长庆油田米绥新区易漏地层漏失机理

米绥新区天然气资源丰富,是长庆油田快速上产的重要战略接替区,但近几年井漏问题的频繁出现已经严重制约效益开发的进程。为了遏制井漏的发生,通过多尺度定量岩石物性实验、微电极成像测井观测和单井四压力剖面分析对该区域的漏失机理展开了研究。结果发现米绥新区的漏层主要在刘家沟组和石千峰组,漏层存在大量微纳米级裂缝,岩心平均动态杨氏模量分别为17.94 GPa、8.47 GPa,平均动态泊松比分别为0.394、0.064;刘家沟组地层的黏土矿物含量超过一半,石千峰组的脆性矿物含量高达72%,成像测井图显示该区域含有张性缝;单井四压力剖面揭示漏层存在低压区,而钻井液密度为1.18g/cm3。最终分析得出高含量的黏土矿物与脆性矿物造成地层内部容易形成水化裂缝和构造裂缝,同时地层压力较低,导致钻井液流向地层中的天然裂缝,最终发生漏失。研究成果不仅揭示了米绥新区的漏失机理,也为后续选择堵漏方法及减少米绥新区井漏事故提供技术指导。     

岩石破坏瞬间压机-岩石系统振荡特性研究

岩石的单轴压缩实验是获得岩石力学特性的通用方法。虽然单轴压缩实验在岩石力学测试中被广泛引用,但始终缺少对岩石和仪器所组成系统的动态响应的认识。本文通过对川南龙马溪组高脆性页岩的单轴压缩实验,研究了破坏瞬间岩石与压机的动态相互作用。通过提取动态破坏瞬间的实验数据,分析了压机和岩石对动态破坏的响应,建立了压机岩石的全系统振荡模型,并对模型进行了求解。同时对压机岩石系统进行颗粒流建模,得到了岩石破坏瞬间的全系统声发射响应。结果表明,离散元数值模拟方法得到的压机岩石系统对岩石破坏的动态响应与实验测得的声发射动态响应相吻合,脆性岩石破坏瞬间整个系统进行横向和纵向高频阻尼振动,压机岩石系统在岩石峰值破坏时的动态声发射响应主要来自类似拨弦振动的横向振动,振动的频域特性取决于压机岩石系统的尺寸以及力学特性。     

水合物开发储层温度场扰动研究

天然气水合物的开采过程中,水合物会发生相变,不仅会降低岩石的强度,同时相变分解会吸收大量的热,从而对储层的温度场产生扰动。这与多孔介质中的冻融现象本质相同,根据Gibbs-Thomson方程,孔隙中的相变温度不再是一个定值,而是与孔隙的尺度有关,即小孔中的固态晶体先于大孔发生相变。同时,相变过程中热量以潜热形式转化,并不会引起温度的变化。针对这些特点,将理论公式中的潜热与比热考虑成等效热容,从而建立了带相变的热传导控制方程。控制方程中含冰量与温度间的关系可由孔径分布曲线得到。在这个理论模型的基础上,考虑了热对流边界条件,模拟了地层岩石温度随时间的变化规律。模拟显示储层的升温曲线有明显的平稳段,即温度随时间几乎不变化。分析同时进一步表明,该温度平段的位置和长度是由孔隙大小分布决定的。     

氢气压力对L80钢氢脆敏感性的影响规律

对L80钢在室温不同氢气压力下的氢脆敏感性进行了评价。通过缺口慢应变拉伸试验,结合断口分析,研究了3～12 MPa氢气压力下,L80钢的氢脆敏感性的变化规律。结果表明：在室温环境下,L80钢在5 MPa及以下氢气压力下应用时,无明显脆性;在8 MPa及以上氢气压力下应用时,具有明显脆性;在氢气压力3～12 MPa环境下,L80钢拉伸试样主断面中心位置微观形貌从韧窝形貌转变为韧窝形貌与解理形貌共存,边缘位置微观形貌从韧窝形貌向解理逐渐转变,断面收缩率变化率由16.19%逐渐增加至46.79%。随着氢气压力的增加,L80钢的塑性损失增加,断口表现出明显脆化特征,氢脆敏感性逐渐增加。