油基岩屑残渣自悬浮支撑剂的制备及性能评价

目的为了安全有效地处置和利用页岩气开采过程中产生的油基岩屑残渣,采用其烧结陶粒支撑剂,同时,为提高支撑剂在清水中的悬浮性能、改善支撑剂在裂缝中的分布、简化压裂施工工艺、提高压裂增产效果,进行了自悬浮支撑剂的制备与研究。 方法通过聚合反应将聚丙烯胺树脂包覆在支撑剂表面,制得膨胀型自悬浮支撑剂,研究了交联剂用量、单体量、合成温度对自悬浮支撑剂膨胀性能的影响。 结果覆膜材料配比(质量比)为:m(陶粒)∶m(丙烯酰胺)∶m(N,N′-亚甲基双丙烯酰胺)∶m(过硫酸铵)∶m(N,N,N′,N′-四甲基乙二胺)=10.000∶2.000∶0.002∶0.020∶0.031时,自悬浮支撑剂性能最佳,其膨胀倍数为4.3,沉降速度为45 mm/s。 结论覆膜支撑剂自悬浮功能的实现主要与聚丙烯酰胺树脂的溶胀有关,树脂的体积膨胀和聚丙烯酰胺分子链向外延伸引起溶液黏度的增加,提升了支撑剂在溶液中的沉降阻力。该研究对拓宽油基岩屑烧结支撑剂的应用范围、提高油基岩屑残渣资源化利用产品附加值有十分重要的意义。      

基于模糊C均值聚类的岩屑荧光彩色空间分类的应用研究

岩屑荧光录井是油气勘探过程中重要的工作之一,为了实现该工作的自动化,本文以模糊C均值聚类(FCM)理论为基础,选用目前运用广泛的HSI颜色系统,针对荧光录井过程中生成的岩屑荧光数字图像提出了三维空间的颜色分类方案。该方案首先将图像从RGB色彩空间转换成HSI空间,并根据人眼视觉特点调整HSI各分量取值范围,同时通过提取不重复HSI颜色空间点阵的方法,提高聚类速度和聚类效果,解决超高清图像聚类速度慢的问题。最后通过人工油性判断和自动聚类分析指明不同荧光颜色(聚类中心)所代表的油性和含油比例,通过实验证明该方法能够满足生产过程中荧光图像自动识别分析的需要。     

岩屑甩干机刮刀磨损及分离效率研究

针对岩屑甩干机刮刀磨损问题以及分离效率问题,本次研究首先对岩屑甩干机的结构及工作原理进行介绍,在此基础上,对岩屑甩干机刮刀磨损影响因素进行分析,对岩屑甩干机分离效率进行研究,为保障岩屑甩干机的安全高效运行奠定基础。研究表明：对于岩屑甩干机而言,其主要是从泥浆中对大颗粒的岩屑进行分离,在使用的过程中,在刮刀位置处非常容易出现磨损问题,其中,粒径、质量流量以及冲击速度等三项参数属于影响刮刀磨损的重要因素,在使用岩屑甩干机的过程中,如何提高其分离效率是一项重要问题,刮刀与筛网间隙、刮刀转子半锥角、固体速度与粒径、入口速度、转速与转速差等因素都会对分离效率产生重要影响。     

新型PDC钻头井底流场数值模拟与优化

为了提高在某些硬岩和研磨性地层钻进效率,减少井底岩屑堆积,基于传统PDC(聚晶金刚石复合片)钻头进行了结构调整,无中心喷嘴,设置三个轴向夹角为20°的斜喷嘴孔,改变六刀翼分布。利用数值模拟分析方法,采用SST k-ω模型,对PDC钻头射流流场特性进行研究,分别对井底、喷嘴、刀翼表面射流流速和压力梯度进行了数值分析。在此基础上,对其水利参数再次优化,并对不同参数的PDC钻头井底流场进行分析对比。结果表明,钻头喷嘴直径越小,直射点速度越大,越利于破岩,但水力能量过于集中,高速漫流无法充分覆盖井底,不利于清洗岩屑;轴向夹角度数在20°～30°时,钻头喷嘴轴向夹角度数变大,直射点速度变化不大,但钻头肩部涡旋减少,上返区域速度提高,有利于岩屑快速排出井底,刀翼表面不易产生泥包;当钻头喷嘴直径在24～28 mm,喷嘴轴向夹角度数在25°～30°时,该PDC钻头水力情况最佳。     

岩屑自然伽马录井技术研究及应用

如何解决PDC钻头钻井条件下岩屑细碎甚至呈粉末状给岩屑录井带来的困难已成为录井行业急待解决的问题。该文作者结合录井工作实践,大胆借鉴有关测井理论,提出了一种全新录井技术岩屑自然伽马录井技术;阐述了岩屑自然伽马录井理论与实验方法,给出了具体实验数据和结果,并与电测数据进行了对比。通过实践表明,该岩屑自然伽马录井方法与电测自然伽马相比具有较好的一致性,对于今后解决细碎岩屑录井识别岩性问题,提供了理论依据,且增加了岩屑录井识别岩性的手段。     

气体钻井岩屑运移机理研究

气体钻井由于其机械钻速快，能有效防止水敏性泥页岩坍塌，杜绝井漏。然而在气体钻井中井筒内岩屑的运移机理还不是十分清楚，为此，从气固两相流基本理论出发，对气体钻井过程中岩屑的重复破碎和细岩屑聚团过程进行了分析，并对接单根后岩屑的运移模式进行了描述，指出由于岩屑聚团的崩裂速度远远超过理论计算的相应初始运移速度，在接完单根后为使井底得到清洁，应增大注气量。另外，还提出了气体钻井过程中岩屑间协同作用的物理模型，指出从含少量细岩屑时的粗岩屑表面改性向大量细岩屑聚团过渡中，存在一个最佳点，该点携岩效率最好。通过研究，对气体钻井过程中岩屑的运移机理有了更进一步的认识。     

海陆过渡相高黏土含量微孔致密岩屑砂岩储层特征

海陆过渡相地层中致密砂岩气、页岩气和煤层气的勘探开发前景十分广阔。过去的研究工作主要集中在海陆过渡相的页岩和煤层的地质和地球化学特征上,对其中的致密砂岩关注较少。以黔西地区海陆过渡相上二叠统龙潭组砂岩为例,利用薄片观察、压汞法、核磁共振实验等技术手段,综合分析龙潭组致密砂岩储层特征。龙潭组砂岩属于岩屑砂岩,典型储层特征包括砂体单层厚度薄,岩屑和黏土含量高,基本以微孔为主,孔喉结构复杂,孔隙度和渗透率非常低。与国内其他大规模开发的致密砂岩相比,龙潭组砂岩岩屑成分含量更高,孔喉结构更致密,致密砂岩气潜力比较有限。龙潭组砂岩与泥岩和煤层呈互层分布,致密砂岩气与页岩气和煤层气的合采方式是可行的,从而为海陆过渡相非常规气开发找到突破口。     

气体携岩对钻杆接头冲蚀规律研究

针对气体钻井钻杆接头冲蚀严重易导致钻杆快速失效的问题,基于两相流计算流体动力学有限元法建立了气体携岩冲蚀18°斜坡钻杆的CFD仿真模型。根据此模型,系统地研究了钻杆居中、钻杆不同偏心程度、不同注气量以及不同钻速对岩屑颗粒冲蚀钻杆接头、岩屑颗粒运动轨迹和浓度分布以及环空气流速的影响。结果表明:(1)钻杆居中时,冲蚀速度对称分布,接头冲蚀比钻杆本体冲蚀严重,迎风坡面顶部附近出现最大冲蚀速度。同时,得到了接头最大冲蚀速度随岩屑质量流量及携岩速度的定量关系;(2)钻杆偏心时的最大冲蚀速度和接头宽流道环空一侧的冲蚀速度比钻杆居中时大,且偏心程度越高,接头环空窄流道一侧冲蚀区域越密集。钻杆偏心程度在30%～70%时,最大冲蚀速度由钻杆接头转移至钻杆本体。接头最大冲蚀速度分别在钻杆偏心0～30%、50%～70%和80%～90%时随携岩速度增加而增加,但在钻杆偏心30%～50%和70%～80%时最大冲蚀速度随接头环空宽流道岩屑浓度减小而减小。研究结果为预防钻杆接头冲蚀失效提供了理论依据,并在现场得到了应用。     

围压条件下脉冲射流提高清岩效果数值模拟研究

脉冲射流钻井技术具有高效清岩能力,但其提速机制还不十分清楚。通过建立围压条件下单喷嘴脉冲射流井底清岩物理模型,对脉冲射流清岩过程进行了数值模拟研究,分析了影响脉冲射流清岩效果的主要因素。结果表明,非稳态旋流是脉冲射流提高清岩效果的主要原因之一,在相同排量条件下,脉冲射流清岩效率比连续射流平均提高约1~1.6倍。脉冲射流清岩效率随着喷嘴直径和入口流速的增大而增大;围压对脉冲射流清岩过程影响较小;低频率脉冲射流的清岩总体效果较好;随着岩屑粒径增大,井底冲击区域内岩屑分布非均匀性增强,脉冲射流清岩效率降低。研究结果对指导脉冲射流提速技术的工程实践具有一定的参考价值。