顺北油气田二叠系火成岩钻井技术研究与应用

塔里木盆地顺北区块二叠系火成岩地层厚度大、硬度高、裂缝发育、非均质性强,导致机械钻速低与堵漏耗时长,相比邻区平均钻井周期增加达1.5倍。近几年,通过持续强化钻井液堵漏技术与优选高效钻井工艺,漏失量与堵漏时间逐步缩短,钻井指标逐年提高。本文分析了影响堵漏时间长与机械钻速低的主控因素,提出堵漏浆中加入竹纤维、变形颗粒以改善堵漏工艺技术,明确了冲击工具的适用条件,优选攻击性与抗冲击性的PDC钻头,改进混合钻头结构以及配套大扭矩、长寿命螺杆等技术对策,提速降本成效显著,为加快顺北油气田的高效勘探开发提供了指导。

附加用水量对再生砂混凝土工作性和力学性能的影响

再生砂掺量和附加用水量对新拌和硬化再生砂混凝土的性能有重要影响。本工作制备了再生砂掺量(γRFA)为30%、50%、70%、100%(质量分数,下同),附加用水量补偿系数(kwa)为0.6、0.75、0.9、1.0的16组再生砂混凝土,测试了这些再生砂混凝土的工作性(坍落度、扩展度与扩展时间)与力学性能(抗压、劈拉强度与弹性模量),分析了kwa和γRFA对再生砂混凝土性能的影响规律,获得了kwa的合理取值范围。结果表明,随着kwa的降低,再生砂混凝土的工作性下降,力学性能增大;γRFA对混凝土力学性能的影响与附加用水量有关,在中低附加用水量(kwa=0.6、0.75)条件下,随着γRFA的增加,再生砂混凝土的部分力学性能指标增大且其值高于天然砂混凝土,而在高附加用水量(kwa=0.9、1.0)下,再生砂混凝土的力学性能随着γRFA的增加呈线性降低。γRFA低于50%对再生砂混凝土力学性能的影响较小,kwa值在0.75~0.9范围变化对再生砂混凝土工作性能与力学性能的影响均相对较小。

预湿再生砂与膨胀剂协同作用对再生砂混凝土收缩性能的影响

为了降低再生砂混凝土的收缩变形,研究了预湿再生砂对混凝土工作性能、抗压强度、自收缩、干燥收缩及内部相对湿度的影响,并在此基础上掺入3种不同类型膨胀剂,进一步研究了预湿再生砂与膨胀剂协同作用对混凝土自收缩和干燥收缩的影响。结果表明:在附加用水量相同情况下,与采用绝干状态再生砂制备的混凝土相比,采用预湿再生砂制备的混凝土工作性能降低、强度增加,混凝土内部相对湿度更高,有效降低了其自收缩和干燥收缩;在掺入的3种膨胀剂中,钙质膨胀剂对混凝土自收缩的抑制效果最佳,钙镁复合膨胀剂对混凝土干燥收缩的抑制效果最佳;100%预湿程度下,与未掺膨胀剂混凝土相比,掺10%(质量分数)钙质膨胀剂的全再生砂混凝土的28 d自收缩降低了83.2%,掺6%钙镁复合膨胀剂的全再生砂混凝土的120 d干燥收缩则降低了36.1%。

塔河油田及周缘超深井井身结构优化设计

随着塔河油田及周缘勘探开发的深入及勘探领域的外扩,油藏埋深不断增加,原有井身结构开始显现出其局限性,并影响钻井提速和钻井安全。为解决这一问题,根据具体地层情况,结合"自下而上"和"自上而下"井身结构设计方法,根据地层压力分布情况和必封点确定表层套管、技术套管和油层套管的直径和下深,将四开井身结构简化为三开井身结构,将ф177.8mm套管优化为ф193.7mm套管,形成了适合塔河油田主体非盐区等地质条件相对简单区块超深井高效钻井的ф193.7mm套管直下三开井身结构;采用ф265.1mm或ф206.4mm套管封隔盐膏层,形成了适合塔河油田主体盐体分布区超深盐层井优快钻井的"长裸眼穿盐"和"专封盐膏层"井身结构;采用ф273.1mm(ф311.1mm)、ф206.4mm(ф241.3mm或ф215.9mm)等非常规套管-井眼尺寸,形成了适合地质条件复杂区块超深井安全钻井的井身结构。通过简化井身结构、优化套管直径及下深,实现了地质条件相对简单区块的钻井提速、提效目的;通过优化非常规井身结构,确保了在地质条件复杂区块的安全钻进。

玉北地区深井快速钻井技术

玉北地区是中国石化西部地区的重点勘探开发区域,玉北1井在奥陶系鹰山组地层钻遇良好油气显示,但该地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、古生界地层可钻性差,导致钻井过程中复杂情况多、机械钻速低、钻井周期长。为此,通过处理分析测井资料和岩心三轴应力测试数据,建立了玉北地区地层压力剖面和地层可钻性剖面。利用地层压力剖面对井身结构进行了优化,利用地层可钻性剖面优选了钻头,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行了复合钻井试验。根据不同地层的特性和失稳机理,优选出了强抑制性聚磺钻井液和强抑制非渗透钻井液2种防塌钻井液。钻井实践表明,采用优化后的井身结构,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行复合钻井,使用优选出的防塌钻井液,钻井过程顺利,没有出现缩径、阻卡和垮塌掉块等复杂情况,平均机械钻速提高了22.6%～28.6%,单井钻井周期缩短了47.00～90.78d。

新型封隔式固井分级箍的研制与应用

塔里木盆地深井、超深井采用常规固井一次封固4000~5000 m难度大,常采用分级固井工艺进行施工,因发育易漏地层,使用常规分级箍双级固井存在一级固井漏失、二级固井井口失返等问题,导致自由套管段长,影响固井质量。针对该技术难题,成功研制了新型封隔式固井分级箍。该分级箍包括分级箍单元、注液连接阀和水力扩张封隔器单元,在完成分级固井作业的基础上,增加了一级固井后封隔器胀封的功能,能够有效在进行二级固井时封隔套管与裸眼间的环空,降低二级固井漏失几率,提高水泥返高。室内试验与现场应用结果表明,此工具安全可靠,二级固井过程无漏失,提高了固井质量并节约了成本,为低压易漏长封固井段固井提供了有力的技术保证,应用前景广阔。

超深高温弯曲井眼套管抗挤强度模型研究及应用

在定向井或水平井开发深层盐下油气资源时,套管柱在盐膏层的造斜段中受非均匀外挤载荷、井眼弯曲载荷及高温综合效应影响下易发生失效,严重影响井筒管柱完整性和生产安全。文章基于非均匀载荷下套管抗挤强度计算模型,引入井眼弯曲载荷和高温效应对套管屈服强度折减影响,建立了超深高温弯曲井眼套管抗挤强度评价模型,用以评价超深井中套管柱在盐膏层造斜段的抗挤强度可靠性。结果表明:井下套管剩余抗挤强度系数随套管外挤力非均匀系数增加呈近似抛物线型降低,随井眼曲率和井筒温度升高呈近似线性降低;套管外径和壁厚越大,井眼曲率和井筒温度对其抗挤强度折减越明显,而非均匀外挤载荷对三种规格套管抗挤强度影响相当。该研究成果在某盐膏层斜井中进行了现场应用,很好指导了该井套管的选型,并为同井型的套管实际抗挤强度评价及套管选型提供了技术支撑。

基于Cempro Plus的长封固段固井顶替效率影响因素分析——以塔里木盆地顺北区块S7井为例

为了优化塔里木盆地顺北区块长封固回接固井工艺,解决固井顶替效率低、密封完整性差等难题,以该区块S7风险探井为研究对象,分析了长套管居中度、顶替排量以及冲洗液体积等因素对油气井顶替效率的影响。研究结果表明:①在顶替排量一定的条件下,套管居中度与水泥浆顶替效率成正相关,与井筒混浆程度成负相关,高居中度井段顶替效率提升速率更快,而低居中度井段顶替效率提升相对缓慢,套管居中度至少应保持在60%以上才能显著提升顶替效率;②套管居中度一定的条件下,顶替排量与水泥浆顶替效率成显著的正相关,而与井筒混浆程度成负相关,顶替排量应达到2.0 m^3/min以上才可显著提升顶替效果;③在套管居中度与顶替排量一定的条件下,冲洗液体积与水泥浆顶替效率成显著的正相关,而与井筒混浆程度成负相关,冲洗液体积至少应保持在30 m^3以上才能显著提高井筒上部区域的顶替效果。

高职计算机教学改革重点及实施路径研究

信息时代背景下,现代信息技术与计算机软件在各行各业中的应用十分常见,极大地推动了行业发展进程,当今时代迫切需要大批高素质的计算机人才投身于行业之中,为社会经济的发展贡献力量。为了满足市场对计算机人才的旺盛需求,高职院校应该积极实施计算机教学改革工作,致力于更新软硬件设施,优化教学环境,激发学生的学习热情,保证计算机教学活动的有序开展及教学工作实效性,达成人才培养目标。

考虑接头的钻柱摩阻扭矩分析

钻柱接头的直径大于管体直径,在通常情况下钻柱与井壁间的接触发生在接头上。建立考虑接头钻柱的力学模型,并用迭代法进行求解,成功地分析了考虑接头钻柱在钻进、起钻、下钻、空转及倒划眼时与井壁的接触力、摩阻扭矩,并能预测各接头处接触力的大小、方向。通过与现场试验数据相比较,对钩载的预测误差小于5%,对扭矩的预测误差小于7%。该模型为预测钻柱摩阻扭矩提供了一个快捷准确的方法。

UASB/SBR/化学混凝工艺处理养猪废水

针对养殖场废水COD高、氨氮高、SS高的特点,采用UASB/SBR/化学混凝作为主体处理工艺。UASB反应器采用消化污泥接种,SBR反应器采用好氧活性污泥接种,经过2个月的启动运行,对COD、BOD5、NH3-N、SS、TP的去除率分别达到了91.7%、91.6%、89.4%、98.1%和31.1%,出水各项指标都达到了《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596—2001)。

顺北含辉绿岩超深井井身结构优化设计

顺北井区采用六级井身结构开发,存在大尺寸井眼长、套管层次多以及火成岩漏失,导致钻井效率低、亟需优化井身结构。采用Drillworks软件模拟了地层三压力剖面,成像测井与电镜扫描认识了火成岩裂缝分布,通过岩石矿物成分与理化性能分析了深部泥岩坍塌机理,通过对比非标套管与钻杆的强度与尺寸分析了管柱匹配性。结果表明全井存在4个不同压力系统,火成岩裂缝纵向分布缝宽0.5-2 mm、微裂缝缝宽2-3μm,易塌泥岩伊蒙混层达70%,蒸馏水作用下线性膨胀率40%-45%,得到了3个必封点与1个风险点;通过配套钾铵基聚磺钻井液体系与漏失补救措施,保障了长裸眼井壁稳定;优选了？139.7mm非标套管,完钻井眼尺寸由114.3 mm扩大至120.65 mm满足使用非标88.9 mm钻杆,将井身结构优化为四级。新结构满足高效钻井需求,缩短钻井周期达125 d。

强交变热载荷下页岩气井水泥环完整性测试

页岩气井大规模水力压裂过程中,因井筒内的温度、压力波动及持续变化、循环加卸载引发的水泥环完整性问题将威胁到井筒的完整性。为了弄清强交变热载荷下水泥环完整性失效机理、避免页岩气水平井大规模压裂过程中水泥环屏障失效,基于自主研发的实验装置对全尺寸实物“生产套管—水泥环—技术套管”组合体在强交变热载荷作用下的密封完整性和力学完整性进行了测试及评价,获得了2种全尺寸水泥环(普通水泥环和高强度水泥环)在3种强交变热载荷作用下(出现间断CO2气泡的循环次数分别为4次和14次,出现连续气泡的循环次数分别为5次和15次,交变热载荷分别为30~120℃和30~150℃)的完整性实验结果。研究结果表明:①交变热载荷对水泥环完整性具有显著的负面影响,并且随着交变温度及温差的增大,表征水泥环密封完整性的热循环次数急剧减少;②表征水泥环与套管间的剪切力、轴向与径向结合强度等界面力学性能指标均随交变温度增加而下降;③水泥环微环隙主要是由套管与水泥环材料之间的不协调变形所致,而交变热载荷诱导的水泥石自身力学性能衰退及损伤在一定程度上加剧了水泥环密封完整性失效。结论认为,该研究成果可以为深部页岩气水平井大规模压裂施工设计提供参考。

高压节流阀流场分析及其结构改进

针对塔里木油田现有节流阀在现场使用过程中频繁出现的阀座刺穿和阀杆断裂等问题 ,对锥形和楔形节流阀 ,用Pro/E软件建立其三维CAD模型 ,通过数据转换 ,调入PhoenicsCFD软件进行流场分析 ,获得了寿命最高的楔形节流阀。通过对楔形节流阀进行结构优化设计 ,得到了最佳结构 (由 2段斜面组成 )的楔形节流阀 ,同时计算出了该楔形节流阀不同开度所对应的压降和流阻系数。油田应用证明 ,楔形节流阀的寿命是锥形阀的 5～ 7倍。

顺北5号断裂带南部压力剖面建立及井身结构优化

顺北5号断裂带南部受断裂构造运动影响,钻井过程中普遍存在恶性漏失、钻井效率低等问题。为此,基于邻井成像测井资料和钻井资料,建立了漏失压力计算模型,得到了顺北5号断裂带南部地层的四压力(孔隙压力、破裂压力、坍塌压力和漏失压力)剖面;根据四压力剖面和钻井技术难点优化井身结构,将侵入体未发育区域原有的五开井身结构优化为四开井身结构,并减小井眼尺寸,缩短了钻井周期;针对侵入体发育区域,设计了地层承压能力强的非常规四开井身结构和缩小井眼尺寸的常规五开专封井身结构,提高了井壁稳定性。现场试验表明:所建漏失压力计算模型的预测准确性较高;应用常规五开专封井身结构后,复杂情况处理时效平均缩短27.8 d,钻井周期平均缩短14.6%。研究和现场试验表明,顺北5号断裂带南部采用优化后的井身结构能够解决钻井过程井漏和钻井效率低的问题,可为复杂地层超深井井身结构设计提供技术借鉴。

二维蒙脱石的制备及环境功能应用

蒙脱石是一种典型的层状黏土矿物,储量丰富、价格低廉,具有良好的离子交换性能和水化膨胀特性,在机械力作用力下易剥离为二维纳米片。剥离后的二维蒙脱石纳米片具有巨大的比表面积和丰富的活性位点,可用于制备先进功能矿物材料。系统梳理了武汉理工大学矿物胶体化学团队近年来在蒙脱石剥离及其二维纳米片功能化应用的研究工作。从宏观和微观分子尺度系统研究了蒙脱石水化膨胀过程及机理,阐述了蒙脱石层间域环境对水化剥离的作用规律,提出了循环冷冻-解冻剥离二维蒙脱石纳米片新方法;构建了蒙脱石纳米片功能化设计及组装调控体系,成功开发了基于蒙脱石二维纳米片的凝胶吸附剂、相变储能材料、阻燃材料、环境催化材料和抑菌材料等先进功能材料,为廉价蒙脱石的高值化、功能化应用奠定了理论和技术基础。

膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是 2 0世纪 90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术 ,在我国还处于理论探索阶段。用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型 ,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值 ,在相同工况下对N 80钢级材料的 2 4 4 .5mm(95/ 8″)套管膨胀至 2 98.4mm(113 / 4 ″)的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析 ,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上 ,得出了膨胀芯头的锥角α取值为 12 .3°时更有利于膨胀套管的膨胀 。

玉北地区钻井难点分析与对策探讨

近年来通过大力进行外围勘探,中石化西北油田分公司相继在玉北等地区实现了油气突破。但是外围地区地质条件复杂,高压盐水层、膏泥岩发育,在钻井中遇到了诸如井壁失稳、套管变形等复杂情况,导致探井成井慢,影响了勘探开发的步伐。文章针对前期钻井实践,全面系统总结了玉北地区的钻井难点,并提出了针对性技术对策。

基于无源可重构智能超表面的室内无线信号覆盖增强

可重构智能超表面(RIS)是一种新型人工电磁材料,可灵活调控电磁波的频率、幅度、相位、极化、传播方向、波形等特性。在无线通信领域,可利用RIS重构无线通信信道,实现无线信号的盲区覆盖,提高通信质量。首先,概述了RIS技术的发展和研究现状,分析了RIS的关键技术和应用场景。然后,提出了一种新型无源RIS,通过无源编码和拼接原理实现了RIS口径可重构和波束可重构特性,具有低成本、低功耗、低复杂度的优点。最后,在实际室内环境下进行了基于无源RIS的室内无线信号盲区覆盖增强实验。通过仿真与实测对比,证明了无源可拼接超表面在无线通信补盲场景应用中的有效性。此外,针对5G/6G毫米波通信,设计了双层十字交叉振子无源RIS,应用到室内典型的L形走廊场景,验证了无源RIS对室内无线信号覆盖的增强效果。

高职计算机专业课程体系改革的实践探索

高职院校承担着重要的人才培养任务,高职计算机专业对于学生的素质提出较高的要求,学生必须要掌握专业的理论知识和扎实的实践能力才能在未来的就业中具备强大的竞争力。在互联网无处不在的今天,计算机发挥的作用越来越大,各大企业对于计算机人才的需求也会越来越高,高职计算机专业课程必须要进行有效的改革,这样才能进一步提高学生的实践能力,使其掌握更多的专业知识,达到学以致用的目的。