基于简化拓扑结构的陕京天然气管网供气可靠性分析

为了定量分析结合了拓扑结构与水力计算的天然气管网的供气可靠性,以陕京天然气管网为分析对象,提出了一种通用的天然气长输管网系统供气可靠性评估方法。首先从上述天然气管网的拓扑结构入手,将站场与天然气管段视为网络结构的结点与链路单元,对系统进行了简化,建立了天然气管网系统的拓扑结构模型;然后通过设备失效数据库确定了系统各单元的事故率分布,耦合基于故障率分布的蒙特卡洛模拟生成了天然气管网的拓扑结构;最后再结合水力计算得到一定拓扑结构下陕京天然气管网的供气能力。结果表明:①无论是用气高月还是用气低月,该管网都保持了很高的供气可靠性;②陕京一、二、三线3条天然气管道构成了具有一定拓扑结构的供气网络,增加了系统的鲁棒性,从拓扑结构层面也提高了供气的可靠性。结论认为,该项研究成果给出了天然气管网供气可靠性的定量计算方法,为天然气管网供气可靠性分析提供了技术支持。     

联探并采:非常规油气资源勘探开发持续发展自我救赎之路

非常规油气资源要实施大规模工程措施才能获得经济产量,但增加作业成本导致勘探开发利润微薄,加之安全环保要求日益严苛、油气价格低位徘徊,对投资者的信心造成了不小的打击,迫切需要用非常规的思维来指导非常规油气资源的勘探开发活动。为此构想:集成适合多种油气资源勘探开发的研究方法和作业技术,实现多种资源信息一并分析、多种资源作业一同施工、多种资源产出一起采集,把通常认为同井开采多种资源相互干扰降低单井产量的顾虑变成相互利用提高单井产量的动力,即多种油气资源联合勘探、一并开发,简称为联探并采。主要依据是油气资源赋存状况决定了联探并采的必然性,技术发展奠定了联探并采的可行性,目前的能源环境决定了联探并采的艰巨性和长期性。结论认为,尽管面临诸多困难,但上述构想不失为一种可行的选择,其实施效果表现为投入相对减少、产量相对增加、企业利润增加、投资者信心提升、能源综合利用效率提高、能源供给状况得以改善,对企业和国家均利大于弊。     

基于多孔介质热弹性理论的井壁诱导缝成因

常规纯弹性理论通常把钻井过程中直井井壁诱导缝的形成归结为钻井液密度过高或者水平主应力差值过大,然而该理论却并不能完全合理地解释深井井壁诱导缝的成因。为揭示井壁诱导拉伸缝形成机理,考虑钻井液循环期间低温钻井液与高温井壁围岩的热交换,基于多孔介质热弹性力学理论,建立了适于深部地层的井壁稳定分析模型,研究了流固热耦合作用下的井周周向有效应力、孔隙压力与温度分布计算模型。计算结果表明:(1)在最大水平地应力方位,井眼钻开初期多孔弹性作用居于主导,孔隙压力在近井壁地带出现谷值,对诱导缝的形成起到了抑制作用;(2)然而随着钻井液与地层热交换的进行,钻井液的冷却作用愈加重要,井周周向有效应力由挤压状态逐渐转变为拉伸状态,从而导致近井壁地带诱导缝的形成。结论认为,为避免诱导缝的形成,在工程上一方面需加强钻井液的封堵性,控制液柱压力向井周的扩散;另一方面也可以通过调整优化钻井液密度与流变性能,控制井底钻井液当量密度(ECD)。     

页岩气井水泥环完整性研究

四川盆地内的几个国家级页岩气示范区气井环空带压、套管变形等问题较为突出。为此,通过分析页岩气钻完井过程井筒内压力变化的条件,建立了计算井筒压力变化全过程的应力—应变状态下的套管—水泥环—围岩体系弹塑性力学模型,应用该模型分析了变内压下第一界面、第二界面微环隙的产生和发展,进而结合实际现场数据进行计算。结果表明:(1)加载过程不会产生微环隙,但加载内压的大小决定了水泥环塑性变形的程度;(2)卸载时内压的降低将导致界面受拉,从而产生微环隙,破坏水泥环的完整性;(3)可以通过优选水泥浆配方,提高水泥环力学性能,结合施工工艺措施优化来保障页岩气井水泥环完整性。13口井的现场试验应用结果表明,水平段固井质量平均优质率达92.67%,其中已投产的11口井均未出现环空带压,有效地改善了页岩气示范区的气井环空带压问题。该项研究成果可为同类区块固井水泥环完整性管理提供帮助。     

对《加快推进天然气利用的意见》的解读与思考

当前,我国天然气产业发展的主要矛盾体现在需求侧的增长出现波动,需求发展方向不明晰、空间不确定,同时供给侧的输配环节多、供气成本高,供给质量亟待进一步优化。针对中国能源和天然气发展所面临的新形势,国家发展和改革委员会于2017年6月23日发布了《加快推进天然气利用的意见》(以下简称《意见》)。《意见》提出逐步将天然气培育成为中国现代能源体系的主体能源之一,首次从国家政策的高度明确了天然气的战略定位。为此在解读上述政策的基础上,深入分析了中国能源的发展形势与天然气在能源革命中的作用、推进天然气利用的方向与路径、《意见》出台后的市场发展前景及其对市场格局的影响等。结论认为:(1)《意见》顺应了我国社会经济与能源发展大势,确立了天然气在能源中的地位,明确了发展目标与路径,制定了改革措施与保障支持办法,将在未来较长一段时期内对中国天然气的发展起到重要的引领作用;(2)市场主体应主动适应国家政策及市场发展的变化,为确保中国天然气产业健康可持续发展、推动国家能源革命做出新的更大的贡献。     

水包油乳液型复合泥饼清除剂的室内研究

针对裂缝性致密砂岩储层存在的高密度油基钻井液固相颗粒侵入以及泥饼难以清除等问题,开发出一种高效率、抗高温、低成本的水包油型复合泥饼清除剂。复合泥饼清除剂由混合酸、抗高温渗透剂、清洗剂、乳化剂等组成。通过对复合泥饼清除剂——水包油型乳液体系以及新型泥饼清除剂——纳米乳液体系的对比研究分析表明,在洗油方面以及溶蚀泥饼结构方面,复合泥饼清除剂效果优于纳米乳液。该复合泥饼清除剂的稳定性能强,抗温可达120℃;在静态条件下泥饼清除率可以达到90%以上,在动态条件下清除后岩心渗透率恢复值可以达到89%,最佳作业时间为8 h。在目前求降本增效的形势下,该复合泥饼清除剂剂配方简单,性能优良,解堵时间较短,能够有效改善和提高岩心渗透率恢复值。      

基于磁记忆的海上钻柱接头啮合螺纹检测技术

钻井作业过程中频发的钻柱接头螺纹断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,总结了钻柱结构特点及工况,分析了常规无损检测技术的不足,挑选出了能够在起钻作业过程中实现钻柱啮合螺纹损伤状况监测的金属磁记忆检测技术; 利用自行设计的井口钻柱检测装置,在中国南海某平台完成了钻柱监测试验,监测了钻柱啮合螺纹磁记忆信号,提取了磁记忆信号梯度信号,并利用基于大数据统计的螺纹应力集中评判标准,评价了啮合螺纹应力集中状况。试验结果显示,磁记忆检测技术能够准确检测啮合螺纹应力集中状况,为防止钻柱啮合螺纹断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。     

油管挂安装工具C形环变形量对结构强度影响

针对水深500 m、设计压力等级为34.5 MPa(5 000 psi),设计温度为-18～121°条件下的立式采油树,研究C形锁紧环在锁紧过程中的变形量对其结构强度的影响。理论分析C形锁紧环在扩张过程中,其表面最大应力与C形环变形量之间的关系,得到简化公式。建立有限元计算模型,使用ABAQUS软件分析研究了C形锁紧环变形量对其强度的影响。结果表明:分析的结果与力学模型计算结果吻合较好,简化公式对初始设计具有一定参考性。     

页岩层序划分的界面沉积标志及地球化学指示

页岩油气勘探需解决的一个基础核心问题是建立富有机质页岩高精度岩相层序,准确预测页岩甜点段。受页岩沉积相对连续与特征变化难识别等因素控制,页岩地层层序关键界面识别难度较大。文章通过国内外文献调研,结合北美和国内部分页岩沉积储层实例特征,指出在页岩沉积中的相对较浅区域,小型冲刷面、低角度的页岩层断面、软质沉积物变形、壳质纹层和冲断构造碎屑等沉积特征的出现是层序边界的重要沉积学指示。对应等时地层中未出现以上明显剥蚀面的连续页岩层沉积,岩相组合转换面、不同类型滞留沉积物、黄铁矿鲕粒层或磷酸盐结核面,加之配合指示氧化-还原条件（有机地化参数、无机微量/主量元素等）及有机物/矿物富集变化规律（有机质丰度、沉积物密度、矿物成分含量等）的地球化学指标可综合判断层序边界或最大海泛面。文章结合国内外实例,详细总结梳理了在测井资料辅助下,使用沉积学特征和地球化学参数分析判断层序界面的关键问题和理论解释,提倡在页岩层序地层划分中,利用钻测井曲线和岩相组合划分三级层序,并结合使用沉积特征和地球化学参数准确搭建四级及以上高频层序格架。     

塔里木盆地寒武系源岩地化特征及与典型海相原油对比

对27件塔里木盆地台盆区寒武系烃源岩样品进行地球化学分析及油源对比表明,寒武系烃源岩具有低姥植比、C₂₁三环萜烷/C₂₃三环萜烷比值大于1、升藿烷含量低甚至不含、伽马蜡烷含量高、C₂₈规则甾烷相对含量高、C₂₇三芳甾烷相对含量高、三芳甲藻甾烷含量高及同位素偏重等特征。寒武系烃源岩与典型寒武系、奥陶系原油油岩对比分析表明,寒武系烃源岩与T904和TD2等典型寒武系原油具有良好的亲缘性,而与台盆区大量发现的奥陶系油藏原油并无相关性,从而否定了寒武系烃源岩作为台盆区海相原油主力烃源岩的可能性。此外,塔西北地区柯坪隆起肖尔布拉克、东二沟及苏盖特布拉克等剖面烃源岩样品在生源构成上与台盆区其余寒武系烃源岩有一定差异,其母源有机质可能与奥陶系原油母源有机质具有部分相同的菌藻类构成。