页岩气分段压裂完井工具初探

国外用于页岩气的水平井水力多段压裂技术比较成熟,采用其多段压裂工具勘探开发成本相对较高,而我国至今还没有形成成熟技术。简要介绍了国外具有代表性的威德福、哈利伯顿和贝克休斯公司用于页岩气井裸眼多级分段压裂相关工具及案例,并针对我国油气田的现状,设计了1趟管柱多级分段压裂系统方案。该方案采用自膨胀式封隔器+投球滑套的方式,管柱选用114.3 mm套管,此种完井方式相对于套管固井后再分段压裂的方式可大幅节约成本。试验结果表明,采用自膨胀封隔器完全可以满足国内页岩气开发的需求,多级分段压裂系统有望对国内页岩气水平井多段压裂的发展起到一定的促进作用。     

热采井套管的材料温度效应及应力分析研究

考虑套管材料力学性能的温度效应，采用非线性力学中的全量和增量计算方法，建立了热采井套管三轴应力计算模型，举例对比分析了不考虑水泥环／地层影响的轴向应力和考虑水泥环／地层影响的三轴应力，以及所需要施加的预应力值，并计算了热采井套管所能承受的极限温度。由研究得出结论：(1)考虑水泥环／地层影响后，套管因温升引起的应力变化为三轴应力，环向应力较大，而径向应力足以挤毁套管；(2)考虑弹性模量随温变化后，套管热循环应力出现非线性，应采用增量方法计算热应力；(3)准噶尔西北缘百重7井区大量套管损坏的主要原因是注汽强度(温度)过高，超过了所用套管的强度极限。     

固井过程中井壁虚泥饼的可冲刷性研究

井壁泥饼的存在对固井质量的影响很大,往往会造成水泥环第二界面胶结变差,引起油气水窜,破坏井筒密封完整性。从流体的剪切应力出发,分析了水泥浆在偏心环空下产生的壁面剪应力大小。并利用水利工程中河流泥沙起动理论,分析了要冲刷掉泥饼需要的临界起动剪应力。最后通过比较环空各处2个力的大小,确定环空泥饼的可冲刷性。能够清晰反映固井过程中环空每个周相角下和整个环空的泥饼可冲刷性。研究表明,泥饼颗粒和厚度对泥饼可冲刷性影响很大,套管偏心也会对其产生影响。     

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许多热采井套管热应力计算模型忽略了地层影响，属于单轴热应力分析。文章首先将套管、水泥环、地层组成的井筒作为不同物质的组合体，兼顾高温条件下套管材料的弹性模量、屈服应力和热膨胀系数的变化，建立了套管三维弹性热应力计算模型。模型以全量和增量两种方式，计算常用套管的三轴热应力和单轴热应力。对比计算结果得到如下结论：三轴情况下套管出现较大环向应力，套管屈服与否不由某一轴向应力决定，而由3个主应力决定；按增量计算时，温度应力高于按全量计算的结果，因而套管承温极限低；按单轴计算时套管承温极限高于按三轴计算，随着钢级升高，单轴与三轴承温极限差别缩小；高钢级套管在抗高温方面并不具有绝对优势，要看材料的高温性能变化；如果同时考虑材料热膨胀系数随温度变化，则计算出的热应力更高，承温极限大幅度降低。     

厚煤层综放开采顶煤分区破坏特征研究

顶煤破坏机理是综放开采的一个基本理论问题,研究顶煤渐进破坏过程可为冒放性准确判别奠定基础。为提高顶煤冒放性预测精度,采用理论分析、数值计算和现场实测等手段对山西新柳煤矿顶煤分区破碎特征进行了研究。将液压支架简化为恒刚度弹簧建立顶煤力学模型,借助Ritz法和最小势能原理得到了工作面前方和控顶区上方顶煤位移场和应力场,分析了考虑初始地应力和开挖卸荷效应的采动应力分布特征;定义顶煤破坏危险性系数为应力圆半径同圆心至强度曲线垂直距离之差,实现顶煤破坏危险程度的定量表征;根据破坏面上正应力大小将剪切破坏划分为压剪和拉剪2种形式,推导出2种剪切破坏模式之间的过渡条件;以顶煤破坏危险性系数k=0等值线、水平应力σh=σts等值线和控顶区上方抛物线形拉剪破坏边界线为界,将顶煤划分为弹性状态→压剪破坏→拉剪破坏→拉伸破坏4个阶段;对综放开采顶煤渐进破坏过程进行了模拟分析,借助FISH语言对顶煤破碎分区进行提取,模拟结果同理论结果较为吻合,但控顶区上方顶煤漏斗形拉剪破坏区同拉伸破坏区之间存在一条狭窄的剪切-拉伸混合破坏带;最后对顶煤裂隙发育特征进行了实测,煤壁前方为闭合型剪切裂隙,煤壁后方为张开型拉伸裂隙...     

大采高综放面倾向支承压力分布的采厚效应

为了确定大采高综放面倾向支承压力分布与采厚的关系,在现场实测的基础上,应用弹塑性极限平衡理论计算不同采厚下倾向支承压力峰值点大小、位置;采用FLAC3D数值模拟不同采厚下工作面推进过程中支承压力的动态变化。研究结果表明:大采高综放工作面支承压力峰值点大小与一次采厚近似成反比关系,峰值点距离与一次采厚成非线性正比关系。由于开采扰动,使得理论计算的结果偏小,需要对理论计算结果进行修正。     

智能完井系统的关键技术分析

智能完井技术近几年来发展迅速，国外已?形成了比较系统的智能完井技术，国内在这方面的研究相对较少，而采用智能完井的智能油田是未来的发展方向，因此加强此方面的研究工作已?非常必要。通过对国外智能完井技术的研究分析， 得出智能完井系统的关键技术包括井下生产流体控制，信息采集，数据传输，地面数据采集、分析和反馈系统4部分，其中井下生产流体控制是智能完井关键技术中最重要的一部分，国内应该首先对这方面展开研究。另外，智能完井技术牵涉面广，涉及到机械、电子、通信、软件等多方面的内容，是一个系统的工程，因此要分系统、分专业针对其内容来联合开发，从而为实现智能化油气田奠定基础。     

HW703水平井固井技术

新疆第一口水平井固井顺利完成及采取的一些施工措施如扶正器的安放，管外封隔器的使用，下入摩阻计算及现场施工经验，为油田今后固井提供了重要的可借鉴的经验。本文较详细地介绍了ＨＷ７０３水平井固井前的研究内容及现场施工所应采用的措施。     

坚硬顶板矸石充填采场支承压力分布特征

某矿4916工作面开采9#煤,由于煤层上部直接覆盖厚24.5 m的火成岩,为避免采动造成的冲击地压危害,利用矸石充填工艺进行回采,为得到充填效果,利用数值模拟和现场实测手段对充填后采动应力场进行了研究。结果表明受相邻工作面的影响,煤壁前方支承压力场不是沿工作面中部对称分布,工作面上端头支承压力峰值和影响范围最大,中部次之,下端头最小,充填后峰值位置距煤壁很近,仅为6 m,最大值可达15 MPa,即工作面仍有动压冲击的危险,因此实际回采过程中配合使用强制放顶措施,实现了4916工作面的安全回采。     

松软厚煤层仰斜综放开采端面稳定性控制研究

针对松软厚煤层仰斜开采端面顶煤易漏冒的问题,采用理论分析得出影响其端面稳定性的因素有端面距s、支架工作性能以及仰斜推进角度β等;运用数值模拟得出各影响因素与端面顶板下沉量的关系;结合现场实测提出:加强管理、及时支护控制端面距,伪斜开采、合理提高支架工作阻力及适当降低采高、端面顶煤注浆或者打木锚杆加固等控制端面顶煤漏冒技术措施。