差建立困难，气嘴易冲蚀的技术难题，通过构建CO₂物性变化的流动-传热耦合模型，揭示2级和3级节流气嘴的流场演化机制，优化设计气嘴结构、建立了绕流气嘴节流图版并开展现场应用。结果表明：流量为10 m³/d时，2级嘴径1.4 mm和3级嘴径1.6 mm的绕流气嘴分别能产生将近6 MPa和8 MPa的节流压差，证明绕流气嘴结构合理、性能可靠、能够达到调整层间压差的技术要求；参照气嘴图版优选的节流气嘴，现场应用20口井，节流压差可达4 MPa左右，调整后注入压力上升2.4 MPa，加强层相对吸气比例由9.7%上升至50.7%，有效调整了层间差异，解决了分注井小层吸气不均的问题。研究结果指导现场测调，为CO₂分注规模化应用提供技术支撑。     

抽油机井可环空测试井筒防喷技术

为了解决抽油机井检泵作业过程中井液喷出污染环境的问题,满足生产时不动管柱过环空测试的需求,开展了可环空测试井筒防喷技术研究。通过研制Y445封隔器、阀芯式井下开关等核心工具,与抽油泵、捅杆形成防喷工艺管柱。生产时,阀芯式井下开关开启,最小内通径?36 mm,为测试仪器起下提供了中心通道;检泵作业时,下放泵抽管柱时关闭阀芯式井下开关以实现井筒防喷。利用有限元模拟分析了0~25 MPa不同套压下工艺管柱的密封性能和锚定性能,最高防喷压力28.4 MPa,防上顶力不小于422 kN。室内实验结果表明,工艺管柱在25 MPa套压下安全可靠。该技术在大庆油田现场试验了5口井,二次检泵作业2口井,施工全程井口无溢流,过环空产出剖面测试仪器通过顺畅、无卡阻,实现了抽油机井不压井检泵作业和不动管柱过环空测试。