钻柱疲劳裂纹形成机理研究

在钻井作业过程中,由于承受多种复杂交变载荷的作用,钻柱疲劳裂纹的产生不可避免。一旦钻柱发生疲劳失效,将带来严重后果和巨大的经济损失。针对这个问题,从滑移成核理论、夹杂物开裂、晶界开裂、位错销毁几个方面,对钻柱疲劳裂纹的形成机理进行了分析。钻柱疲劳裂纹的萌生方式是多种萌生方式共同作用的结果,钻柱所处的复杂工作环境对裂纹的形成和扩展起了很大的促进作用。     

镧沸石控制人工湖泊沉积物磷释放的试验研究

环境条件的变化会引起沉积物中的磷向上覆水释放,从而引发富营养化。投加镧系钝化剂可以有效控制沉积物中磷的释放。然而,目前应用最为广泛的锁磷剂 Phoslock存在着 La3+释放的风险;此外,由于锁磷剂吸附量较小,形成的钝化剂层较厚,氧气从上覆水向沉积物的传质也会被阻碍。使用具有较大吸附量和较低 La3+释放风险的新型材料———镧沸石作为钝化剂,考察了其对人工湖泊沉积物中磷释放的控制效果。通过等温吸附线和 Langmuir 模型拟合,发现镧沸石对磷的最大吸附量为71. 94 mg /g,是 Phoslock的 7 倍。吸附动力学试验表明,镧沸石对磷的吸附速率较快,0. 5 h 内可以利用 81%的吸附位。磷形态分析发现,镧沸石吸附的磷 85%以上为酸溶态或残渣态磷,说明其与磷的结合具有较好的稳定性。投加镧沸石后,沉积物中磷在 pH 值为 10. 8 时的释放量可以降低 30%;厌氧条件下沉积物中磷的释放可以被镧沸石完全抑制。40 d 模拟钝化试验发现,投加质量百分比1. 65%的镧沸石可以显著降低上覆水中溶解性可反应磷( SＲP) 和总磷( TP) 的浓度,其中 SＲP 浓度的降低幅度大于 TP。模拟钝化试验中,非稳定形态的磷被转化为较为稳定的酸溶态磷和残渣态磷。结果表明,镧沸石在沉积物内源磷控制方面具有良好的应用前景。     

高压深井压井过程中井筒温度数值模拟

根据正循环和反循环压井工艺特点,综合考虑轴向传热、径向传热、对流换热、摩擦做功生热等影响,建立了循环压井过程中井筒二维瞬态温度场预测模型,并采用有限差分法对预测模型进行数值求解。对实例井两种循环方式分别进行数值模拟得出:正循环压井井口排液温度大于反循环压井井口排液温度,循环压井过程中井底温度随压井时间先下降后逐渐稳定,正循环压井井底温度高于反循环压井井底温度。对排量、井深、注入温度、油管尺寸等4个重要影响因素进行敏感性分析,其对井筒温度的影响程度大小粗略排序为:井深、排量、油管尺寸、注入温度,为现场施工采取措施控制井筒温度的变化提供了理论依据。     

高压气井环空压力管理图版设计与应用

环空带压是国内外气田普遍存在的气井完整性管理技术难题,科学的环空压力管理能够有效缓解环空带压问题的恶化,保证油气井的长期完整性。但目前国际上应用广泛的几种环空压力管理技术均无法满足中国石油塔里木油田公司(以下简称塔里木油田)超深层高压气井的管理要求,急需一套适合于该公司超深层高压气井的环空压力管理技术。为此,基于国内外现有的气井环空压力管理技术,综合考虑超深层高压气井A环空对应所有井屏障部件在不同生产和关井工况下的安全性,创新了一套A环空最大允许压力曲线和A环空最小预留压力曲线的计算方法 ;同时,兼顾安全性和可操作,通过进一步优化B、C、D环空最大允许压力计算的考虑因素和安全系数取值,提出了一套B、C、D环空最大允许压力计算新方法 ;进而设计完成了一套高压气井环空压力管理标准化图版。该项技术已在该公司所有高压气井进行了推广应用,有效地支撑了塔里木油田超深层高压气井的安全高效开发。     

川东北三高气井测试管柱力学研究

川东北海相碳酸岩气藏地质条件复杂,气井高温、高压、高产使测试管柱在整个测试过程中载荷和变形变化复杂,给完井测试工作的安全、高效开展带来了挑战。针对川东北三高气井测试管柱工作条件和测试作业的特点,考虑管柱组合、管柱载荷、高温高压等因素及屈曲状态、井口和封隔器约束的影响,并综合考虑管内外流体压力、黏滞摩擦、弯曲失稳后法向支反力及库仑摩擦力的影响,给出了井下管柱载荷、变形计算方法与公式。在此基础上,使用可视化Visual Basic语言编制了测试管柱力学分析软件,并使用软件对川东北元坝1井测试管柱进行力学分析,证明了软件和数学模型的科学性和实用性。     

深小孔电加工流场仿真研究

深小孔结构在航空航天、精密仪器及机械电子设备等领域的核心零部件上有着广泛的应用。为了研究管电极的转速与进口压力对加工间隙流场的影响,通过Solid Works软件对侧壁开孔阵列管电极进行三维建模后导入Workbench软件,Fluent对深小孔电加工过程中的流场进行仿真分析,探究管电极的转速与进口压力对流场压力分布和流速分布的变化规律。结果表明,随着管电极进口压力的增大,流场的最大压强和最大流速也会增加;随着管电极转速的增加,流场的最大压强基本不变,最大流速会增加。在电加工过程中,分析流场流速和压力的变化,对于促进加工产物的排出具有重要意义。     

气井连续携液实验研究

气藏在开发过程中都会产生地层水或凝析液。产出液若不能及时排出,就会聚积在井底,造成水淹停产。实验研究在建立可视化实验架的基础上,通过实验手段采用压缩空气和水作为实验对象,模拟气井连续排液和积液这一物理现象,并测试井口压力、井口温度、注入气量及实验液量等参数,采用现代化技术手段捕捉高速气流中液滴实际形状。通过实验测试后对数据处理发现：实验结果同Turner液滴模型公式计算结果基本相符,同时文章给出了该公式的修正系数。该研究成果对于科研教学以及指导现场应用均有积极意义。     

川东北高压高产气井完井测试工艺优化研究

针对川东北高压高产气井测试面临的问题,以整个测试作业安全、高效完成为出发点,对川东北高压高产气井测试工艺优化技术开展研究,形成了一套适合川东北高压高产气井安全、优快、经济的完井测试配套技术。研究成果在川东北高压高产气井测试作业中的推广应用结果表明,测试成功率从77%提高到100%,有效提高了高压高产地层测试工程的设计和施工的科学性和准确性,为川东北地区三高气井测试作业的安全、高效提供了技术保障。     

川东北高压、高产、高含硫气井测试地面流程设计

川东北高压、高产、高含硫气井在测试过程中,由于地面流程设计不合理,地面管线、管汇设备刺漏以及天然气水合物堵塞等问题严重。目前关于这方面的研究很少,仅有的设计方法也只是针对一般气井,而用于高压、高产、高含硫气井地面流程设计结果偏差很大。因此,基于质量、动量、能量守恒原理和比焓梯度方程,建立了描述天然气管流压力、温度分布的预测模型。在此基础上进行管汇台选型及流程级数优化,考虑高压、高含硫气井的特点,针对含抑制剂和不含抑制剂两种工况建立了水合物形成条件预测模型,并进行水套炉的优化选型。以元坝1-侧1井为例进行地面流程设计,对不同产量下井筒温度分布以及水合物生成的压力、温度条件进行预测。现场应用表明,设计的地面流程完全能满足测试要求,设计方法可在高压、高产、高含硫气井测试中推广使用。     

高压低渗井分段改造管柱失效风险分析及预防措施

塔里木盆地迪北气田气藏具有埋藏深、地层压力高、储层厚、孔隙度低、渗透率低等特点,需要采用双 封隔器大排量分段改造后直接投产,大排量分段改造作业给完井管柱带来了严峻挑战,多口高压气井分段改造过 程中发生管柱失效,导致改造作业提前结束。基于迪北气田典型高压气井井身结构和分段改造管柱,结合分段改 造作业引起的封隔器间环空压力下降预测,分析了高压气井分段改造管柱潜在的失效风险,并提出了针对性的管 柱失效风险预防措施。以一口高压气井为例,详细分析了该井的管柱失效风险,并制定了风险预防措施。分析结 果表明,高压气井分段改造过程中,井筒温度下降引起的封隔器间环空压力下降给作业管柱带来非常大的失效风 险。通过对封隔器间管柱打若干泄压孔能够有效预防该风险。