磨料射流切割套管的实验研究

针对石油工程生产需要,在非淹没、淹没以及有围压存在的条件下,对磨料射流切割油井套管进行了实验研究。结果表明,淹没条件下磨料射流切割套管的深度低于非淹没条件;随着围压的增加,磨料射流切割套管的能力先增强后减弱,当围压在0.5～1.0MPa时,其切割效率最佳;而当磨料质量百分比在30%～35%之间、射流喷射角在110°～115°之间时可以获得较佳的切割效果。     

井底岩屑磨料脉冲射流钻井技术磨损实验研究

采用自行研制的井底岩屑磨料脉冲射流工具及模拟井筒实验装置,通过磨料脉冲射流破岩实验,研究了磨料介质(岩屑、石英砂及钢珠)、自激振荡腔内碰撞壁以及喷嘴的磨损情况。结果表明,岩屑磨料在对岩石冲击磨削的同时,其自身强度也在衰减;石英砂的尖锐棱角被磨平,颗粒变得圆滑;钢珠质量在破岩实验的0～60min内减少比较明显,在60min之后减少的幅度降低,同时,其外表面和球度也发生改变,但未见明显的裂缝等微观特征;冲蚀严重的位置位于井底岩屑磨料脉冲射流调制工具自激振荡腔内的碰撞壁、喷嘴以及流道等处。     

超高压磨料射流碎碎切割实验研究

利用300MPa超高压射流切割实验，针对影响高压磨料水射流切割破碎效果的不同因素，对不同性质的材料进行了后混合磨料射流切割实验研究。实验表明：射流的驱动泵压与切割效果成正比，随磨料直径减小，切割深度增加。喷嘴横移速度和喷距增加将导致切割深度降低。高聚物聚丙烯酰胺添加剂会导致超高压后混合磨料水射流切割效果的降低。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的实验表明无空隙材料的切割深度低于有空隙材料。     

钢渣型砂用于非金属除锈磨料技术探讨

滚筒法处理的钢渣具有颗粒均匀、高硬度、高耐磨、多菱角等优点。将其经造型、除铁、烘干、筛分等一系列工序加工成0．5～1．5mm和0．8～3．0mm钢渣型砂可以作为除锈磨料使用。     

井底岩屑磨料脉冲射流室内实验研究

提高深部复杂地层机械钻速,迫切需要发展新型高效破岩钻井技术。在分析现有技术的基础上,指出发展新型复合射流钻井技术是提高深部地层石油钻探效率的一个重要途径。提出了井底岩屑磨料脉冲射流钻井的技术构想,设计了相关的工具,分析了井底岩屑磨料脉冲射流破岩、辅助破岩的机理,进行了后混合磨料脉冲射流破岩室内实验研究。结果表明:冲蚀体积随泵压增大而增加,存在破岩的最佳喷距、磨料浓度和磨料粒径;在较低浓度下,后混合磨料脉冲射流的冲蚀性能较接近于前混合磨料脉冲射流;引入外部流体后射流的动压力增大了7%,脉冲幅值提高了1.5倍。研究结果为井底岩屑磨料脉冲射流钻井工具的研制和相关技术的开发提供了依据。     

旋转磨料射流套管开窗技术研究

径向水平井套管开小窗技术是油气开发领域的一项热点技术,提出了利用旋转磨料射流进行套管开窗的思想,并针对工程需求,在淹没条件下进行了套管开窗的实验研究。结果表明,喷嘴压降的增加导致开窗深度变大,而对开窗直径基本无影响;叶片数、叶片出口角以及喷距的变大导致开窗直径变大、深度减小;喷嘴直径增大导致开窗直径与深度均变大;围压增加则导致开窗直径与深度均迅速减小;并通过实验优选出了适用于开窗作业的叶轮参数、喷嘴参数与工作参数,能够为现场应用提供一定的指导。     

旋转磨料射流冲蚀套管的实验研究

针对磨料射流用于油井射孔存在的射孔直径小、深度浅的问题,利用旋转射流射孔直径大的优点,对旋转磨料射流冲蚀套管进行了实验研究。结果表明,在射流压力28MPa,喷嘴直径φ2.8mm,5－8d喷距,磨料重量17%,淹没和非淹没的条件下,冲蚀2.0-2.5min,即可将壁厚为9.17mm的φ177.8mmN80套管穿透,孔眼直径可达喷嘴直径的7倍多。     

前混式磨料射流发生系统混合腔的优化设计

混合腔是前混式磨料射流发生系统的核心部件,合理的混合腔结构参数有利于磨料和水的混合,从而提高水力能量利用率。考虑液固两相的相互作用,采用标准κ-ε双方程模型,对混合腔内液固两相流场进行数值模拟研究,以液固混合不均匀度为标准,利用统计学方法对混合腔主要结构参数进行优化设计,获得最优结构尺寸组合,并进行磨料体积分数测试试验及套管切割试验。研究结果表明,优化后磨料体积分数与标定值相比波动明显减小,磨料射流切割套管的效率明显提高,且套管断面更加光滑整齐,说明优化后的混合腔能够显著提高液固混合均匀程度。     

磨料射流切割金属套管机理研究

磨料射流是近年发展起来的高新切割技术，可在远低于水射流的工作压力下切割同样的材料。通过分析磨料射流切割金属套管的机理，认为磨料颗粒在水射流携带下，与被切割材料相接触，由于接触面积小，可以产生极高的接触剪应力，使接触区域破碎成微粒从母体上脱落，从而实施切割，并根据弹性力学中接触理论建立了力学模型。该模型的建立有助于提高磨料射流油井割缝关键技术的试验认识，为井下切割参数的设计提供可靠依据。     

径向水平井旋转磨料射流套管开窗技术研究

针对旋转磨料射流套管开窗的工程需求,进行了套管开窗室内实验。结果表明,磨料参数对开窗直径的影响很小,但对开窗深度有着较大影响。在喷嘴压降25MPa,喷嘴直径3mm,喷距21mm条件下,最优磨料体积分数应控制在 10%～15%之间,磨料粒径应控制在0.4～0.8 mm之间,铁砂的开窗效果最好,而石榴石具有最高性价比。在淹没条件下,冲蚀 14min 即可在壁厚9.17mm、139.7mm 的N80套管上开出直径35mm的圆形窗口,体现了旋转磨料射流套管开窗技术的优势。     

油井管杆磨蚀规律的试验研究

研究不同油井环境对管杆磨蚀的影响规律,可以指导油田正确选择使用管杆材料。鉴于此,通过油井管杆磨蚀试验机,探讨了油井温度、径向载荷等因素对常用管杆材料磨蚀率的影响。试验结果认为:(1)随着温度的升高,管杆磨蚀率逐渐增大,而当腐蚀介质升高到一定温度时,管杆磨蚀率又有下降的趋势;(2)无论在什么温度条件下,非调质钢接箍与涂料油管组合使用的磨蚀率均小于20CrMo接箍与J55油管和20CrMo接箍与N80油管组合使用的磨蚀率;(3)管杆磨蚀率均随着径向载荷的增加而增大。     

液氮磨料射流破碎高温花岗岩机理

液氮磨料射流是一种高效的破碎干热岩方式。为进一步探究其破岩机理,开展液氮磨料射流喷射高温花岗岩室内实验。从宏观角度分析岩石破碎形式、射流孔眼形态及表面特征,从微观角度分析断裂面形貌和微裂缝分布等,探究液氮磨料射流破碎高温岩石特征。同时,开展磨料水射流和氮气磨料射流破岩实验作为对照。实验结果表明,液氮磨料射流形成的孔眼形状不规则,表面凹凸不平,且破碎体积明显大于磨料水射流和氮气磨料射流。扫描电镜实验显示,低温、冲击载荷作用下,在孔眼壁面和孔眼附近区域生成大量微裂缝,其主要断裂方式为拉伸、剪切作用下岩石的脆性断裂,表现为穿晶断裂和沿晶断裂。理论分析和数值模拟研究表明,液氮低温作用对岩石造成损伤,而热应力、磨料冲击载荷和流体水楔作用在损伤岩石基础上主要以剪切和拉伸两种方式破碎岩石。     

应用磨料射流割缝技术改善近井地层流场的实验研究

油田开发到中后期,油层压力下降,油层流动阻力增加,地层渗透率降低,使油井产量很低或成为死井。为此进行了磨料射流割缝技术研究。该技术应用磨料射流切割技术在井下对井壁周围岩层切割为与井轴线平行的深缝,使井周地层高压力得以松驰,解除压密效应,使近井地层得以恢复原有的渗透率。地面模拟试验和现场井下实验结果表明,通过应用磨料射流割缝技术可以改善近井地层流场,恢复地层渗透性,实现油(水)井增产增注的目的,现场应用取得良好的效果。     

连续油管喷砂射孔和筛管改流跨隔压裂组合工艺

常用的漏掉产层增产技术主要为连续油管跨隔压裂、连续油管逐层填砂顶封压裂,这些技术通常应用于埋藏较浅的储层。但对于埋藏较深的漏掉产层进行改造作业时,存在摩擦损失大、井口压力高、施工排量小的问题。连续油管喷砂射孔具有无压实作用和降低地层破裂压力的优点;连续油管筛管改流跨隔压裂工艺,通过将筛管和双封隔器相结合,在上部封隔器处通过筛管将油套环空的压裂液改流进入油管,油管中的压裂液经过下部封隔器后由节流喷嘴喷出,实现对目的层改造作业,由于施工过程中压裂液大部分在油套环空中流动,降低了沿程摩阻。该组合工艺充分利用了连续油管的优点,并克服施工排量小、井口压力高的问题,在准噶尔盆地储层深度3 660 m的××井中成功应用,施工过程中的最高排量为4.6 m3/min,最高井口压力43.8 MPa,压裂后增产效果明显。     

用岩心流动实验方法优选飞仙关鲕滩储层暂堵剂

屏蔽暂堵技术是保护储层钻井完井技术的主要技术之一，应用屏蔽暂堵技术的关键选择合适的暂堵剂。用岩心流动实验的方法，针对飞仙关鲕滩储层，从暂堵剂的堵塞性及酸化解堵性方面对暂堵剂优选进行了研究。结果表明，暂堵剂岩心流动实验评价结果与粒子架桥原理相符性较好；粒径小于7μm的暂堵剂应用于渡口河飞仙关储层效果最佳EP—Ⅰ及CXB5—1、QHD32—6等暂堵剂的暂堵效果明显；现用几种暂堵剂暂堵后均能被酸化解堵，解堵后岩心渗透率可增大十几倍至上百倍。     

冀东油田高13断块烃气驱可行性实验研究

冀东油田高13断块属于低渗透深层油藏,目前水驱开发效果差,注烃气是动用此类油藏有效的方法之一。针对高13断块油藏进行了烃气驱室内实验研究。注气相行为特征实验表明,注烃气对高13断块油藏流体的降黏、膨胀效果显著。细管驱替实验测试确定高13断块的混相压力为29MPa,在目前地层条件下能够混相。长岩心驱替结果表明,气驱比水驱效果好,优选水气交替的注入方式。室内实验结果表明,烃气驱在冀东油田低渗透油藏有着较好的应用前景和潜力。