致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验研究

为了探讨加砂压裂技术在白云岩储层改造中的适应性,开展了致密白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力实验,分析不同因素对加砂压裂裂缝导流能力的影响。实验结果表明,影响白云岩储层加砂压裂裂缝导流能力因素依次为支撑剂粒径、铺砂浓度、加砂模式、铺砂方式、支撑剂强度。对比单一支撑剂类型,混合支撑剂铺设时可以获得较好的导流能力,且粒径越大支撑剂占比越高,导流能力表现则越好。脉冲加砂模式下的裂缝导流能力变化波动较大,但是同样可以满足白云岩储层改造的裂缝导流能力。结合压裂施工效果和经济成本,优选支撑剂强度为69 MPa,平均铺砂浓度为1.8 kg/m^(2)的加砂参数即可满足白云岩储层现场加砂压裂的需要。白云岩储层由于杨氏模量高、闭合应力大,所以缝宽较小,而通过实施脉冲加砂模式则可以一定程度降低加砂压裂过程中的砂堵风险。

考虑转化率的亚硝酸钠与氯化铵体系反应动力学

针对现有未考虑反应物转化率的NaNO_(2)/NH_(4)Cl反应动力学方程难以有效预测生热/生氮气情况的问题,运用实验测试分析方法探究氮气生成反应的H^(+)浓度界限、反应转化率及其变化规律;采用灰色关联分析法研究各因素的影响程度;利用牛顿-拉斐逊迭代方法计算引入反应转化率的反应动力学参数,探讨生热/生氮气反应的预测方法。结果表明:NaNO_(2)/NH_(4)Cl体系氮气生成反应的H^(+)浓度界限为c_(H^(+))≤0.0225 mol/L(或pH≥1.65),且氮气生成反应转化率随着反应物和H^(+)浓度的增大,温度的升高而增大,其关联性最高的反应物浓度的关联度为0.8;考虑反应转化率的NaNO_(2)/NH_(4)Cl体系反应动力学方程为dηd t=4.74×10^(4)e^(-3389/T)c^(1.545)_(H^(+))c^(1.346)c_(0)(1-η)2.346或(1-η)^(-1.346)-1/1.346=4.74×10^(4)e^(-3389/T)c^(1.545)_(H^(+))c^(1.346)0_t,η<1,可有效、便捷地进行生热/生氮气反应预测。

压裂实验仿真平台构建

压裂实验仿真平台主要由仿真实验设备和仿真软件系统两大部分构成,以压裂试循环实验为例,介绍利用该仿真平台实现压裂实验的仿真。该平台具有操作安全,结果演示形象生动的特点,激发了学生学习的积极性,提高了压裂实验的教学效果,提升了石油工程专业的学生的压裂操作技能。

基于BP网络分析大牛地气田山西组气井压裂效果影响因素

影响大牛地气田山西组气井压裂效果的因素繁多,且之间的关系十分复杂。利用高精度拟合的BP网络预测模型,获得了压裂效果影响因素的影响程度如下:泥质体积分数(13.30%)、加砂强度(9.47%)、含气饱和度(8.12%)、砂体厚度(8.12%)。运用BP网络分析结果优选2口井进行压裂增产,增产效果分别为61.09%、59.75%,表明BP网络分析计算结果可为压裂井层的优选、压裂施工设计与优化提供了可靠的依据。

压裂支撑剂运移和铺置虚拟仿真装置的应用

压裂支撑剂运移和铺置虚拟仿真装置优化整合了压裂实验仿真平台,可让学生进行综合设计型和"前瞻后拓"型实验项目的实验,并借助中国石油大学国家级实验教学示范中心的"杠铃式"双向教学体系,以及"开放式、分散式、预约式、自助式"于一体的实验教学模式,促成了压裂理论学习、室内实验与矿场实践有机结合,真正程度上建立了产学研的深度融合。此实验装置有助于培养、锻炼学生建立起立体化的工程实践思维,也有助于教师进行科研与技术创新。目前该套实验装置已在本科生实验教学和实习、实训、实践环节中得到充分应用,收效明显。

压裂、酸化实验教学实训平台的建设

针对压裂、酸化工艺具有复杂性、规模宏大、高成本、高危险性的问题,研制了压裂、酸化实验教学实训平台。该平台主要由压裂车组和地面设备两大部分组成,可进行压裂、酸化现场施工工艺、酸化压裂车、混砂车、压裂故障的演示和实训操作等。利用该实验教学平台,使现场实习室内化,使学生亲身体会压裂、酸化的施工现场,又可以动手操作,培养动手能力,同时免除现场参观的不确定性。

标准岩心尺寸人工缝网模具的研制

对比分析Warren-Root、HFN、DFN等离散缝网模型,运用三维绘图软件UGNX设计开发标准岩心尺寸人工缝网模具,制备了裂缝不同交叉角度人工缝网岩心,实验研究了交叉角度对缝网导流能力影响.结果表明:人工缝网模具所制备的缝网岩心有效解决现有缝网导流室存在的问题,对测试设备适应性强,易制备;提出了一种科学可行的缝网导流能力计算方法;裂缝交叉角度对缝网导流能力几乎没有影响,可用不同宽度且正交的垂直平面裂缝模拟更加复杂缝网.该研究结果为室内研究缝网导流能力提供一种新方法.

致密砂岩裂缝型油气藏岩心人工裂缝制备方法

岩心的人工造缝技术是模拟致密砂岩裂缝型油气藏储层特征有效方法。依据岩石裂缝形成发展趋势与岩石破坏机理相似特性,对岩心进行不同方式的破坏产生不同形式的裂缝,运用刀刃径向拉伸和径向共轭剪切破坏可制备出具有一条贯穿裂缝的岩心。运用轴向集中应力径向拉伸破坏,通过监测差应力的大小和方位,控制裂缝的扩展和裂缝网络的形态,达到制备出具有多条非贯通裂缝的岩心。人工裂缝制备方法,对于推动致密砂岩裂缝型油气藏岩心室内分析技术的发展具有重要的意义。

互动式教学在压裂、酸化实验教学中的建立

目前,由于石油类专业的实践教学环节薄弱,专业课程的实践教学不理想,因而石油类专业的大学生缺乏专业能力和实践能力,导致大学生的就业力不足。中国石油大学压裂、酸化实验室的互动式教学模式利用先进的多媒体教学手段,实现了教与学双方的沟通,激发了老师和学生双方的主动性,不仅提高实验教学的效果,也提高了学生的就业力。

一种缝网结构可变的支撑剂运移模拟装置

由于体积压裂改造体积表征的局限性,复杂裂缝网络中支撑剂运移和分布的实验研究相对较少。基于DFN(离散化缝网)模型和HFN(线网)模型这2种主要体积压裂缝网理论模型,结合实验装置研制的便利性与可操作性,利用耐压(2MPa)有机玻璃板研制了一套缝网结构可变、可视化的长方体状复杂缝网模拟装置。该装置能进行“-”、“T”、“+”、“TT”、“TF”、“H”型等不同缝网结构的支撑剂运移和分布规律的模拟。实际应用结果表明,支撑剂在复杂裂缝网络交叉节点处会出现分流,呈现出“突降”的砂堤形态;支撑剂在缝口附近次生裂缝的分流,会呈现出“斜坡状”的砂堤形态。该装置的模拟实验有助于体积压裂理论的进一步发展,也为体积压裂加砂方案的优化提供了一定的实验技术基础。

大牛地山西组气井压裂效果影响因素研究

影响大牛地山西组气井压裂效果的因素繁多,且之间的关系十分复杂。如何确定压裂效果影响因素的影响程度及主次顺序是一个迫切需要解决的问题。利用高精度拟合的BP网络预测模型,获得压裂效果影响因素的影响程度。研究结果表明:大牛地山西组气井的压裂效果影响因素按影响程度大小顺序依次是:泥质含量(13.30%)、加砂强度(9.47%)、含气饱和度(8.12%)、砂体厚度(8.12%)。现场应用效果表明,BP网络分析计算结果可为压裂井层的优选、压裂施工设计与优化提供了可靠的依据。

滑溜水摩阻影响因素实验研究

如何优化施工参数降低施工摩阻带来的不利影响是保障压裂施工成功的关键。依照实验相似原理,运用大型流动回路摩阻测试装置测试10m管路(Φ=30mm)两端不同施工参数下的压差,并采用正交实验和灰色关联分析方法研究施工参数对管路摩阻的影响程度。研究结果表明:当排量增至8m^3/h时,压差增幅为2.43kPa/m。砂比增加至10%,压差增幅0.19kPa/m。粘度增至17.4mPa·s,压差降幅为0.18kPa/m。施工参数对摩阻的影响程度由大到小依次是排量、砂比、粘度。研究结果为现场施工如何优化施工参数,降低施工摩阻提供实验依据。

同心管侧向对流式气液混合器设计与实验

气液混合器是保障室内用空气、水成功模拟气、油生产过程中流型的关键设备。本文理论分析了空气与水的混合,对比研究了常用的三类混合器的结构和混合方式,基于井筒油气两相流实验教学装置的特点,运用三维绘图软件UG NX,设计了一种多孔喷管和四通在同一中轴线的同心管侧向对流式混合器,利用求取气泡最大比表面积的方法,获得最优的结构参数,利用高速摄像机开展流型测试。结果表明:该混合器结构简单、混合面积达6 152 mm^2,气泡最大比表面达0.94 mm^2/mm^3,在0~250 L/h气体流量范围内可获得稳定的泡流,在300~800 L/h气体流量范围内可获得稳定的段塞流,方便学生操作和进行流型学习;利用气泡最大比表面积法优化气液混合器结构是可行和可靠的,可推广应用。

压裂井下工具现代教具的应用

该文针对传统压裂工具模型教具学习不灵活、动态演示功能不强的问题,运用Flash技术开发K341封隔器、喷砂器等压裂井下工具的现代教具,其形象、逼真、生动、学习方便的特性,有效地提高了学生对常用压裂工具内部结构和工作过程、压裂施工管柱的组配方式的学习效果,增强了学生的学习兴趣,激发了学生的探究精神,切实提升了学生的工程实践能力,获得了良好的实验教学效果。

泡流型态模拟用气液混合器设计与实验研究

在理论分析空气与水的混合以及对常用气液混合器结构和混合方式对比分析的基础上,运用三维绘图软件UG NX,设计四通与多孔喷管组成的同心管结构,采用气泡最大比表面积+二维流体体积(2D-VOF)组合计算方法,优化多孔喷管参数,研制出一种可模拟稳定泡流的新型气液混合器,并利用高速摄像机分析该混合器流型模拟效果。结果表明:该混合器在0~250 L/h气体流量下可获得稳定的泡流型态;气体流量增大至300 L/h时,实现泡流到段塞流转变,气体流量增大至800 L/h时,实现段塞流到过渡流转变,不影响其他流型模拟,提升了实验效果。

新型低伤害压裂液体系的室内研究

水力压裂技术被广泛用于提高低渗透储层的产能,但由于压裂液不溶物的滞留,破胶残渣等因素,降低其增产的效果。从降低不溶物的含量、优化破胶效果、提高返排效率3个方面进行增稠剂、交联剂、添加剂的优选实验,利用配方设计实验进行配比优化,优配出一种新型低伤害压裂液体系配方:0.40%改性小分子植物胶+0.3%防膨剂+0.5%发泡剂+0.5%助排剂+清水;交联剂:有机硼交联剂;交联比:100∶0.7。结果表明,新型低伤害压裂液具有流变性能好、悬砂能力强、易返排、岩心伤害低等特点。

滨南稠油的粘度和流变特性对举升和输送的影响研究

利用旋转法测定滨南稠油油样粘温特性及其流变特性。研究结果认为:滨南采油厂的稠油胶质、沥青质含量高,粘度高,属于非牛顿流体的宾汉姆流型,流变特性遵从宾汉姆方程τ-τy=ηγ;在举升和输送过程中,维持井筒和管线温度50℃左右即可,并且可以忽略流速对其影响。

支撑剂在复杂缝网中的沉降运移规律研究

为研究体积压裂过程中支撑剂在复杂缝网中的沉降运移规律,以离散化缝网模型为基础,应用复杂缝网模拟实验装置对6种结构缝网进行支撑剂沉降运移规律实验。结果表明:距井筒较近的节点,主裂缝砂堤形态垂直高度上出现"突变"现象,而较远节点,未出现"突变"现象;不同结构缝网,支撑剂在主裂缝中运移距离大小依次为:"一"型结构缝网、"T"型结构缝网、"H"型结构缝网、"TF"型结构缝网、"双T"型结构缝网、"十"型结构缝网;距离井筒较近的次生裂缝中,砂堤形成过程是携砂液携砂作用和支撑剂重力共同作用的结果,而距离较远的次生裂缝中砂堤形成过程中支撑剂的自身重力起主要作用。

水力压裂单缝中常用压裂液携砂性能评价

水力压裂是油气藏增产的一项重要技术手段,其目的是在地层内形成一条高导流能力的填砂裂缝,支撑剂在裂缝中沉降所形成的砂堤形态决定着压裂增产效果。针对中国理论研究较多但实验研究缺乏的现状,利用大型可视裂缝模拟装置进行支撑剂沉降模拟实验,通过对比分析砂堤形态以及支撑剂颗粒的沉降速度与水平运移速度,对现场常用的滑溜水、线性胶、纤维和交联4种压裂液进行携砂性能评价。结果表明:滑溜水压裂液形成的砂堤短而高,其携砂性能最差;交联压裂液形成的砂堤长而低,且最平缓,携砂性能最好;线性胶压裂液与纤维压裂液携砂性能介于两者之间;支撑剂颗粒在4种压裂液中的水平运移速度分别占液体流速的78%,85%,91%和95%,沉降速度由高到低分别为滑溜水压裂液、线性胶压裂液、纤维压裂液和交联压裂液。因此现场应根据储层的实际情况以及所需裂缝的类型选择合适的压裂液。

石油工程专业大学生工程实践与创新能力培养途径改革

以"提高大学生的工程实践能力与创新能力"为目标,对大学生工程实践和创新能力的培养途径进行改革与探索。通过构建室内实验与矿场实践相结合的双向实践教学体系,开展实验教学组织和管理模式、实验教学模式、实验教学内容、实验教学考核方式、大学生课外科技活动形式与内容等改革,形成了学生自主学习、自主实验的良好局面,培养学生的工程实践能力与创新能力,并在实践过程中取得丰硕的成果。