高温高压高产斜井油管柱摩擦磨损失效机理研究

针对高温高压高产(三高)气井油管柱磨损失效问题,采用微元法、能量法结合哈密顿原理建立了油管柱非线性流致振动模型,模型考虑了井眼轨迹变化、井筒温度压力变化和套管接触碰撞等因素,通过开展油管柱振动模拟试验验证了模型的正确性和有效性。基于White-Fleisher磨损理论,提出了三高气井油管柱磨损量和磨损深度计算方法,试验测定了油管柱摩擦因数和磨损效率,在此基础上,系统分析了产量、井斜角、井段长度、封隔器位置和扶正器位置对油管磨损特性的影响规律,提出了现场油管柱防磨、减磨方法,即:随产量的增加,管柱磨损寿命呈现降低的趋势,且存在一个突变产量,现场配产设计时,采用提出的分析方法确定突变产量,使现场配产远离突变产量;井眼轨迹设计时,尽量减小直井段长度,增加造斜段长度和稳斜段井斜角,提高油管寿命;封隔器和扶正器设置都存在一个最优位置,此位置与井身结构、管柱结构的因素有关,需采用提出的分析方法确定最优位置,指导井下工具的设计。研究成果可有效提高三高气井油管柱的使用寿命。

南海超高温高压气井裸眼完井测试关键技术

南海莺琼盆地超高温高压区块油气资源潜力巨大,随着超高温高压区块勘探力度的逐步加大,海上超高温高压气井裸眼完井测试的需求逐渐上升。目前海上超高温高压气井的裸眼完井测试存在巨大的风险和挑战:高密度测试液清喷困难,极端条件下易造成测试液稠化沉淀堵塞测试管柱;超高温高压测试条件下,测试管柱配置较为复杂,同时管柱伸长量设计不合理,存在测试工具失效的风险;井壁岩石不稳定性风险较高,存在着井壁坍塌、地层出砂、埋卡封隔器等风险。为解决上述难题,自主研发了一套适用于海上高效勘探开发的超高温高压气井裸眼完井测试关键技术:研发了沉降稳定型测试液,通过在原完钻钻井液基础上添加抗高温降滤失剂和增加石灰含量增强沉降稳定性能;在常规测试管柱的基础上增加RD循环阀和选择性测试阀并合理计算测试管柱的伸长量,优化设计了测试管柱结构;合理优化海上平台的测试管线流程和装置布局,有效降低了测试过程中的风险;考虑测试过程中井壁不发生剪切破坏的前提下,制定了合理的测试压差和测试时间。该技术在南海超高温高压气井DF13-Y-Y井中进行了现场应用并取得了圆满成功,为后续海上超高温高压井的裸眼完井测试积累了宝贵经验。

文昌13-1油田水平井砾石充填防砂工艺优化与实践

水平井砾石充填防砂是近年来为延长水平井防砂有效寿命而发展起来的一种新工艺,该新工艺的优化和实施是一个系统工程,它与油藏开发、钻井及完井设计方案的优化和有关工艺技术措施的配套密切相关。在文昌13-1油田A6h、A8h、A3h三口水平井砾石充填防砂作业中,通过控制影响水平井砾石充填防砂工艺实施效果的主要环节,包括井壁稳定性控制、油气层钻开液选择、水平井轨迹和质量控制、砾石携砂液漏失量控制、砾石充填泵送方案设计和油层保护控制等工艺环节,取得了很好的防砂效果和油田开发效益。文昌13-1油田水平井砾石充填防砂的成功经验可为其他油气田水平井防砂方案设计提供参考。

出砂气藏水平井筛管冲蚀损坏机理及抗冲蚀能力的提高

为了解决出砂气藏水平井存在的筛管冲蚀问题,针对常用的多层滤网复合精密筛管,利用创新研制的水平井筒封闭空间筛管冲蚀模拟系统,开展了筛管冲蚀损坏机理及规律实验。实验结果表明,气体携砂条件下的多层金属滤网复合筛管冲蚀破坏分为保护罩正面啃噬以及侧向滤网冲蚀损坏2种机理。交错冲缝式的外保护罩正面抗冲蚀能力较强,但侧向抗冲蚀能力极弱。筛管金属滤网介质的冲蚀损坏速度约是外保护罩的2~3倍。另外,基于冲蚀机理提出了新型双层弧形交错互补冲缝的结构,研究构建了非均质气藏水平井高冲蚀风险位置识别方法,以及分级、分段提高全井段管柱抗冲蚀能力的优化设计。新型高抗冲蚀能力外保护罩在兼顾经济性的同时,为出砂气藏水平井的防砂管柱冲蚀问题提供了可靠易行的解决方案,一定程度上提升了天然气藏防砂管柱的服务期限和开发效果。

探索高温高压高产气井13Cr-L80油套管磨损规律的正交试验分析

针对南中国海高温高压高产(三高)气井流体诱发油管柱振动引起的磨损失效问题,借助UMT-TRIBOLAB往复式摩擦磨损试验机,开展13Cr-L80油套管磨损正交试验,采用极差分析法和方差分析法,探讨作业参数对油管磨损量和摩擦系数的影响规律。研究发现:(1)油套管磨损形式以磨粒磨损和黏着磨损为主,局部出现微小的腐蚀磨损;(2)影响油管柱(以下均简称油管)磨损量的显著性顺序为:接触载荷>往复行程>摩擦频率>完井液密度>磨损时间,影响油管摩擦系数的显著性顺序为:往复行程>完井液密度>摩擦频率>接触载荷>磨损时间;(3)油管磨损量随接触载荷和滑移行程的增加而不断增加,而摩擦系数受接触载荷变化的影响不太明显,但随完井液密度的增加,油套管磨损量和摩擦系数发生显著降低;(4)现场作业时,降低油套管的接触载荷和油管柱的振动频率、减小油管的纵向振动位移和增加完井液密度,能够有效提高三高气井油管柱的服役寿命。

多层滤网机械防砂完井筛管动态腐蚀试验研究

针对机械防砂筛管腐蚀寿命预测方法尚未形成的问题,采用防砂筛管动态腐蚀评价系统,模拟南海某高温高压气藏条件,对多层滤网机械防砂完井筛管的基管、挡砂介质和外保护罩组件进行了动态腐蚀试验评价,使用平均腐蚀速率评价法对腐蚀性能进行数据分析和评价,建立了多层滤网机械防砂完井筛管腐蚀寿命预测方法。研究结果表明:在CO2分压1.5 MPa、温度160℃及Cl^-质量浓度6400 mg/L的气水腐蚀环境中,筛管不同组件的腐蚀速率有较大差别,基管的腐蚀速率最大,外保护罩次之,两者均为中度腐蚀,挡砂介质腐蚀速率最小,为轻度腐蚀;当CO2分压在0.0~5.0 MPa内增大时,腐蚀速率增长缓慢,当CO2分压超过5.0 MPa后,腐蚀速率随分压增长迅速;虽然挡砂介质腐蚀速度最慢,但由于其较细的金属丝交错结构,导致其寿命最短;CO2分压在1.5~14.5 MPa范围内,筛管总体寿命为5~24 a,平均为10~15 a。研究结果可为高温高压气藏机械防砂完井筛管的寿命预测提供参考。

水循环充填表皮系数研究

水循环充填在油气井防砂方面得到了广泛的应用,充填效果评价是充填施工的重要理论依据。文中从砾石充填防砂井的基本渗流规律出发,将流量的自动分配引进入近井各个阻力区,仔细剖析每个阻力区的流速变化,采用压降的形式,推导出了射孔炮眼穿出钻井污染带与未穿出时,污染带与炮眼内流动的层流表皮和紊流表皮。通过计算结果与数值解的对比,反映了本文表皮形式的合理性,可为设计水循环充填提供理论上的依据。

涠洲12-1油田中块低压储层保护研究

通过分析和评价涠洲12-1油田中块原修井液对储层产生损害的影响因素,确定了防止储层损害的有效措施和方法,即通过在修井液中加入表面活性剂CZZ和WPD来降低水锁产生的损害,并评价了2种表面活性剂降低油/水界面张力的能力、配伍性、抗温性以及乳化性。同时对易漏失的低压储层开展了改进型修井液技术研究,包括暂堵剂的优选、性能评价、储层保护研究、解堵试验评价、与地层流体配伍性评价和现场施工工艺研究,并提出了解除损害的有效方法。

高产气井油管柱双重非线性流致振动模型研究

针对高产气井流体流动诱发油管柱振动引起的破坏问题,采用微元法、能量法结合哈密顿变分原理建立油管柱纵横向耦合非线性流致振动模型,基于弹塑性体接触碰撞理论,建立油套管非线性接触碰撞模型,并将其引入流致振动模型中,得到高产气井油管柱双重非线性流致振动模型。采用有限元法和Newmark-β法求解油管柱的双重非线性流致振动模型,与文献的实验数据和只考虑接触碰撞单非线性模型计算结果对比,验证了本文所建立的油管柱流致振动模型的正确性和优越性。根据现场高产气井参数,采用相似原理,开展了气井油管柱流致振动模拟试验,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,再次验证了油管柱双重非线性流致振动模型的正确性。所建立的非线性流致振动模型可为高产气井油管柱安全设计提供有效的分析工具。

南海高温高压气藏机械防砂筛管动态腐蚀评价实验研究

机械防砂筛管腐蚀寿命评价及筛管评价优选对于高温高压气藏尤为重要,目前以静态金属挂片腐蚀实验为主要手段的筛管腐蚀评价难以适应气藏的动态生产条件。针对该问题,利用防砂筛管动态腐蚀评价系统,基于南海某高温高压气藏温度、压力和流体条件,对典型的机械防砂筛管的基管、挡砂介质(多层滤网、烧结纤维、绕丝筛板、泡沫金属镍)和外保护罩组件进行了动态腐蚀评价实验。结果表明:典型高温高压气藏条件下,N80钢基管为中度腐蚀,深度腐蚀速率为0. 073 8 mm/a,316L钢多层滤网挡砂介质为轻度腐蚀,深度腐蚀速率为0. 017 4mm/a,304钢外保护罩腐蚀程度介于两者之间,深度腐蚀速率为0. 029 3 mm/a;筛管各组件的质量腐蚀速率随CO2分压增大而加快,三者的质量腐蚀速率在CO2分压超过7. 0 MPa后差异更明显;各组件质量腐蚀速率随温度升高先上升后下降,在温度为120~140℃时达到最高质量腐蚀速率;水气比增加会加快腐蚀。多层滤网、绕丝筛板、烧结纤维和泡沫金属镍4种典型的挡砂介质的深度腐蚀速率分别为0. 017 4、0. 030 6、0. 010 5、0. 005 8 mm/a,差异明显。延长筛管腐蚀寿命的主要途径为选择合适的筛管类型和介质类型、优化筛管结构参数、改变外保护罩和基管的材料等。动态腐蚀寿命评价方法为不同油气储层的机械防砂筛管及井下工具的腐蚀评价和寿命预测提供了更加可靠的手段。

高温高压高产气井油管柱三维非线性流致振动模型

针对高温高压高产(三高)气井流体诱发油管柱振动失效问题,采用微元法、能量法结合哈密顿原理,考虑了油管自重、井眼轨迹变化、井筒温度压力变化、油套管接触碰撞等因素,建立了三高气井油管柱三维非线性流致振动模型。采用拉格朗日和三次埃尔米特函数离散控制方程,并使用增量形式的Newmark‑β和Newton‑Raphson联合迭代求解离散后的控制方程。根据中国南海三高气井参数,采用相似原理,设计了油管柱流致振动模拟试验装置,测得油管柱振动响应数据,与理论模型计算结果对比,验证了振动模型的正确性。采用实例井参数,分析了油管柱振动特性,结果表明,上部油管三维空间横向振动明显,而中下部油管长时间紧靠于套管壁上发生振动,导致下部油管易发生纵向和横向的磨损,同时油管纵向振动出现混沌现象,且中下部位置油管混沌现象最明显,因此,现场设计人员需重点关注下部油管柱的安全性。

高产气井用13Cr-L80钢油管的磨损性能

采用往复式摩擦磨损试验机对13Cr-L80钢油管和套管进行往复磨损试验,研究了接触载荷(50,100,150,200,250 N)、往复行程(2,4,6,8,10 mm)、往复频率(0.6,0.9,1.2,1.5,1.8 Hz)以及完井液密度(1.0,1.1,1.2,1.3,1.4 g·cm^(-3))对油管磨损性能的影响。结果表明:随着接触载荷、往复频率和往复行程的增加,油管的磨损量增大,摩擦因数和磨损率变化不大;随着完井液密度的增加,磨损量和磨损率均降低,摩擦因数先降低,当完井液密度增大到1.2 g·cm^(-3)时趋于稳定;在试验条件下,随接触载荷、往复频率及完井液密度的增加,油管的磨损方式均由磨粒磨损转变为黏着磨损,不同往复行程下油管的磨损方式均为黏着磨损。

海上浅层压力衰竭储层长水平井裸眼砾石充填防砂实践

南海西部海上D气田新增三口长水平调整井均采用裸眼砾石充填完井。三口调整井开发层位浅,水平裸眼段长,破裂压力低,砾石充填作业主要面临着充填压力窗口窄的难题,同时由于储层井眼轨迹复杂,防砂筛管下入摩阻大,且储层存在压力衰竭,易发生井漏,进一步增大了砾石充填作业的难度。针对这些难题,现场通过优化防砂筛管送入管柱组合及钻井液润滑性能,保障筛管下入到位;使用低密度充填陶粒、高导流性优质筛管、优化冲筛比,显著降低了充填压力及提高了充填效率;最后,应用承压高、易返排、易破胶的完井液,防漏及储层保护效果好,形成了一套海上浅层压力衰竭储层长水平井裸眼砾石充填防砂工艺,可为类似油田开发提供借鉴。现场三口井砾石充填防砂作业均顺利完成,无井漏发生,三口井测试产量整体超配产要求。其中一口井水平段充填长度达到1 104 m,创造了国内海上水平井裸眼砾石充填长度记录。

东方1-1气田完井技术及其研究展望

莺歌海盆地东方1-1气田产层——莺歌海组具有中低渗透率砂岩气层的特征,易受到水敏、水锁及微粒运移损害。通过开展钻完井液体系研制、生产管柱结构优化以及完井工艺措施研究等科研攻关和实践,形成了以进攻性隐形酸完井液储层保护技术、水平井防砂控水技术、动态监测技术、水平井筛管和尾管固井联作技术及安全控制与完井管柱优化等为核心的高产水平气井安全、高效开发的完井技术体系。开发井的产能都达到了开发方案中的配产要求,有效地保证了东方1-1气田顺利投产和向下游稳定供气。同时,针对下一阶段开发目标黄流组,也提出了高温高压完井、低孔低渗储层保护、提高单井产量等关键技术的攻关研究方向。

测试管柱伸出长度对清井携液效率的影响分析

裸眼测试时,最优测试管柱伸出长度难以确定,伸出长度不当会导致清喷携液耗时过长,井底积液等问题。为此,采用CFD软件中的多相流模型和VOF模型建立了裸眼清喷仿真模型,分析了不同测试管柱伸出长度对携液效率的影响,给出不同排气量下的气液组分云图,讨论了测试管柱伸出长度和排气量的变化对携液效率的影响。分析结果表明:在低排气量下,随着测试管柱伸出长度的增加,清喷携液效率越高,井底积液越少;随着排气量的增加,当排气量超过临界携液排气量,由于湍流作用的影响,测试管柱的加速作用并不稳定,测试管柱内存在低于裸眼井段内速度的流体质点,并且裸眼井段与测试管柱间隙之间速度极小,速度大多为0,测试管柱伸出量对清喷携液效率的影响会越来越小。所得结果可为高温高压井裸眼测试提供理论指导。

海上压力衰竭储层长水平井砾石充填泥饼性能研究与应用

泥饼承压及抗冲刷能力是压力衰竭储层砾石充填作业成功的关键因素。南海西部A气田压力衰竭储层长水平井砾石充填具有充填窗口小、充填压差高、充填时间长等特点。前期使用的无固相钻井液(PRD)形成的泥饼承压能力低,无法满足长时间砾石充填冲刷。针对PRD钻井液泥饼面临的问题,室内对PRD钻井液进行了改良,增强了泥饼承压能力,并对改良型PRD钻井液防漏能力、泥饼抗砾石充填液冲刷能力及泥饼破胶后储层保护能力进行研究。实验结果表明改良型PRD钻井液具有较强的堵漏性能;充填速度、砂比对泥饼影响较小;充填压差对泥饼影响较大;泥饼容易破胶,不会对储层油气通道造成堵塞,储层保护效果好。现场使用改良型PRD钻井液,A气田三口长水平井砾石充填作业均顺利完成,无漏失发生,三口井测试产量整体超配产要求。

信息技术教学对学生创新思维能力的培养机制研究

一、信息技术教学的发展现状从本质上来讲,信息技术的教育过程应当具有相当高的综合性。一方面,学生应当通过动手实践,达到信息技术教学的基本要求,同时对信息技术有相当程度的认识与掌握;另一方面,则要注重学生的创造过程。