深水石油钻采工程模拟试验装置的研制

深水恶劣的海洋环境及复杂的地质条件,使得深水油气田在钻采过程面临巨大的挑战。为此,研制了深水石油钻采工程模拟试验装置。该装置可以模拟3 000～5 000 m水深的海底环境。在试验装置底部加装海底土后能够进行深水喷射法下表层套管、深水浅层地质灾害预测、深水水下井口稳定性、深水水下采油树力学分析及深水石油装备等模拟试验,也可以开展自升式钻井平台桩腿插拔桩等模拟试验研究。该装置具有环境压力高、内部空间大、土质置换方便、操作简单、数据采集可靠以及试验过程可视化等特点。深水模拟试验装置为我国深水钻完井模拟试验提供了一个良好的试验平台。     

直墙式黄土隧道围岩结构的地震动稳定性分析——底脚处应力集中对安全系数的影响

为了验证直墙式黄土隧道（洞）底脚处应力集中现象对围岩结构安全系数的影响,根据静力和动力分析模型,应用抗剪强度折减法和ANSYS软件,在现有研究的基础上,分析了底脚为直角时重力和地震作用下塑性区和安全系数的变化规律,并通过数值算例,研究了底脚为不同半径圆弧时围岩结构安全系数的变化情况。结果表明：在重力作用下塑性区最先出现在底脚偏上,直角的应力集中现象对围岩结构安全系数没有影响,地震作用下塑性区虽然最先出现在底脚处,但安全系数的降低并非底脚处应力集中现象的影响,从而为以后工程结构中直墙式隧道（洞）的成型和工程应用提供了理论依据。     

深水钻井动力定位平台允许漂移范围分析

目前深水钻井动力定位平台允许漂移范围计算需委托国外专业公司分析,且计算过程保密、结果考虑不全面,在分析了南海深水钻井动力定位平台作业风险和平台漂移警戒区划分的基础上,基于深水钻井平台隔水管系统挠性接头和伸缩节物理极限、平台应急解脱程序和作业经验分析,建立了深水钻井动力定位平台允许漂移范围实用计算方法,该方法可对平台极限解脱、红圈、黄圈和绿圈允许漂移范围进行全面的计算,已在国内外多个深水钻井平台数十口深水井得到了成功应用,保证了深水钻井动力定位平台的作业安全。     

海上钻井隔水导管锤入施工锤击数预测研究

锤入法是海上钻井隔水导管最常用的下人方法。文中系统介绍了锤,法锤击数的预测方法,考虑了作业海域土质参数,打桩锤等设备性能及隔水导管预设计承载力等参数,通过理论分析计算的方式实现对贯入度、打桩阻力及锤击数等锤,施工参数的准确预测。这些研究成果将为海上施工作业提供指导．同时减少海上打桩作业施工的盲目性和作业风险,保证海上打桩作业安全。     

海上油田同井注采一体化技术研究与应用

针对海上油田采油平台油井投资高、井间距大、井槽数量少的特点,在充分进行国内外调研的基础上,通过研制适宜的工艺管柱及配套的井下工具,研发了同井注采一体化技术,包括同井注气采油、同井采油注水、同井采水注水和水聚分注技术,可以把原来的1口井变成2口井,在不增加新井的前提下成功缓解了海上油井数量对油田增产的制约,节省了油田钻井和平台建设的开发成本,降低了油田生产投资风险,为油田产量快速增长和节能减排(减排污水、CO2减排)等方面做出了贡献,并在现场应用中获得显著的经济效益。     

油砂蒸汽辅助重力泄油法开采技术

针对中国油砂矿藏分布特点和油砂矿开采技术要求,通过对油砂蒸汽辅助重力泄油法(SAGD)开采技术机理及工艺过程的研究,对油砂蒸汽辅助重力泄油技术优点和产能影响因素进行了分析,其中产能影响因素主要包括油砂矿藏自身特点和工艺技术因素.通过理论分析研究,并结合国外工程实践,对影响油砂蒸汽辅助重力泄油开采产能的技术影响因素,主要包括热能利用、井对间距离和布井方式进行了研究,并建立了井对间距离及布井方式的合理模型.通过对中国油砂资源的分布范围和矿藏特点进行调研,对中国油砂的分布及开采利用现状、存在的问题、开采方式方法及前景进行了分析.研究结果表明,油砂蒸汽辅助重力泄油开采技术采收率高,能有效提高油砂产能,对中国深部地层(大于100 m)储量丰富的油砂矿开发具有较强的适应性.     

深水表层导管喷射钻进机理研究

深水浅层土质松软,抗剪强度极低,采用喷射钻进技术能有效提高表层导管及深水水下井口安装作业时效。通过理论分析和数值模拟计算,研究了水力喷射成孔和喷射钻进机理,对海底软黏土层受喷射冲刷作用下的应力和位移场进行了分析。计算结果表明,处于钻头附近的土体出现应力和位移集中现象,土体受到的剪切力远大于土体抗剪强度,土体被冲刷破坏发生大变形。通过在原状土海域的现场模拟试验,对比分析了喷射排量对导管下入钻速和土体承载力恢复的影响;研究结果表明随着排量的增大,导管下入钻速增加,导管与土体摩擦力恢复减缓。由于导管内部环空较大,在满足钻速和承载力恢复的情况下,还需对满足最小携岩能力的最小排量进行计算。研究成果在国内外深水钻井实践中取得了良好的应用效果。     

渤海油田科学探索井地层压力预测技术

在油气钻探过程中,地层压力预测是一项十分关键的基础工作,特别是对于科学探索井,精确的地层压力预测能够为钻井液密度选择、钻井参数优化和井身结构设计提供科学依据。基于渤海某科学探索井的地震资料,以及周边区块已钻井的地质、地震、钻井、测井、测试等资料分析,得出了科学探索井地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力及漏失压力剖面,建立了合理的钻井液安全密度窗口。现场应用结果表明,该地层压力预测结果具有很高的预测精度,很好地指导了该科学探索井的钻完井施工,取得了良好的应用效果。     

硫化氢腐蚀井下钻具的机理与防护

随着对油气资源勘探开发的力度加大,越来越多的油气田中发现有硫化氢气体的存在。H2S对钢材质工具的腐蚀研究一直是油气田生产作业过程中高度重视的问题。通过对H2S腐蚀机理研究,分析了H2S对钢材的的腐蚀类型,其中应力导向氢致开裂(SOHIC)对井下钻具的腐蚀危害性最大,并对影响H2S腐蚀的因素进行了探讨,包括环境因素和材质因素,最后提出了防护井下工具H2S腐蚀的措施,具有一定的工程指导意义。     

海上钻井隔水导管打入作业溜桩深度预测

目前桩体施工溜桩深度预测主要集中在大直径超长桩的打桩风险分析中,对海上隔水导管施工溜桩机理和深度预测缺乏研究,存在作业盲目性和风险性。通过对海上隔水导管施工中导管与平台几何关系分析、导管极限承载力计算和溜桩机理分析,提出了海上隔水导管施工溜桩深度预测理论模型。溜桩深度预测理论模型在我国某海域油气田数口井的隔水导管施工作业中得到了成功应用,施工预测深度范围与实际溜桩深度基本一致,为隔水导管施工风险评估提供了理论基础,确保了海上作业的安全性。