纤维网络加砂压裂技术研究及其在川西低渗透致密气藏的应用

纤维网络加砂压裂技术是为川西低渗透致密气藏实现低伤害压裂配套的一项新技术,其作用在于优化支撑剂在裂缝中的铺置形态,提高有效支撑缝长,降低压裂液残渣伤害,配合液体快速返排,降低水锁效应,防止支撑剂回流。在纤维携砂机理的基础上,通过室内纤维优选评价实验和纤维网络加砂压裂工艺研究,结合现场试验,形成了以改善支撑剂铺砂剖面、提高有效缝长为目的,强化高效快速返排效果的纤维网络加砂压裂技术,并研制了不可降解和可降解的2类高效纤维。川西地区A气藏的DS101井于2009年4月实施了纤维网络加砂压裂工艺,压裂后测试天然气无阻流量达9.76×104m3/d,是A气藏平均水平的3倍。2009—2010年,纤维网络加砂压裂技术已在B气藏成功应用4井次,平均单井天然气无阻流量为1.99×104m3/d,是B气藏平均水平的2.1倍。现场实践证实,针对川西低渗透致密气藏,纤维网络加砂压裂技术具有良好的适应性和推广应用价值。

川西低渗致密气藏水平井开发实践与认识

川西坳陷属典型的低渗致密气藏,为探索水平井的适应性,开展了4口水平井先导试验,试验探索了不同钻井方式、不同完井方式、不同增产方式在不同区块对产能的影响。试验结果表明,由于水平渗透率比垂向渗透率高2-3个数量级,导致了水平井自然产能与直井差异不大,均达不到工业产能。也正因为这一内在因素,导致了不同钻井方式、不同完井方式对致密储层水平井自然产能影响不大。针对上述实际情况,探索了酸压与加砂压裂改造先导性试验,酸压改造增产幅度不大,而加砂压裂效果却异常显著,增产倍比14倍以上。结合水平井加砂压裂现场实践,对于低渗致密气藏水平井,靠长的水平井段代替垂直井加砂压裂人工裂缝是不太现实的,即仍然需要加砂压裂才能获得理想效果,为类似致密储层水平井开发提供了有益参考。

Ti—Fe机械合金化中氢致非晶化的研究

研究了氢原子对Ti－Fe系机械合金化的影响.应用XRD，DSC；TEM等方法测试了Ti—Fe系和Ti-Fe-TiH2系的机械合金化反应过程和产物结构的特征.研究结果表明，氢原子在机械合金化过程中诱导非晶TiFe相的形成由于氢原子的影响，非晶TiFe（H）相的结构弛豫温度和晶化温度低于机械合金化得到的非晶TiFe相相应的温度.

热氧化法合成ZnO纳米带及其光电特性研究

应用低于锌熔点的低温金属固态热氧化的方法，并结合金催化作用，成功地在金属锌基底上自发生长出了氧化锌纳米带阵列。应用X射线衍射，扫描电子显微镜，高分辩电子透射显微镜等技术对产物进行了观察研究。研究结果表明，金对纳米带形成具有明显的促进作用。合成的氧化锌纳米带的长度范围为6—14μm，厚度约为40nm，宽度范围为100～150nm，其顶部没有发现明显的金颗粒。XRD结果表明纳米带晶体结构为六方结构的ZnO，合成的纳米带的相结构很接近于无催化剂合成的ZnO纳米线。高分辨透射电镜观察显示部分纳米带结晶良好。通过对生长的氧化锌纳米带进行的光致发光（PL）测试，表明在PL光谱中可以看到紫外区，绿光波段有两个主要的峰。

考虑动态滤失系数的压裂井裂缝闭合及返排优化

依据渗流力学理论,借助岩心滤失试验,引入动态滤失系数,建立致密气井压裂后强制裂缝闭合理论模型和动态滤失系数模型,对加砂压裂及压后关井过程中的压裂液滤失量、滤液侵入机制、近缝地层压力剖面进行动态分析。结果表明:动态滤失系数模型可更好地描述压裂液滤失的动态过程,前期滤失速率大,后期滤失速率变小并趋于定值;压裂液滤失由缝口至缝端逐渐降低,侵入伤害带主要集中在缝口处,侵入深度与储层的物性参数、压裂液流体参数及施工规模有关;气井中压降主要集中在原状地层区,返排的主要能量来源于压裂及关井过程中地层气体压缩产生的附加能量。

水力裂缝温度场模拟程序的开发和应用

压裂液交联 /破胶性能敏感取决于温度 ,而压裂液与地层的温度往往相差较大 ,使得压裂液进入裂缝后温度逐渐变化。压裂液地面温度与地层温度相差越大 ,压裂液在缝中的温度分布越不平衡 ,对压裂液流变性的影响越大。文章从非稳定井筒传热的数值计算和水力裂缝温度场的数值计算入手 ,详细介绍了水力裂缝温度场模拟计算的方法 ,并以此为基础开发了压裂施工温度场模拟程序 ,并以CX115井为例进行了计算。该程序采用模块化设计 ,操作简便 ,能实时模拟裂缝温度场的分布 ,可为压裂液动态优化提供基础数据。该程序在现场施工中取得了较好的应用效果 。

燃爆诱导及酸处理新技术在川西须家河气藏的应用

川高561井须二储层是川西地区深层须家河组异常高破裂压力储层的典型代表,在加重酸酸化时井底压力达到159.6MPa时,储层仍然未能压开,异常高破裂压力严重制约了该类储层的勘探开发。针对该井须二段4911～4943m、4959～4995m储层的地质特征及工程条件,采用燃爆诱导压裂技术和酸处理技术的有机结合,现场完成75kg药量的燃爆和83m3酸的酸压联作处理,在地面泵压89～93MPa下施工排量达到0.955～1.02m3/min。该层射孔试破没有获得天然气产能,通过燃爆诱导压裂和酸处理联作后,井底停泵压力降低了26.73MPa,有效的改善了油气渗流通道,在油压42MPa,套压43MPa下天然气输气量达到8.2885×104m3/d。该复合新技术在川高561井须二异常高破裂压力储层的成功实施,为川西深层须家河储层解决异常高破裂压力问题提供了新的技术思路。

非平衡合金固态合金化中氢化物的行为和影响的研究

本文以氢化物的形式在ＦＥ和Ｔｉ元素混合粉机械合金化过程中引进氢原子。利用ＸＲＤ，ＴＥＭ，ＤＳＣ等实验手段探讨了氨原子对固态合金化和结构的影响，以及氨化物的分解过程。研究结果表明崐ＴＨ２，氢化物在机械合金化过程中按以下过程分解：ＴｉＨ２→ＴｉＨ１．→ＴｉＨ→ａ→Ｔｉ。分解的氢原子导致亚稳过渡扣βＴｉ的形成。Ｆｅ与企稳过波相β－Ｔｉ固态反应生成非品ＦｅＴｉ相。

H原子对固态合金化颗粒表面成份分布影响的研究

本文研究了氢化物ＴｉＨ２对Ｆｅ＋Ｔｉ机械合金化非晶储氢合金的表面成份偏聚和性能的影响。应用Ｘ射线光电子谱（ＸＰＳ）和俄歇电子谱（ＡＥＳ）对样品表面由表及里逐层测量成份分布。同时应用热重分析方法研究了样品氧化性能和产物。研究结果表明，在机械合金化过程中，Ｈ原子不仅能使ＦｅＴｉ非晶化，同时促使表面产生明显的Ｆｅ原子偏聚。表面Ｆｅ／Ｔｉ原子比接近７。非晶ＦｅＴｉ（Ｈ）相的氧化分两个阶段进行，Ｔｉ原子首先氧化（８３３Ｋ），随后Ｆｅ原子氧化（８９０Ｋ）。

深层致密气藏异常高破裂压力储层复合改造新工艺

中国深层致密气藏普遍具有高破裂压力特征,部分气藏破裂压力、延伸压力异常高,天然裂缝发育,储层改造方式难以选择,施工效果不理想。针对川西深层钙质砂岩储层破裂压力异常高,但其基质存在一定溶蚀率的特点,形成了"预处理+小型加砂压裂+大型酸压"复合改造新工艺。小型酸化降低破裂压力、小规模加砂压裂在储层中形成一定长度的支撑裂缝,大规模酸压把酸沿人工裂缝进入深部储层,再从人工裂缝进入地层裂缝,达到深度改造的目的,从而提高储层改造效果。通过对FG22井采用该复合改造技术,产气量增加到23 000 m3/d,达到了评价储层的目的。该项新技术的应用为深层致密气藏异常高破裂压力储层的勘探评价提供了一种新的手段。

国产超高压压裂装备配套及在深层致密气藏的应用

XC气田须二段深层致密气藏，埋深为4500～5500m，探明储量为1211．2×10 9m3，属于深一超深、致密一超致密砂岩气藏，具有破裂压力高、延伸压力高的特点，通过研究，配套了适合140MPa压裂施工的全套国产超高压施工装备、地面管汇、压裂管串、井下工具，采用了压裂裂缝识别技术、多级粒径降滤技术、优化射孔等技术，在X11井等5口井中应用成功，施工最高压力达到113MPa，最大加砂量达到83m3，施工成功率为100％，对同类深层致密气藏勘探开发超高压压裂施工具有借鉴意义。

三种可燃固体废弃物及煤粉的热重分析

采用热重分析法对三种可燃固体废弃物如废轮胎、废木料、废织物及煤粉的燃烧失重特性进行对比分析,研究它们的失重规律、着火特性和燃尽特性。结果表明:三种可燃固体废弃物的失重及燃烧特性与煤粉有较大的区别,煤粉挥发物少,燃烧失重主要受固定碳燃烧控制,可燃固体废弃物挥发份较多,燃烧失重主要受挥发份的燃烧控制;可燃固体废弃物的渣量明显低于煤粉渣量。这些可燃固体废弃物喷入高炉中,含氢量高,有利于改善高炉冶炼的经济技术指标和减少CO2排放。

不互溶体系的机械合金化非平衡结构的研究

应用ＴＥＭ，ＸＲＤ，ＤＳＣ等实验手段研究了不互溶Ｌａ－Ｆｅ元素混和粉（原子比Ｌａ∶Ｆｅ＝１∶５）机械合金化（ＭＡ）过程和微观结构．研究表明两元素之间无明显固态反应．在球磨作用下β－Ｌａ首先向α－Ｌａ转变，５５ｈ后形成非晶Ｌａ．同时Ｆｅ细化成纳米晶，形成纳米晶Ｆｅ和非晶Ｌａ的复合结构．非晶Ｌａ分布在纳米Ｆｅ晶粒之间，使Ｆｅ晶粒具有很好的热稳定性．

纳米晶Ti-Fe-Ni合金机械合金化的研究

应用ＸＲＤ，ＴＥＭ，ＤＳＣ等实验方法研究了第三组元Ｎｉ对Ｆｅ－Ｔｉ二元混合元素粉机械合金化反应的影响．试验中原子数百分比分别以５％和１５％Ｎｉ取代部分Ｆｅ元素．研究结果表明固态合金化合成晶粒尺寸分别为１２ｎｍ和６ｎｍ的纳米晶Ｂ２相．合金化中经历球磨“退火”过程，微观点阵畸变逐渐减弱，晶粒长大．Ｎｉ元素能使合成的Ｂ２结构纳米晶ＴｉＦｅ相的点阵畸变减小．合成的纳米晶相在９７３Ｋ产生相分解。

多元纳米相固态合金化机理研究

应用ＸＲＤ，ＴＥＭ，Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱等实验手段研究了ＴｉＦｅＮｉ元素混合粉在机械合金化过程中的固态合金化机理．测试了不同合金化时间的Ｍｏｓｓｂａｕｅｒ谱．结果表明，由于Ｎｉ元素的加入，ＴｉＦｅＮｉ的合金化过程与ＴｉＦｅ二元系中只有Ｆｅ扩散到Ｔｉ点阵中的合金化机理不同，出现了多种Ｆｅ原子过渡状态，这些过渡状态主要是Ｎｉ及Ｔｉ原子扩散到Ｆｅ点阵中形成的固溶体结构．在合金化过程完成后，最终形成Ｂ２结构的纳米晶相．

国内外电动汽车充电连接装置测试方法对比研究

新能源汽车免购置税鼓励政策于2014年下半年发布,充电连接装置作为新增的测试项目,其标准和测试方法受到了广泛关注。文章介绍了国内外充电连接装置标准的进展、分析了国内外标准在充电连接装置电气设计和结构设计方面的区别,重点对欧洲、美国和中国的充电连接装置测试评价方法进行了比较研究。开展了部分项目的测试验证试验,针对比较容易失效的项目做了详细分析,为充电连接装置的测试验证和开发提供参考,同时对充电连接装置的标准修订和测试认证提出了建议。

三层及以上多层压裂技术在川西气田的应用

针对川西气田中浅层气藏具有多层系、砂体叠置率高、层间距范围较大等特征,在两层压裂工艺技术的基础上形成了以"封隔器+投球"、"多层段组合式"和"多封隔器组合"为主的三层及以上不动管柱多层压裂工艺技术体系,这些工艺具有针对性强、费用低、工艺简单、作业时间短、返排及时、压裂效果好的特点,达到了提高气井的可采储量和延长气井的稳产时间,节约开发和钻井投资的目的,对多层系气藏的高效开发具有较好的经济效益。三层及以上多层压裂工艺在川西气田中浅层气藏进行了多次现场试验,取得了较好的效果,提高了气藏纵向钻遇砂体利用率,目前成为了川西气田经济高效开发的重要手段之一。

基于结构稳定剂的支撑剂高效铺置技术

针对纤维在常规滑溜水中逸出量较高,难以与支撑剂形成纤维-支撑剂簇、作用效果有限等问题,开发出一种结构稳定剂,基于微观结构观察和性能评价室内实验,分析结构稳定剂作用下支撑剂的铺置机理及结构稳定剂对支撑剂铺置规模、裂缝导流能力等的影响。研究表明:结构稳定剂与聚合物、纤维、石英砂之间可形成稳定的纤维-支撑剂团簇,与单纯支撑剂相比,密度降低,体积增大,沉降过程中与液体的接触面积增大,浮力与曳力增加,沉降速度变缓,更易被流体携带进裂缝深处。将纤维及结构稳定剂随支撑剂一起泵入储层可降低纤维逸出率、增加支撑剂在滑溜水中占据的体积,大幅提高支撑剂铺置高度、输送距离及裂缝导流能力,降低支撑剂返排率。实验结果表明,结构稳定剂最佳质量分数为0.3%。致密气、页岩油、页岩气80井次的应用效果证实,结构稳定剂具有较好的适应性,基本能满足该类油气井的提产、降本和防砂需求。

新形势下材料专业实验课的改进对策和设想

根据现代材料科学和工程的最新发展趋势,探讨中山大学物理科学与工程技术学院材料实验室建设和材料专业实验的改进对策,分别从材料实验课的设置、实验内容、实验方式、实验结果评价和管理等方面进行了系统的分析,提出了实验课改革的设想,在教学中进行了部分实践,收到了很好的教学效果。

汽车车轮性能试验方法及标准

汽车车轮是汽车行驶系统中重要的安全部件,世界各国的标准均对其进行了严格的要求。汽车车轮的安全性能主要是通过弯曲疲劳试验、径向疲劳试验以及冲击试验来进行考核,但是在各种标准具体的试验方法上还是存在着一定差异。