复合射孔上部压井液运动理论模型研究

在复合射孔理论模型的研究中，对上部压井液运动的研究较少，并且现有的计算模型可靠程度不高。根据水下爆燃理论分析了井底高能气体与上部压井液之间的作用机理及过程，推导出了描述压井液运动的微分方程组，并以此为基础，在考虑水击波在压井液中的传播速度、压井液体的压缩性、流体运动与井筒之间的摩擦作用等因素的同时，建立了一种压井液运动计算模型，该计算模型将其运动分为流体压缩和刚体运动2个阶段来进行分析。计算实例分析表明，流体压缩和刚体上移的距离较为合理，建立的计算模型可近似描述复合射孔过程中在压裂火药燃烧时间内上部压井液的运动规律，计算结果与实际情况基本吻合。     

高能气体压裂合理装药量的设计与应用

难以定量确定既能压开油层又不破坏套管的合理装药量,是制约高能气体压裂全面推广的关键因素之一.针对高能气体冲击破岩的瞬态性、复杂性,及难以用理论精确描述的问题,利用岩石动态损伤模拟实验装置直接对小井眼进行冲击破岩动态模拟实验,得出油井岩石破裂压力与加载速率的定量关系;通过分析套管井井周应力分布,得出了确保套管安全的极限峰压;同时建立了火药爆燃的压力一时间变化模型.最后综合运用上述理论,建立了既能压开油层又能确保套管安全的合理装药量计算模型.应用实例表明,该设计方法安全可靠,可为高能气体压裂的施工设计提供指导.     

爆燃压裂起裂模型常见问题分析与修正

目前爆燃压裂起裂常用模型单位不统一、物理意义模糊、模拟功能范围窄,导致模型无法正常计算或者有关参数无法求解。通过公式单位推导与物理意义分析,对爆燃压裂峰值压力简易模型、挤入液体模型中的单位不统一问题和压力与时间主模型、挤入液体模型、挤入气体模型和裂缝与时间关系模型物理意义模糊问题进行了修正;同时根据牛顿第二定律和材料力学方程,按照压力波在液柱中的传递过程进行推导建立了应用范围更广的压挡液运动新模型。现场应用结果表明,压挡液运动新模型具有较高的计算精度,模拟计算结果与现场测试数据吻合较好,可为爆燃压裂参数预测和安全控制提供参考。     

多级脉冲爆燃压裂作用过程耦合模拟

针对多级脉冲爆燃压裂作用过程瞬态性、多场耦合复杂性,建立多级脉冲爆燃压裂过程耦合求解方法,并进行模拟计算和矿场应用分析。将多级脉冲爆燃压裂作用过程分解为火药爆燃加载、压挡液柱运动、射孔孔眼泄流、裂缝起裂和裂缝延伸5个子系统,基于给定的基本假设建立各子系统的动力学模型,并借助节点系统分析方法得出多级脉冲爆燃压裂过程耦合求解方法,既可定量计算合理装药量,又可对爆燃压力、裂缝形态进行定量动态预测。通过模拟计算分析了多级脉冲爆燃压裂过程中爆燃压力、压挡液气液界面位移、裂缝长度的变化规律,并将全过程按时间分为5个阶段。矿场应用结果表明:基于该方法开展的多级脉冲爆燃压裂在设计药量下可成功压裂油层并降低破裂压力,确保后期措施顺利进行。图6表1参30     

不同体积高压气体对复合射孔压井液运动的影响

利用复合射孔相似模拟实验装置,探讨了复合射孔过程中上部压井液在井底高能气体作用下的运动规律,观测了井底高能气体与上部压井液之间的作用过程及流型的变化规律,考察了不同体积的气体作用下压井液的运动状态及变化机理。由实测的压力曲线分析结果表明,高压气体与上部压井液之间的作用与空气中的气体爆炸作用有很大的区别。压井液的受力是逐层传播的,压力波传到之处的压井液被压缩,而压力波未传到之处的压井液不受影响。在其他作用条件不变而单独改变作用气体体积的条件下,在气液作用的初期和中后期均会引起压力波动值、波动周期和波动次数的变化。但在不同的作用时期,其变化的趋势有所不同。     

高能气体压裂中CO气体生成富集规律

近年来,在一些低渗油藏高能气体压裂过程中出现了多次CO中毒事件,这对油田安全生产构成了严重的威胁。采用密闭爆发器爆燃模拟检测技术系统研究了国内所用几种高能气体压裂(HEGF)中火药配方爆燃产生CO气体的生成机制,并以陕北某低渗油田5口井为例,研究了在井场HEGF作业中CO气体的聚集规律。在此基础上,提出了低渗油田高能气体压裂措施中CO气体伤害的防治对策,这对于确保HEGF压裂增产作业施工的顺利进行具有十分重要的意义。     

多级燃速爆燃气体压裂裂缝扩展耦合作用分析

多级燃速爆燃气体驱动裂缝扩展过程中,裂缝形态与裂缝中的气体压力相互影响相互制约.分析了井下爆燃气体流动特性,建立了裂缝内爆燃气体流动模型,引入多级燃速爆燃气体压裂具体边界条件,在半解析法定性分析裂缝内气体压力分布的基础上,求出了爆燃气体在裂缝中流动过程的数值解.根据线弹性断裂力学,弹性力学理论,推导出油井不同载荷作用下裂缝尖端应力强度因子,作为裂缝起裂依据;利用裂缝尖端J积分得到的能量释放率确定起裂后裂缝扩展速度.将裂缝内气体流动方程和裂缝体对爆燃气体载荷响应方程联合求解,在井筒多级脉冲气体压力曲线设定的条件下,可以计算出裂缝起裂、止裂压力;对每一时步进行分析,可以确定该时步裂缝扩展量,从而确定该时刻对应的裂缝长度.实现了多级燃速爆燃气体压裂气体流动和裂缝扩展的耦合过程描述,对现场压裂施工优化设计具有重要的指导意义.     

高能气体压裂弹在井下爆燃特性研究

采用密闭爆燃测试装置,测试5 mm/s和8 mm/s这2种燃速HTPB推进剂装药的高能气体压裂弹试样在水中爆燃时加载压力与时间动态变化曲线,分析可知,随着高能气体压裂弹中草酸铵组分增加,其受热分解产生的氨气能抑制压裂弹燃速增长,并产生大量气体增加压裂弹爆燃峰值压力。采用射孔压力计测试2种不同燃速压裂弹组合在井下爆燃压裂的p—t曲线,在同等装药量下,2发燃速为5 mm/s与2发燃速为8 mm/s的压裂弹串接爆燃压裂特性最理想,可用于工程施工作业指导。     

高能气体压裂瞬态压力耦合分析

高能气体压裂的瞬态压力分析是压裂设计、优化和控制的基础.本文提出了一个高能气体压裂瞬态压力分析模型,包括火药燃烧、压井液体运动、井筒流体通过射孔孔眼的泄流和裂缝中流体流动等分析内容.由于高能气体压裂工作介质的气——液混合流体的可压缩性,以上各项分析严重耦合.采用合适的数值计算模式,可以计算出瞬态压力的每一过程.计算实例结果表明.与实测结果吻合较好.根据这个压力分析模型,综合考虑装药参数、射孔参数、地层参数、压井参数等对施工结果的影响,能预测高能气体压裂的压力变化过程和裂缝范围,实现对高能气体压裂的优化和控制.     

爆燃压裂技术在筛管完井污染解堵中的应用北大核心CSCD

中国南海东部油田筛管完井的井型比例较高,部分井由于缺乏有效的增产措施而长期处于关井状态。为了解决这一问题,本文以南海东部油田的H-20sb井为例开展爆燃压裂技术的应用研究。在分析爆燃压裂技术对筛管完井井型技术适用性的基础上,通过修正爆燃压裂压力与时间主模型、修正压挡液柱运动子模型、采用筛管泄流子模型替换原射孔孔眼泄流子模型的方法,建立了一套适用于筛管完井的爆燃压裂模型;通过数值计算和爆燃压裂筛管地面打靶试验的方式,优选并确定了安全实施筛管完井爆燃压裂的火药总质量、火药力、燃烧速度、火药单位质量和起爆方式等参数,最后分析爆燃压裂技术在H-20sb井的现场应用效果。研究结果表明,爆燃压裂技术产生的高压气体可以冲刷解堵筛管周围污染物并穿透污染带,扩大后续酸化半径,提高酸化作业效果,最终达到提高油井产量的目的。本文研究成果为筛管完井的增产技术探索了新途径,也为爆燃压裂在筛管完井的进一步应用提供了借鉴。     

高能气体压裂技术与应用

文章介绍了高能气体压裂的增产增注机理,高能气体在压裂过程中的机械作用、脉冲冲击波作用、热效应和化学作用以及高能气体压裂的优缺点。对高能气体压裂在胜利油田部分采油厂的应用效果进行了对比和分析。认为高能气体压裂是油田的生产开发中一个有效的增产增注手段,能获得良好的经济效益。     

液体药高能气体压裂及其发展方向

文内简述了液体药理论配方优选和液体药点火、燃烧实验研究。通过讨论分析隔离液的不同配方及其实验研究结果，得出了一种易配制、低粘度、稳定性好、对地层无污染的隔离液配方。提出了液体药高能气体压裂选井、选层的条件。解决了液体药现场施工过程中的几个关键问题，并给出了现场试验效果。最后就液体药高能气体压裂的发展方向提出了几点看法。     

高能液态火药压裂技术在靖边采油厂的应用

靖边油田孔隙度小、渗透性差,传统爆燃压裂后容易形成近井致密,在固体火药高能气体压裂应用的基础上,开发研制了液体火药,介绍了液体火药的作用机理和选井条件,计算了液体火药的注入位置。靖边油田现场试验表明,工艺成功率达100%,施工后取得了较好的经济效果。实践证明,液体火药高能气体压裂技术可大幅度提高低渗透油藏的措施效果,具有广阔的应用前景。     

柱塞气举动态模型的建立

为了分析柱塞举升过程中气体压力变化情况和柱塞的运动状态,将柱塞运行周期划分为柱塞上行、气井续流生产、柱塞下降与压力恢复3个连续过程.利用动量平衡方程,研究了柱塞和液体段塞的运动特征,应用质量守恒原理研究了柱塞气体压力的动态变化.在讨论柱塞上、下端面气体压力时,考虑了气体从地层流入井筒再由井筒向外产出的影响以及井筒积液高度对气井产量的作用.在理论模型建立过程中,将所研究段气体分割成若干控制体,并假定在时间单元内控制体的参数是恒定的,建立了多种影响因素下的柱塞和液体段塞运动方程,给出了油、套压计算方法,编制了柱塞气举动态模型计算程序.经现场生产实例计算证实,该模型可靠性较高,为柱塞气举优化设计提供了理论基础.     

水力振荡波在注水地层中的传播规律

水力振荡波可以在注水井近井激发地层应力波,应力波在饱和流体多孔介质中的传播规律是波动注水技术的理论基础。基于连续介质力学理论,考虑流体对岩石骨架的阻尼作用,建立了能够描述水力振荡波在多孔介质中传播规律的单相介质模型。采用有限元的求解方法,对模型进行了求解,得到了水力振荡波激发多孔介质应力波以及应力波在多孔介质中的传播规律,并分析了水力振荡波频率特性对传播规律的影响,认为波动注水采用低频水力振荡波才能达到理想效果。     

不同供液状况的有杆抽油泵举升过程参数模拟计算方法

有杆抽油泵举升过程中,根据供液能力的差别,分别确定了泵吸入口压力和活塞受力的计算方法;在静态模型建立的基础上,以抽油杆受力波动方程为指导,对井筒举升过程抽油杆运动阻尼系数计算方法进行了修正,建立了有杆抽油泵举升动态模型.以地面实测示功图为约束,计算不同供液工况下井筒纵向空间的压力、抽油杆柱受力等数值分布,对泵吸入口压力...     

高能气体压裂技术

目前，高能气体压裂（以下简称HEGF）是国内油田增产增注的一项新颖的逐步成熟的工艺技术措施。本文根据材料力学和渗流力学基础理论阐述了HEGF造缝及增产原理，较详细地介绍了俄罗斯HEGF工艺和裂缝几何尺寸计算方法，并对国内外工艺技术进行了比较，指出液体火药ГОС的应用可极大地提高HEGF措施效果，简单介绍了HEGF现场应用情况。     

高能气体压裂过程中“化学作用”的研究

用实验的方法研究了高能气体压裂产生的高温高压气体对地层的酸蚀机理，效果，定性实验表明，酸气与地层碳酸盐成分之间仍然是有水条件下的自发离子反应，高能气体压裂地层条件完全能够提供这样一个环境。定量实验给出了不同酸气强度条件下反应速度，同时获得了反应速度同温度、压力的变化规律。