小钻杆欠扩孔超短半径转向过程仿真研究

为使超短半径水平井技术应用在小扩孔空间内,设计了转向空间在300～450 mm之间的转向轨迹,建立了小钻杆和小型转向轨迹的有限元模型,并对钻杆转向过程进行了有限元仿真模拟。模拟结果表明,钻杆通过滑道时所受阻力随滑道曲率的变化单调增加,阻力的大小受曲率变化及其在滑道中所处位置的影响;钻杆截面变形量由于塑性因素变化具有累加性,在滑道内随曲率变化呈阶段性增加,但最终变形量不影响钻杆性能。     

水溶性树脂固井工作液体系性能评价*

针对油气田开发中高压油气、后期压裂、储气库周期性压力变化等带来的层间流体窜流、井口带压问题,以 水溶性树脂（S-HR）与胺类中温固化剂（CA-1）为胶凝材料,制得适用于中低温的树脂固井工作液体系。对该体 系的工程性能、防窜性能、力学性能、耐温性、树脂固化动力学等进行了研究。结果表明,通过调节加重剂重晶石 和悬浮剂微硅的加量,该树脂体系密度在1.20～1.90 g/cm³ 可调,流动性能良好;60～90 ℃时,稠化时间在60～ 410 min可调;模拟顶替效率91.5%时,树脂固化体的胶结强度为3.01 MPa,窜流突破压力大于12 MPa,远高于相 近顶替效率下的常规水泥石;树脂固化体在90 ℃下常压养护24 h的抗压强度为53.2 MPa,六次循环交变应力加 载后的弹性恢复率超过85%,优于常规水泥石;固化体的耐温性良好,热分解温度为398 ℃。通过非等温DSC法 确定了S-HR/CA-1和S-HR/胺类高温固化剂（DCY）体系的固化动力学方程。该树脂工作液体系固井界面胶结 强度高,形变恢复能力强,有利于保证固井环空固化体的长期完整性和封隔性,防止窜流的发生;固化动力学方 程的建立为此类树脂工作液体系的研究与应用提供了理论参考。     

井口P110套管失效原因分析

通过观察宏观形貌、测量几何尺寸、测试力学性能、分析显微组织等,分析P110套管和卡瓦的失效原因。分析认为:P110套管与悬挂器不同轴及卡瓦结构设计不合理是造成套管及卡瓦失效的主要原因,腐蚀介质加速了失效进程。提出卡瓦式悬挂器的改进措施,如增大卡瓦长度,增加单位长度卡瓦齿数,将贯穿环形槽改为凸台式等。     

塔里木盆地顺南区块高温高压气井井筒完整性失效机理分析

塔里木盆地塔中北坡顺南区块奥陶系中统鹰山组有超深、超高温、超高压、中含CO_2、低含硫气藏,气井完钻和生产运行期间陆续出现环空带压、井口装置抬升、油管断裂、套管变形失效等异常情况,对该区块其他气井的安全生产构成了严重的威胁。因此,在调研国内外油气井井筒完整性研究现状的基础上,应用顺南区块12口已完钻井的井史资料及典型气井的现场测试结果,分析了鹰山组气井环空带压机理、套管变形失效机理及井口抬升机理,找出了顺南超高温超高压气井井筒完整性存在的问题,明确了影响塔中北坡气井井筒完整性的主控因素,提出了改善超高温超高压气井井筒完整性设计的建议,为后期塔中北坡顺南区块超高温、超高压气井井筒完整性控制及安全管理提供了重要参考。     

复合加砂抗高温防衰退水泥浆体系路

普通加砂G级水泥无法满足异常高温固井,水泥石高温强度衰退严重。针对高温深井固井问题,开展了在145~180℃下35%硅粉加量水泥石强度衰退机理研究,探索了170~200℃高温下硅粉粒度、加量及硅粉复配对水泥石强度发展的影响规律,优化出抗高温防衰退水泥浆体系。研究结果表明:①在温度大于160℃下,加量为35%硅粉的水泥石养护30 h时开始强度衰退,温度越高,衰退越早;②根据粗、细硅粉对水泥石强度发展的影响,得出0.18、0.09 mm硅粉及液硅比例为30:60:10,复合加量70%时,可以抑制200℃水泥石强度衰退;③优化出抗温为170~200℃、密度为2.08~2.41 g/cm3的复合加砂抗高温防衰退高密度防气窜水泥浆体系。通过以上研究,不但抑制了水泥石强度持续衰退,也改善了水泥石长期力学性能,对高温高压气井的良好封固提供技术支撑。      

超深超高温裂缝性气藏固井水泥浆技术

顺南井区属于裂缝性气藏,漏失风险大,且水泥石在超高温条件下易发生强度衰退,导致气层固井质量无法满足后续施工要求,为此,开展了抗高温防漏水泥浆固井技术研究。通过探究硅粉加量对水泥石强度的影响,得到水泥石强度衰退预防的方法;利用水泥浆静态堵漏仪,评价纤维体系的堵漏能力,形成防漏水泥浆技术;综合水泥石强度衰退预防及漏失控制方法,优选关键外加剂,形成气藏固井用抗高温防气窜水泥浆体系。实验结果表明:井温大于180 ℃时,硅粉含量大于50%水泥石强度不易衰退;封堵1 mm裂缝和2 mm孔分别需加0.6%的6 mm纤维、1%的8 mm纤维。新型水泥浆体系具有较好的防气窜性能,且在顺南井区得到了成功应用。该抗高温防漏水泥浆固井技术对顺南井区具有一定的适应性,可为该区块勘探和开发提供技术保障。     

超深水平井套管通过能力分析及安全性评价

在超深水平井中,当井眼曲率过大时,套管下入到弯曲井段会由于弯曲应力过高而无法下入或发生受损甚至破坏.针对超深水平井套管下入难题,开展了套管下入极限井眼曲率分析及套管安全性评价.在几何法、解析法的基础上结合有限元法,建立了考虑套管弯曲及带刚性井下工具的套管下入极限井眼曲率模型,研究了弯曲应力对套管强度的影响,并建立了弯曲...     

激光等离子体中朗缪尔等离激元对离子的加速

为了得到激光与等离子体相互作用过程中产生的高能离子的能量谱,采用动力学的方法,对描述各向同性分布的带电粒子的扩散方程——Fokker-Planck方程进行求解,分析了激光等离子体中朗缪尔等离激元对离子的加速以及不同的朗缪尔波湍动谱对实现离子加速的影响。理论得到的高能离子的能量谱呈指数形式衰减;从图像中可以看出,在高能量区域这种指数形式的离子能谱能够跟实验观测的离子能谱很好地吻合。结果表明,朗缪尔等离激元对离子加速的过程中离子加速的实现对朗缪尔波谱的形式有很强的依赖性,只有Kolmogorov谱对离子加速是有效的。     

抗高温堵漏隔离液的研制与评价

针对地层埋深大,温度高(＞150℃)的地区,实际固井生产中存在不同程度的漏失,严重影响固井质量等问题,开发出了一种流变性好、稳定性强、密度范围宽、实现封堵的抗高温防漏型隔离液,通过在隔离液中添加核桃壳刚性架桥材料,并复配以木质素纤维和聚合物可变形胶束,用以在隔离水泥和钻井液时对地层裂缝实现有效封堵。采用自由基水溶液聚合方法,用2-丙酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)及其衍生物,合成了适用于隔离液的聚合物堵漏剂,通过红外光谱分析,各单体成功参与反应。对复合堵漏剂的配比加量进行了优选,当复配堵漏剂配比为1%木质素纤维+2%聚合物+1% 18目核桃壳时,隔离液能达到160℃下5 MPa的堵漏承压能力。通过对隔离液的综合性能的评价,包括隔离液的高温稳定性、流变性能、与水泥浆的流变相容性,证明得到的隔离液的高温稳定性和流变性能优良,在160℃时上下密度差为0.01 g·cm^-3,与水泥浆的流变相容性、稠化相容性和失水相容性较好,不会影响水泥浆的泵送且不会缩短胶凝时间。     

顺北油气田防漏固井用封隔式分级箍研制与应用

顺北油气田二叠系固井极易发生漏失,环空水泥缺失长度超过2 000 m,导致生产期间套损严重。针对该问题,研制了封隔式分级箍,并进行了室内性能评价试验和现场应用。室内性能评价试验发现,该分级箍不仅具有常规分级箍的功能,还可以在一级固井后胀封封隔器,封隔漏层,防止二级固井时发生漏失,提高环空水泥环完整性;封隔器胀封后,环空封隔能力可达20 MPa;循环孔关闭后,管内密封能力不低于套管抗内压强度。顺北油气田9口井应用了封隔式分级箍,二级固井平均漏失量由105.1 m3降至3.5 m3,环空水泥缺失长度由2 048 m缩短至350 m,节约固井成本约1 100万元。封隔式分级箍解决了长裸眼易漏失井段固井时的漏失问题,为顺北油气田的高效开发提供了技术支撑。