多孔BN选择性去除燃油中硫化合物的密度泛函理论研究

选择性去除燃油中的硫化物对环境和人类健康具有重要意义。采用基于密度泛函理论（DFT）和含色散矫正的密度泛函理论（D-DFT）的方法，研究了多孔氮化硼（p-BN）及其空位缺陷对燃油中噻吩类硫化物及非硫化物的吸附行为及吸附选择性。结果表明：B—N极性键与硫化物极性分子之间的分子间力使p-BN能选择性去除燃油中的二苯并噻吩（DBT）；引入N、B空位缺陷后，缺陷能级与S原子形成化学相互作用并伴随电荷转移，进一步增强了p-BN对硫化物的吸附。通过对N、B空位缺陷形成能的计算，预测了合成含V_N、V_B的p-BN所需的化学条件：在富硼条件下，采用B₂H₄作为B源比采用B、α-B₁₂和BH₃等更有利于V_N的形成；而在富氮环境下采用N₂H₄作为N源比采用N₂、NH₃等更有利于V_B形成。为实验上有目的地合成高效吸附脱硫材料提供理论依据。     

基于旋转射流的侧向水力工具在大位移井中的应用

利用侧向水力工具的旋转射流冲击沉积的岩屑床破坏其"稳定"状态,并对井底流场进行扰动,增大环空内泥浆的紊流度,可以达到增强环空钻井液携岩能力的目的。在K-ε方程数学模型的基础上模拟计算了使用侧向水力工具旋转射流时的流场,得出了其流场速度分布矢量图;模拟结果表明,旋转射流的冲击作用明显;在实际环空返速下,侧向射流受到的干扰较小,与理论分析结果偏差不大;而最好的喷射角度为与环空返速呈75°。     

提高油藏最终采收率的极大储层接触技术

随着全球油气资源供需矛盾的日益突出和常规油气资源的不断减少,通过复杂结构井降低成本提高油气采收率已成为石油工业的必然趋势。极大储层接触技术是在最大储层接触技术基础上发展起来的一种能提高油藏采收率的新技术,它比最大储层接触技术更加智能,难度也更大。为此,在国内外相关文献调研的基础上,从油藏地质和工程相结合的角度将现有最大储层接触技术与新型智能完井技术相结合,提出了极大储层接触技术的关键技术。主要为:油藏精细描述与剩余油分布预测技术、布井方案优化技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、储层保护技术、膨胀管与先进封隔器技术、ERC智能完井技术等。还建议国内研究者在理论、技术、装备、工具等方面尽早准备。     

页岩储层体积压裂复杂裂缝支撑剂的运移与展布规律

为了研究页岩储层体积压裂复杂裂缝支撑剂的运移与展布规律,构建了大尺度复杂裂缝支撑剂运移与展布评价实验系统,测试了次裂缝角度、注入排量、加砂浓度、支撑剂粒径、压裂液黏度等对支撑剂运移与展布的影响,研究了主/次裂缝中支撑剂的运移与展布规律。结果表明:(1)裂缝中流体流态随裂缝支撑高度增加逐步由层流向紊流转变;(2)支撑剂在裂缝中的运移方式主要包括悬浮运移和滑移运动;(3)分支前主裂缝的支撑剂展布形态与次裂缝角度、注入排量、加砂浓度和支撑剂粒径等参数相关,其中注入排量为最主要的影响因素;(4)分支后主裂缝的支撑剂质量比与次裂缝角度、注入排量、液体黏度、加砂浓度和支撑剂粒径呈正比,同次裂缝与主裂缝的流量比呈反比;(5)分支后次裂缝的支撑剂质量比与注入排量、次裂缝与主裂缝的流量比、压裂液黏度呈正比,与次裂缝角度、加砂浓度和支撑剂粒径呈反比;(6)分支后主裂缝的砂堤前缘角度同加砂浓度、支撑剂粒径、次裂缝与主裂缝的流量比呈正比,与次裂缝角度、注入排量和压裂液黏度呈反比;(7)次裂缝的砂堤前缘角度同次裂缝角度、加砂浓度与支撑剂粒径呈正比,和注入排量、压裂液黏度、次裂缝与主裂缝的流量比呈反比。结论认为,该研究成果可以为页岩储层体积压裂支撑剂的优选和压裂方案设计提供理论支撑。     

深层页岩剪切滑移裂缝渗透率变化规律

为了明确深层页岩裂缝渗透率在剪切滑移过程中的变化规律,选用四川盆地涪陵地区下志留统龙马溪组页岩和美国宾夕法尼亚地区Marcellus页岩露头岩样,进行了不同法向应力和滑移速率条件下的裂缝剪切滑移实验,并应用脉冲衰减法采集了裂缝渗透率的变化数据,分析了法向应力、岩石矿物组分和滑移速率等因素对深层页岩裂缝长期导流能力影响的规律。研究结果表明:①页岩剪切滑移裂缝的渗透率受到裂缝表面凸起被剪切破坏和剪胀作用两种因素的综合影响;②裂缝表面凸起被剪切破坏致使裂缝的孔隙度下降、有效水力开度减小、渗透率降低,其中渗透率的变化主要受到页岩矿物组分、法向应力和滑移速率等因素的综合影响;③层状硅酸盐含量高的页岩裂缝在高法向应力和高滑移速率下,剪切作用导致裂缝表面凸起被破坏,较之于网状硅酸盐含量高的页岩,前者裂缝渗透率的下降幅度更大;④滑移裂缝的剪胀作用使得裂缝的有效水力开度增大、渗透率升高,其中渗透率的变化主要受到滑移距离、剪胀角、页岩矿物组分、法向应力等因素的影响;⑤网状硅酸盐含量高的页岩裂缝在低法向应力和低滑移速率下,剪胀作用会使得裂缝渗透率出现小幅度的上升;⑥压裂施工前期可考虑大排量、高注入压力形成规模复杂缝网,后期可考虑采用较低的流体注入速率和注入压力,使压裂裂缝和天然裂缝产生一定程度地滑移,从而有效提高裂缝渗透率和储层整体渗透性。     

PDC钻头保径块结构参数流场特性模拟研究

利用数值模拟手段,在k-ε双方程模型基础上计算封闭的N-S方程,对保径块结构进行流场模拟。随着保径块螺旋角度增大,流体旋流作用加剧,保径块内流速增加明显,10～20°螺旋角度的保径块最适合PDC钻头。在常用保径长度范围内,保径块长度对PDC钻头流场影响微小。随着保径宽度增加,保径块下端涡流区域增大,保径宽度大于30°时,涡流区域急速扩张,五刀翼PDC钻头保径宽度应小于30°。