聚氨酯类自膨胀防砂材料制备及性能评价

水平井裸眼防砂主要面临完井地层易坍塌,粉细砂油藏滤砂管易被堵塞,裸眼水平井砾石充填难以实现环空均匀饱和填砂等问题。针对上述问题,研制了具有形状记忆功能的聚氨酯类自膨胀防砂筛管材料,研究了驱替小样的形状记忆性能、渗透性能、抗压性能和耐酸碱性能,考察了聚氨酯筛管样件的流通性和挡砂精度。结果表明,该聚氨酯材料形状记忆功能良好,形状回复和膨胀受温度影响较大,温度越高,形状回复率越大,形状回复越快,温度达到90℃以上时的形状回复率大于99%,基本回复到初始状态;该聚氨酯材料膨胀率随温度升高而增加,最大可达400%。所制备的聚氨酯压缩材料回复至初始状态后的渗透率为180×10~(-3)数200×10~(-3)μm~2,抗压强度为1数3 MPa,耐酸碱性良好。与树脂滤砂管相比,聚氨酯筛管样件流通性差,挡砂精度高。     

形状记忆筛管自充填防砂完井技术

针对独立筛管防砂完井无法支撑井壁、有效期短的问题,以及砾石充填防砂完井工艺复杂、易砂堵、费用高的不足,提出了利用一趟管柱实现长裸眼环空充填的形状记忆筛管完井技术。在优化设计形状记忆筛管机械结构的基础上,研究了形状记忆筛管生产工艺,研制了形状记忆防砂筛管,并对其性能进行了试验评价,形成了形状记忆筛管自充填防砂完井工艺。现场试验结果表明,形状记忆防砂筛管膨胀性能优越、能完全充填环空和炮眼,且膨胀后的渗透性好、挡砂精度高。形状记忆筛管自充填防砂完井技术施工工艺简单、能适应不规则井眼,具有很好的推广应用价值。      

316L不锈钢膨胀筛管基管井下膨胀有限元分析

针对膨胀筛管膨胀变形涉及到材料、几何和结构的非线性接触大变形难以运用现有理论精确求解的问题,利用ANSYS有限元分析技术,分析了316L不锈钢膨胀筛管井下工作的力学性能。选取适当的约束条件,模拟计算了φ114.3 mm(4 12英寸)316L不锈钢膨胀筛管基管在不同井下温度时的不同膨胀率膨胀和膨胀后的抗挤毁过程。分析结果表明,膨胀率和膨胀温度对膨胀前后基管的最大等效应力分布的影响不大,残余应力的峰值随膨胀温度的升高而下降;井下温度一定时,Bauschinger效应是降低抗挤毁性能的主要因素。     

膨胀筛管的研制及现场试验

疏松砂岩防砂一直是油田开发中的难题。传统的防砂管都有其弱点,不仅容易发生井眼坍塌使筛管损坏,还增加了流体进入管内的流动阻力从而减少了产量;膨胀筛管技术具有大通径的特点,膨胀后可紧贴在井壁上,不仅增加了筛管的表面积,降低了筛网内外的压降从而提高了产量,而且也减少了砂粒运移和对筛管的冲蚀损坏。为了解决疏松岩防砂的难题,胜利油田研制出了膨胀筛管及膨胀螺纹、膨胀悬挂器、变径膨胀工具等附属工具。膨胀筛管采用内层为基管、中间层为多层滤砂网、外层为膨胀保护外套的3层结构设计,其中基管采用J55钢管及15CrMo钢管,膨胀保护外套、多层滤砂网均采用316L不锈钢材料。地面试验及井下模拟试验的结果表明,膨胀后筛管的抗挤毁性能、轴向抗拉性能、轴向抗压性能均满足现场使用要求。膨胀筛管在胜利油田GDN32-05井和GDD15-01井2口井的现场试验结果表明,膨胀后筛管内径比普通筛管内径大,有利于增大泄油面积,提高油井产量。      

基于形状记忆环氧树脂聚合物的温敏可膨胀型堵漏剂研制及性能评价

为避免当前常规惰性堵漏颗粒和吸水凝胶颗粒在堵漏应用过程中存在的问题,以热固性形状记忆环氧树脂作为基础材料,通过添加空心玻璃微珠改善了可压缩性能,形成了形状记忆环氧树脂复合泡沫,最后成功制备出具有不同响应温度和膨胀倍数的温敏可膨胀型智能堵漏剂SMP-LCM。通过控制形状记忆环氧树脂中交联组分含量,得到了不同响应温度区间（50~100℃）的形状记忆环氧树脂。通过控制体系中孔隙含量,得到了一系列不同膨胀率（5%~110%）的形状记忆环氧树脂泡沫及其颗粒。室内评价表明,SMP-LCM温敏堵漏剂可在温度激发下实现快速体积膨胀,且膨胀率不受介质种类影响,对大孔隙砂盘和砂床具有良好的封堵承压效果。所研发的形状记忆泡沫堵漏剂属于温敏膨胀型堵漏材料,能够以较小尺寸进入漏层深处并在地层温度下发生膨胀,通过自身因形状记忆效应产生的恢复应力有效加固井眼而又不致压裂地层,进而提高井筒薄弱地层承压能力,展现出了良好的应用前景。      

形状记忆充填层膨胀后的性能测试实验

为研究形状记忆筛管在出砂井井底发生膨胀后的工作性能,对膨胀后的形状记忆充填层进行取样,通过实验分析其性能特征.结果表明:采用自主研发的聚合物复合材料制备的形状记忆充填层的岩心样品的力学性能符合温敏型材料的变化规律;不同位置的3块岩心的绝对渗透率基本相同,形状记忆充填层的均质性好;岩心的压差变化小,形状记忆充填层的抗堵塞...     

形状记忆聚合物在石油工程中的应用前景

形状记忆聚合物（SMP）是国内外广泛关注的新材料之一,近几年开始开展在石油工程中的应用研究。在分析形状记忆聚合物记忆效应机理和在石油工程中应用优势的基础上,介绍了国外形状记忆聚合物在石油工程中的研究与应用现状,提出了其在智能堵漏钻井液、可膨胀水泥、智能膨胀支撑剂、重复压裂转向剂和防砂筛管中的应用前景,指出了在石油工程中应用的关键技术,包括形状记忆物理机理、特定结构设计、井下力学演变规律及预测和形状记忆聚合物体系性能参数优化。建议围绕以上关键技术涉及的基础理论、工艺技术进行研究,通过现场试验,尽快将形状记忆聚合物应用于石油工程,以提高油气勘探开发效益,降低作业成本。      

深水钻井隔水管增压管线对井筒温度的影响

深水钻井中,井筒和地层温度分布对流体性质和压力控制具有重要的影响,为了研究其影响情况,考虑了深水钻井过程中增压管线流体进入井筒引起的变质量流动,基于质量和能量守恒原理,建立了井筒和地层不同区域的瞬态传热数学模型,并分析了增压管线排量和入口温度对井筒温度场的影响规律。研究结果表明:增压管线排量和入口温度仅对海水段的环空温度影响较大,且随着排量和入口温度的升高,海水段环空温度随之增加;随着距井口距离的减小,增压管线排量对环空温度的影响逐渐增大,而入口温度对环空温度的影响逐渐减小;由于钻柱和环空内流体流动方向相反,增压管线排量和入口温度对整个钻柱内流体温度的影响较大,且随着排量和入口温度的升高,钻柱内流体温度随之升高。研究结果可为深水钻井过程中井筒温度场的预测提供理论参考。     

可自适应膨胀防砂筛管性能评价试验研究

用自主开发的模拟试验装置对可自适应膨胀防砂筛管进行性能评价试验研究和工艺参数优选。试验研究与分析表明,采用可膨胀防砂筛网、砾石充填膨胀层和内支撑割缝筛管构成的复合防砂体系防砂效果明显;筛管砾石膨胀层充填厚度为25~30 mm时,能够保持较好的渗流性能;膨胀层砾石充填压力为15~20 MPa时,膨胀力恰当,能够有效实现筛套之间的零环空,保持较大的渗透率和流量;膨胀层填充砾石与地层砂中值比为7左右时,易于形成稳定砂桥,防砂效果好。可为油田防砂筛管的设计和现场应用提供参考。     

可自适应膨胀防砂筛管割缝表面腐蚀试验研究

为了进一步了解可自适应膨胀筛管腐蚀的影响因素,提高该防砂筛管的应用性能,介绍了该防砂筛管割缝表面腐蚀试验的原理,对温度、氯离子、钙离子、pH值变化对割缝表面腐蚀的影响进行了试验和分析,为该防砂筛管的应用提供了依据。研究结果表明,在30～80℃之间时,随着温度的升高,表面腐蚀速率加快,在80℃时达到最高点后,开始回落;在含有氯离子的溶液中割缝表面易发生点蚀,随着氯离子质量浓度的增加,腐蚀速率呈下降趋势;钙离子对割缝的腐蚀有抑制作用;pH值在3～6之间时,随着pH值的增加,腐蚀速率下降。     

井下存储式浮子流量计在水平井产液剖面测试中的应用

水平井产液剖面测试使用的涡轮流量计受启动流量影响,不适应于低液量水平井测试。研制了适用于小流量测试的井下存储式浮子流量计,并与温度、压力、含水测试传感器组成井下存储式水平井产液剖面测试仪,该仪器随油管下入水平井段,无需电缆和爬行器,可在油井正常生产的情况下连续工作一个月,提高了低液量水平井产液剖面测试的准确率和成功率。室内实验和现场先导性试验表明,井下浮子流量计应用于水平井产液剖面测试可行,为低渗透油田水平井产液剖面的流量测试提供了新途径。     

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井下循环温度不但直接水泥浆的稠化时间、流变性等性能，而且与井内压力平衡、井壁稳定、井内工作液体系选择、套管和钻柱强度设计等方面有关。文章根据传热学的基本原理，针对井内热传递特点，建立了井下循环温度的二维瞬态数学模型，并用无条件稳定的全隐式有 差臾法数值求解数学模型。最后用塔里木油田的3口井的实测井底钻井液循环温度对模型预测结果进行了验证，并对理论模型和简易法计算的循环温度与实测值进行了对比分析。该模型可用于计算实际循环条件下的管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布，为水泥浆、泥浆与管柱强度设计等提供基础。     

完井用多孔隙形状记忆聚合物的性能影响因素研究

由单一相对分子质量多元醇制备的多孔隙形状记忆聚合物的性能无法满足完井的要求,需要采用不同相对分子质量多元醇制备多孔隙形状记忆聚合物.为给制备适用于不同井下条件的多孔隙形状记忆聚合物提供依据,通过改变不同相对分子质量多元醇的质量比,制备了不同的多孔隙形状记忆聚合物,并测试其力学性能、玻璃化温度、热敏性能和观察其孔隙结构,...     

SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器

南堡油田的注水井大部分为斜井,在实施偏心分注时采用的114 mm偏心配水器通过能力低、投捞成功率低,由于下层无法注水,使得后期测出的流量为非真实流量及流量测试仪起出困难。鉴于此,研制了SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器。该配水器上开设了桥式偏心孔,可沟通上、下层注水通道,平衡了密封段上、下压差,提高了测试仪器下井的安全性;由于该配水器测试的流量为单层的真实流量,消除了递减法带来的累计误差,因而测量误差较小。室内试验和现场试验结果表明,SQSPXP-110双导向桥式偏心配水器井下通过能力强,在大斜度井内投捞成功率高,配注性能良好。     

高温五参数吸汽剖面精细化测试技术

文章所介绍的高温五参数吸汽剖面精细化测试技术是在多年高温仪器研制基础上，攻克了高温存储仪器井下一次精确校深、高温大容量存储及连续测量、扶正式高温高精度流量测试等技术难关。配套开发了摆脱传统试井模式的具有二次开发功能、可挂接不同测井仪器和解释方法的开放式高温测井平台和资料解释平台软件，形成了高温五参教吸汽剖面精细化测试技术。现场测试证明，该技术可以有效地获得稠油注汽热采井的温度、压力、流量参数，并同时测得伽马和接箍信号，实现了吸汽剖面的精细测量。     

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题,具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强,难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展,利用"热-机械变形"基本原理,研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³）,借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法,实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能;测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能;开展了长裂缝封堵模拟实验,探讨了裂缝封堵机理。结果表明,热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃）,形状固定率和回复率大于99%;高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%,激活后抗压强度高,有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状,易进入裂缝,达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构,在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度,封堵效率高,采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝,实现温敏、自适应、高效封堵作用。     

水力活塞泵诊断技术

水力活塞泵是一种依靠液体压力传递能量的抽油系统。多年来对井下泵工况仍停留在人工观察压力表的压力变化而凭借经验进行诊断的水平上。由于各人经验的相互差异,增大了分析、诊断结果的误差,导致盲目起换泵工作量的增加而影响产油量。本文在阐述了水力活塞泵运动规律的基础上,采用便携式计算机,在地面采集和记录水力活塞泵生产井井口动力液压力和流量随时间的变化规律,对比典型工况模版,确定井下泵工作状况,从而提高了水力活塞泵生产井的管理水平。     

基于相变蓄热原理的深井钻井液降温实验研究

针对深部油气钻探开发中钻井液、井下仪器抗高温稳定性较差的问题,首次将相变材料应用于钻井液中,开展了基于相变蓄热原理的深井钻井液降温实验研究.在评价相变材料热物性的基础上,分析了相变材料的蓄热控温特性;对比评价了相变材料对钻井液流变滤失性能的影响;采用自制的钻井液循环模拟实验装置,测试了钻井液降温性能实验曲线.结果表明,...