自振空化射流钻头喷嘴研制及现场试验

在风琴管谐振腔模型的基础上，给出了自振空化喷嘴的设计模式。用硬质合金为主要材料研制出了石油钻井用自振空化射流喷嘴。现场试验表明。自振空化喷嘴钻头与普通中长喷嘴钻头相比，钻井速度提高10．5%～49．3%，平均机械钻速提高31．2％．钻头进尺也相应增加29．1％。自振空化射流喷嘴具有广泛的应用前景。     

自振空化射流提高钻井速度的可行性研究

空化射流用于石油钻井的可行性研究结果表明，在深井钻井中，利用空泡破裂产生强大破坏作用和振动冲击波来提高清洗、切割和钻探的效率，其效果将是显的，也是可行的。在比普通喷嘴射流或普通空化喷嘴射流更深的井底和更高的围压条件下，自振空化射流有较大的起始空化数和较强的空化能力，有较好的切割岩石和清洗岩屑净化井底的作用。同时，根据自振空化射流原理，研制了风琴管自振空化喷嘴，现场试验结果证实了自振空化喷嘴钻头在保护钻头、减少钻头磨损及增加进尺、提高机械钻速方面有显作用。     

自振空化射流提高钻井速度的实验研究

空化射流用于提高钻井速度的可行性研究结果表明，在钻进作业中，利用空泡破裂产生强大破坏作用来提高钻探的效率，其效果显著，可行性高。室内实验表明，自振空化射流在比普通喷嘴射流更深的井底或更高的围压条件下，有更大的起始空化数和更强的空化能力。自振空化喷嘴起始空化数大都在1.0以上，最高达到1.67，而锥形喷嘴最高仅为0.43，围压下其冲蚀效率是锥形喷嘴的1~2倍。现场试验同样证实设计的自振空化射流喷嘴在保护钻头、减少钻头磨损及增加进尺、提高机械钻速方面有显著作用。     

自振空化射流改善油层特性实验研究及现场应用

自振空化射流是具有强烈压力振荡和高空化起始能力的新型射流,利用高压釜装置对围压下自振空化射流提高污染岩渗透率进行的实验研究结果表明,对中、低和高渗透率岩样,空化射流作用深度均超过250mm,渗透率提高率随射流压力的增大而增加,随喷距的增大而减小;当围压值为2MPa时,渗透率提高率达到最大值.同时,在相同条件下,自振空化喷嘴作用下渗透率提高率为锥形喷嘴作用的2倍以上.现场应用效果证明,自振空化射流对解除油层和水层堵塞有明显效果.     

多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究

岩盐造腔过程中产生的碎屑颗粒沉积到盐腔底部,导致盐腔有效造腔体积减小,为了保证溶腔速度和盐腔尺寸,不得不将注水管柱上移,影响了盐穴造腔计划和进度,且常规的注水溶腔时间长,耗费淡水和能源较多。鉴于此,开展了多夹层岩盐自振空化射流造腔方法研究。利用自振空化射流技术和阻尼式旋转控制技术设计研制了自振空化射流造腔工具,主要通过冲蚀破碎、超声波促溶、旋流滤洗和强化循环等方式来满足促溶、夹层破碎和碎屑冲洗要求。根据欧拉双流体模型和RNGκ-ε模型,采用滑移网格技术对旋转射流在腔内的运动轨迹和流体的旋流强度进行了数值模拟研究。现场造腔试验结果表明,自振空化射流造腔技术可大幅度提高日产盐量,在造腔初期可提高造腔速度1倍以上。     

水力脉冲空化射流钻进机理及现场应用

水力脉冲空化射流钻进是将水力脉冲与空化射流耦合的一种新型钻进方式,通过流体脉冲扰动和自振空化效应耦合,使进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动,在井底有限井段形成低压区,减小压持效应,避免重复切屑,同时改变井底岩石的受力形态,产生疲劳破坏,降低破岩荷载,提高机械钻速。对水力脉冲空化射流钻进在塔河油田超深井进行了应用分析,发现与常规钻进相同地层岩性的机械钻速对比,在砂岩及粉砂质泥岩段有很大提高,但在水敏性泥岩段不明显。总体上在塔河油田水力脉冲空化射流钻进具有较大的推广应用价值。     

微颗粒强化射流空化及破岩能力研究

深井、超深井钻井面临地层强度高、机械钻速慢等挑战,利用射流空化作用辅助破碎岩石为深井提速提供了新方向。为此,提出了利用微颗粒降低空化临界负压,提高空化强度的技术思路。采用高速摄影和水听器,证实了微颗粒对射流空化的强化作用,并通过冲蚀破岩试验探索了微颗粒直径、质量分数及喷距对空化射流破岩能力的影响规律。研究结果表明：微颗粒的存在可提供额外的空化核,同时降低了空化初生难度,可提高井底射流的空化强度;随着微颗粒质量分数的增加,空泡云趋于稳定,空化的周期性特征逐渐消失,微颗粒的磨蚀作用和空泡的冲蚀作用将在岩石表面共同形成辅助破岩效果;随着喷距增大,空化破坏作用先增加后减小,无因次喷距为100时空化射流冲蚀效果最佳;优化设计钻头水眼到井底岩石的距离,是保障空化射流辅助破岩效果的关键。研究结果可为提高深部难钻地层射流辅助破岩效率提供参考。     

超临界二氧化碳射流中的颗粒跟随及影响因素

超临界二氧化碳射流具有破岩速度高、门限压力低等优势,加入磨料颗粒形成超临界二氧化碳磨料射流,将取得更高的冲蚀切割效率。为研究超临界二氧化碳磨料射流可行性,采用数值模拟方法,对比分析了单个颗粒在超临界二氧化碳等流体射流中的运动特征,揭示了流体温度、磨料粒径对颗粒跟随运动的影响规律。结果表明,与相同条件下在水与压裂液射流中相比,磨料颗粒在超临界二氧化碳射流中运动规律相似,但初始滑脱速度较大、跟随能力较弱,获得的喷射速度与撞击靶件壁面速度较高,表明超临界二氧化碳具有良好的颗粒携带能力;流体温度升高、磨料粒径增大均会使颗粒滑脱速度增大、削弱跟随运动效率,但同时也降低了喷嘴外流场中颗粒所受运动阻力,显著提高了喷射速度与撞击壁面速度。由此可知,对于石英、陶粒等常用磨料材质,在常规储层温度(60~140℃)与粒径范围(20~70目)内,超临界二氧化碳磨料射流可有效形成并进行高效冲蚀切割作业。     

块状甲烷水合物分解动力学特征及其影响因素

与冷泉相关的块状甲烷水合物是非常规天然气资源开发的重点目标之一。为了了解其分解动力学特征以便于制订合理的开发方案,利用高压差示扫描量热仪实验测试了块状甲烷水合物的生成与分解过程,将分解的吸热效应与分解速度相关联,分析不同环境下块状甲烷水合物分解瞬时速度和平均速度的变化特征,然后,基于实验结果采用经典的甲烷水合物分解动力学模型计算得到不同压力下甲烷水合物分解活化能,进而评价分解表面积、温度、压力和矿化度等因素对甲烷水合物分解速度的影响。研究结果表明:①随着压力升高,甲烷水合物分解活化能逐渐增大,在此次实验测试条件下其数值介于27.5～28.5 kJ/mol;②在去离子水溶液中,甲烷水合物的分解瞬时速度呈现先增加后减小的趋势,在分解早中期其累计分解物质的量随时间的变化关系呈指数函数形式增长,后期则呈缓慢线性增长;③在孔隙水溶液中,甲烷水合物的分解瞬时速度也呈现先增加后减小的变化趋势,但较之于去离子水溶液,孔隙水溶液中甲烷水合物的分解瞬时速度峰值出现的时间较晚,孔隙水溶液矿化度对水合物分解速度的促进作用弱于温度的影响;④对影响去离子水溶液中块状甲烷水合物分解速度的因素按照影响程度由大到小排序...     

块状甲烷水合物分解动力学特征及其影响因素

与冷泉相关的块状甲烷水合物是非常规天然气资源开发的重点目标之一。为了了解其分解动力学特征以便于制订合理的开发方案，利用高压差示扫描量热仪实验测试了块状甲烷水合物的生成与分解过程，将分解的吸热效应与分解速度相关联，分析不同环境下块状甲烷水合物分解瞬时速度和平均速度的变化特征，然后，基于实验结果采用经典的甲烷水合物分解动力学模型计算得到不同压力下甲烷水合物分解活化能，进而评价分解表面积、温度、压力和矿化度等因素对甲烷水合物分解速度的影响。研究结果表明：①随着压力升高，甲烷水合物分解活化能逐渐增大，在此次实验测试条件下其数值介于27.5～28.5 kJ/mol；②在去离子水溶液中，甲烷水合物的分解瞬时速度呈现先增加后减小的趋势，在分解早中期其累计分解物质的量随时间的变化关系呈指数函数形式增长，后期则呈缓慢线性增长；③在孔隙水溶液中，甲烷水合物的分解瞬时速度也呈现先增加后减小的变化趋势，但较之于去离子水溶液，孔隙水溶液中甲烷水合物的分解瞬时速度峰值出现的时间较晚，孔隙水溶液矿化度对水合物分解速度的促进作用弱于温度的影响；④对影响去离子水溶液中块状甲烷水合物分解速度的因素按照影响程度由大到小排序，结果依次为分解表面积、温度、压力。结论认为，在储层改造的基础上，热激法是块状甲烷水合物开采的合理方式。     

影响浅海平台自振特性的敏感因素分析

针对胜利油田浅海采油平台大部分已到了使用年限末期,需要对这些平台进行综合检测和评估,振动检测是其中项目之一。由于平台使用初期没有做振动测试,即没有原始的“动力指纹”,所以只能依据理论计算结果与当前实测结果进行对比。影响平台自振特性的因素很多,通过改变四座平台诸计算参数17%的变化率,得出影响平台自振频率的因素排序。     

低压缩扩形喷嘴空化射流数值模拟及试验研究

针对水力喷射式海底挖沟所用锥形喷嘴冲蚀挖沟效率低等问题,基于理论分析,设计了缩扩形空化射流喷嘴。数值模拟结果发现,该喷嘴在低压1.5 MPa喷嘴压降下可以使淹没射流空化,空化发生的区域主要在扩张段。冲蚀试验揭示了喷嘴扩张段的长度对射流冲蚀效果的影响。1.5 MPa下冲蚀砂样试验结果表明:当喷嘴喉部长度为3倍喷嘴直径、扩张角为30°、扩张段长度为4倍喷嘴直径时,射流冲蚀效果最佳,试验条件下比其他3种缩扩形喷嘴的冲蚀深度及宽度分别提高125%和75%,对比锥形喷嘴分别提高73%和280%。研究结果为空化射流应用于海底挖沟提高效率提供了理论依据。     

页岩气吸附特征及影响因素

对页岩气吸附的基本特点及近年来页岩气吸附的研究进展进行了总结;介绍了影响页岩气吸附的影响因素以及页岩气吸附研究所取得的成果;提出了页岩气吸附研究中存在的问题;根据页岩气吸附的基本特点,基于页岩气吸附研究现状,对页岩气吸附研究进行了展望,并强调页岩气吸附的热力学、动力学模型以及微观角度研究等将是今后页岩气吸附研究的重点。     

利用核磁共振描述交联凝胶动力学特征和凝胶强度

在完井和修井过程中为了很好地控制流体的漏失,在高渗透油藏中运用了高强度交联凝胶.这种交联凝胶也广泛地用于阻挡气顶和底水侵入生产井,提高邻近井在天然裂缝中或高渗透地层中注入剖面的渡及效率.为了保证有效的凝胶充填,在交联凝胶的各种应用中,对凝胶处理方法的合理设计是非常严格的.在胶凝作用完成之后,凝胶设计中的一个重要可变参数是建立凝胶系统动力学和凝胶强度的流变学参数.凝胶的流变性和胶凝速率取决于流变方法或通过容器测试利用凝胶强度标准进行定性分析.流变参数的测定既耗时又费钱,同时由于凝胶强度标准的主观性,容器测试有可能会导致错误的凝胶描述.本文描述了用以检测凝胶交联速率、确定凝胶强度的核磁共振方法.这项技术提供了一种既快速又准确的确定凝胶强度、测定凝胶交联过程的方法.通过校正聚合物浓度、交联剂浓度、凝胶的存储时间以及与地层水的配伍性来确定核磁共振参数.在相同的化学条件下,用弱磁场核磁共振法得到的结果与交联反应的动力学流变性测试是一致的,同时这种技术不会以任何形式破坏凝胶的交联过程,可以检测到凝胶形成过程中液固两相间的变化,确定交联点.     

射流曝氧工艺氧含量影响因素分析及控制方法

在聚合物驱油工艺中,一般采用含油污水稀释聚合物母液,对稀释用含油污水进行曝氧处理,可提高含油污水水质、降低聚合物溶液黏度损失、减少聚合物干粉用量,从而提高油田的开发效益。介绍了大庆杏北油田射流曝氧工艺流程,通过试验,分析了影响曝氧效果的主要因素,得出结论:影响射流器曝氧效果的最主要因素是射流器的进出口流量和压差;曝氧污水的氧含量受温度的影响较大,在无法降低含油污水温度的情况下,可通过减少曝氧罐缓冲时间的方法降低氧含量的损失;污水水质越好,曝氧效果越好,且曝氧污水氧损失越小。     

巴彦浩特盆地石炭系储层特征及影响因素

在岩心描述的基础上,通过薄片观察、阴极发光、扫描电镜、X衍射等分析化验资料的研究,对巴彦浩特盆地石炭系储层特征和影响因素进行了探讨,以指导该区的油气勘探。研究认为盆地石炭系碳酸盐岩主要分布于前黑山组的下部和臭牛沟组的上部。砂岩主要分布于靖远组、羊虎沟组和太原组。两类储层以次生溶蚀孔隙为主,原生孔隙较好,物性普遍较差,但碎屑岩储层差中有好。低成熟度的原始沉积物是形成致密砂岩的物质基础,强烈压实作用、胶结与交代作用以及长期的表生作用,充填了原生和次生孔隙,降低了储层物性。沉积环境是形成特低孔、渗碳酸盐岩储层的根本原因,而机械压实和胶结作用是形成特低孔、渗碳酸盐岩储层的直接原因。溶解作用是形成储层次生孔隙的主要因素。在纵向上,中石炭统靖远组、羊虎沟组是该区最有利储层,太原组下部为较有利储层。在平面上,储层最有利区(Ⅰ类)主要分布在盆地东北部锡1井以东的锡林坳陷以及北部到阿拉善左旗坳陷。     

准噶尔盆地侏罗系储集层特征及影响因素分析

通过对侏罗系主力储集层的综合评价,指出不同层位在不同地区表现为不同的储集性能。总体上讲,三工河组储层整体较优,发育Ⅱ类和Ⅲ类储层,西山窑组储层较差,发育Ⅱ类和Ⅳ类储层,八道湾组储层最差,发育Ⅳ类和Ⅴ类储层;陆西、中拐地区发育好储集层（Ⅰ类和Ⅱ类储层）,五彩湾和阜东斜坡地区储集层性能较差（Ⅲ类和Ⅳ类储层）,莫北地区储集层性能最差（Ⅳ类和Ⅴ类储层）。     

压裂水平缝渗流特征及影响因素

为了突破压裂水平缝必须为圆形的假设条件限制,研究了更一般的椭圆形压裂水平缝渗流模型。基于Newman乘积方法和格林函数思想,用无限大地层中的椭圆面源函数和垂直方向条带形地层中条带源函数的乘积得到压裂水平缝的压力响应。从压力及其导数的响应两个方面分析了水平缝渗流特征,分析了裂缝与渗透率的综合因子、裂缝形状、裂缝开度、裂缝位置等参数对渗流特征的影响。以实际油田一口压裂水平缝井的测试为例,应用椭圆水平缝渗流模型能够明确判断水平缝的存在,给出符合实际情况的解释。结果表明,椭圆水平缝模型具有很好的适应性。     

煤储层吸附时间特征及影响因素

煤层气含量测定时获得的吸附时间参数是评价气体扩散速率的量化指标,也是煤层气资源评价的一个敏感性指标。该指标控制煤层气井初始和长期的产出速率,直接参与煤储层模拟。通过我国部分煤层气井的实际测试,对煤储层的吸附时间特征及影响测试值的因素进行了探讨,对吸附时间参数的应用提出了一些新认识。     

动态界面张力特征及影响因素研究

采用旋转滴界面张力仪，研究了三元复合驱油体系中影响界面张力的有关因素，建立了界面反应模型，并提出了表征该驱油体系特征的浓度窗口和时间窗口等界面参数。结果表明，碱浓度影响动态界面张力的初始值、最低值以及时间窗口，最佳动态界面张力与表面活性剂组成及油相组成有重要的关系。