高温及超高温下水泥石力学及孔渗特性变化规律北大核心

页岩油原位注热开采过程中,井筒温度处于高温或者超高温状态,容易导致水泥环密封完整性失效,开展水泥石在高温及超高温下的力学特性和孔渗特征变化规律极为重要。对此,研究了不同温度热处理条件下水泥石力学特性的变化,基于数字图像相关技术,分析了高温处理后水泥石破坏模式的变化,采用低场核磁共振技术对于热处理后水泥石孔隙度和渗透率的变化规律进行了研究,并分析了孔隙度与渗透率关系的相关性。研究结果表明,对于高温处理后的水泥石试样,随着热处理温度的不断增加,水泥石单轴压缩强度先增加、后减少。试样的孔隙度和渗透率不断增加,其规律为先缓慢增加、后快速增加,主要是因为热处理温度较低时,产生的主要是微、小孔隙且并未发生连通;随着热处理温度的不断提升,部分微、小孔隙聚合成为中、大孔,且不同级别的孔隙之间出现连通,进而导致渗透率显著升高。研究结果对于页岩油原位注热开采过程中水泥环密封完整性的保护以及水泥浆配方的优化具有重要的参考意义。     

新型水平井复合射孔枪研究

大庆油田水平井通常采用的是φ139.7 mm套管,由于水平段起伏波动造成变形,使得套管内有效内径变小,需要研制一种在102型与89型之间的、适合在φ139.7 mm套管水平井内使用的新型水平井射孔枪。通过枪身材质优选、弹架结构设计、枪身连接结构设计和新型射孔弹开发,研制了新型95水平井射孔枪和新型深穿透射孔弹,平均穿深达到645 mm,比89型水平井射孔枪穿深提高29%,并且能够实现在水平井射孔段内任意方向定向射孔;研制了新型95型水平井复合射孔枪,检测了该枪的安全性能指标,优化出了最佳火药装药量。在大庆油田现场试验证明,新型95型水平井复合射孔枪完全满足水平井复合射孔的需要。     

欠平衡钻井技术的优势和挑战

文章综述了国内外欠平衡钻井技术的应用现状,分析了国内外对欠平衡钻井技术的需求;结合目前国内的应用情况,重点介绍了欠平衡钻井的技术优势,即欠平衡钻井技术能够减少油气层伤害、评价油气藏、提高机械钻速、同时还具有有效控制漏失、减少压差卡钻等优点。讨论了欠平衡钻井技术在钻井成本、储层损害、钻井液选择、完井和测井以及存在不安全的隐患等方面所面临的技术挑战,指出欠平衡钻井比常规钻井具有更显著的技术优势,在国外已经发展很成熟;但在国内对欠平衡钻井的认识还不足,发展应用受到制约;建议应建立欠平衡钻井作业标准和管理规章制度,加强欠平衡钻井的相关基础理论和技术研究。这对国内进一步开展欠平衡钻井技术工作的研究有很好的参考作用。     

冲击旋转钻井破岩规律的研究

文章从应力波传递的基本理论和冲击的基本要求两方面分析了冲击旋转钻井的破岩理论,并通过对砂岩进行试验,验证了破岩理论。对实验结果进行分析得到了以下结论：在第一次冲击瞬间冲击力达到最大值,此后冲击力减小;随着冲锤高度的增加,冲击力的峰值随着增大;在冲击塑性岩石时,冲量易陷入岩石,而不能有效地破碎岩石;冲击破碎岩石适合于硬脆性岩石,不适合于塑性岩石。     

气体钻井岩屑运移破碎研究

气体钻井机械钻速较高,产生的岩屑较多,通常在井底岩屑颗粒较大,而从井口返出的岩屑颗粒较小,这说明岩屑在井筒内运移的过程中应该出现了二次破碎。针对这一现象运用颗粒碰撞破碎的相关理论进行了分析,给出了发生二次破碎的撞击速度计算方法,同时应用破碎过程矩阵和破碎粒度分布函数研究了岩屑在全井筒的运移时发生重复破碎的过程,计算结果表明,岩屑在井筒内破碎是由不均的体积破碎向均匀的表面破碎进行转变的过程,并且最终趋于稳定的粒度分布状态。     

精细控压多级并联节流管汇系统研究

现代精细控压钻井中,由于节流阀的压力调节特性与节流阀开度之间存在较强的非线性关系,现有的节流管汇很难通过单个节流阀实现全开度范围内的精确调节。为了能使普通节流阀满足回压控制精度的要求,提出了利用并联节流管汇实现回压精细控制的思路,并对并联管路的流动特性进行了研究,模拟了四支路并联节流管汇精确控制井口回压的工作过程,分析了并联节流管汇的压力调节特性。与传统节流管汇相比,并联节流管汇具有压力调节特性曲线线性度良好、调节区间大、调节精度高、对节流阀精度要求低、使用寿命长等优点,能获得显著的经济效益,具有较大的工程应用价值,为进一步研究精细控压钻井及其地面控制系统提供了一定的技术参考。      

空气钻井地层出水判断技术研究现状

空气钻井是欠平衡钻井的一种,是目前钻速最快的钻井作业方式之一,但空气钻井技术的主要障碍之一是地层出水。介绍确定出水地层的2类方法:一是利用已有的测井资料预测出水地层;二是在钻井过程中,通过钻井监测判断出水地层;并分析各种方法的不足之处。建议应该针对空气钻井中的地层出水问题,利用测井资料确定出水地层并结合地层参数,判断出水地层,并建立空气钻井中出水地层出水量的计算模型,指导空气钻井作业。     

新场气田裂缝孔隙性储层地质建模研究

结合Petrel地质建模软件和FracFlow裂缝建模软件的优势,以四川新场气田上三叠统须家河组二段（T3xj2）气藏为例,探讨了裂缝孔隙性气藏储层（双重介质）地质建模方法.用Petrel地质建模软件完成储层构造模型、沉积相分布模型,用相控建模方法建立储层基质模型；在基质模型基础上,利用FracFlow软件,将地震信息和测井解释结果有机的结合起来,建立断层和裂缝三维地质网格模型.     

油管输送式射孔技术起爆方式的设计与应用分析

油管输送式射孔技术的起爆方式有很多种,如果起爆方式选择不合理则会导致起爆失败,造成射孔作业返工.针对大佚油田补孔井、常规新井、深井和水平井不同的井况,分析了油管输送式射孔技术压力开孔起爆方式、投棒开孔起爆方式、单向延时压力起爆方式等不同起爆方式的优点和适用范围,优选出了油管输送式射孔起爆方式的规律,提高了油管输送式射孔...     

基于Cohesive单元法的弃置井水泥塞-套管界面胶结失效数值模拟

水泥塞-套管界面胶结失效对弃置井井筒完整性提出了严峻挑战。考虑地下流体与水泥塞的流固耦合作用,基于cohesive单元方法,建立水泥塞-套管-水泥环-地层系统三维有限元模型,模拟垂直井水泥塞-套管界面裂缝剥离过程,研究地应力对界面裂缝损伤演化的影响,并分析水平地应力、水泥塞力学参数及界面性质对裂缝剥离高度的影响。结果显示：水平地应力均匀时剥离裂缝沿着整个界面圆周延伸且高度相等,水平地应力非均匀时剥离裂缝倾向于沿着界面某一圆周角扩展且在最大水平地应力方向具有较大的高度;水泥塞弹性模量从30 GPa减小到1 GPa,裂缝剥离高度降低9.3 m,临界法向强度从0.25 MPa增大到2.0 MPa,裂缝剥离高度降低6.5 m,表明较低的弹性模量及较大的临界法向强度有利于减小水泥塞-套管界面胶结失效的风险;水泥塞泊松比从0.35减小到0.10,裂缝剥离高度仅降低2.0 m,临界剪切强度从0.5 MPa增加到4.0 MPa,裂缝剥离高度仅降低3.3 m,表明泊松比和临界剪切强度对界面胶结失效影响较小。建立的模型能够为水泥浆配方优选和井筒弃置工艺优化提供指导。