井下油水分离装置现状与展望

油田进入开发中后期,采出液含水率急剧上升,如何降低含水率并提高采收率是开发后期需要解决的首要问题。井下油水分离技术利用水力旋流技术、重力分离技术或其他油水分离工艺实现在井下对采出液进行预分离,从而采出较低含水率的油水混合液,此项技术对于高含水油田具有很大应用前景。通过对井下油水分离装置的研究现状进行简要分析与总结,并指出目前井下油水分离装置存在的问题与挑战,同时做出展望,为其发展提供一定的参考。

裂缝扩展与输砂动态耦合的缝内支撑剂铺置特征

裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合是目前水力压裂数值模拟技术面临的挑战之一。为了探究页岩动态裂缝缝内支撑剂铺置特征,基于三维离散元方法,建立考虑层理的页岩储层裂缝扩展与支撑剂运移动态耦合数值模型,分析了不同支撑剂粒径、支撑剂密度、压裂液黏度和支撑剂注入方式下的裂缝扩展与支撑剂铺置规律。研究表明:粒径越小,支撑剂铺置范围越广,铺置越均匀,粒径为150μm的支撑剂的铺置面积与铺置效率是粒径为600μm的支撑剂的1.8倍;支撑剂密度不是影响裂缝扩展和支撑剂运移的主要因素;压裂液黏度越高,裂缝面积和铺置面积越小,铺置效率越高,黏度从1 mPa·s增至15 mPa·s,裂缝面积减少45%,铺置面积减少34%,铺置效率增大12%;支撑剂注入方式为阶梯注入时,压裂液造缝与携砂效果最好。该研究成果可为页岩储层有效改造提供理论指导。

套管固井滑套工具现状及发展趋势

非常规油气资源丰富,开发潜力巨大。但因其渗透率低、渗透阻力大导致水平井单井产量低,难以满足经济开发要求。为提高储层改造效率实现有效增产,中外形成了水平井分段压裂的主体技术。作为水平井分段压裂的新兴技术,套管固井滑套分段压裂具有井眼适应性强、过流面积大、适合大排量压裂的优点。概述了各类套管固井滑套分段压裂工具现状,指出了工艺技术背后的缺陷与难点。通过对各类工具优缺点对比分析,提出了套管固井滑套未来的发展建议。

页岩气井液岩相互作用机理与焖井制度研究进展

页岩气生产实践表明,压裂作业结束后焖井能显著提高气井初期产量,但面对特定情况如何制定科学的焖井制度,缺乏对现有文献的全面回顾和总结。基于国内外学者在页岩气井焖井期间液岩相互作用对储层的改造和损害机理、模型和影响因素等方面的研究成果,总结了液岩相互作用机理和现有焖井制度,结果表明,储层条件下液岩相互作用是焖井增产的本质,液岩相互作用程度是制定焖井制度的关键。焖井期间液岩相互作用对储层兼具改造和损害作用,对储层的改造包括微裂缝的萌生扩展和气液渗吸置换;对储层的损害包括固相堵塞和压裂液侵入引起的水相圈闭,建立液岩相互作用与储层有效孔隙结构参数之间的未知桥梁是研究焖井制度的关键。针对目前制约液岩相互作用研究的跨尺度和高度非线性问题,提出了基于分子动力学的有效裂缝刻画模型和工业级人工智能页岩气井焖井优化模型。

蓬莱天然气区酸蚀裂缝导流能力实验研究

采用蓬莱天然气区沧浪浦组和茅口组碳酸盐岩全直径岩心,钻取和剖切标准岩心构建缝宽1 mm裂缝进行室内实验,分析了不同酸压工艺对壁面溶蚀效应的影响,分析了酸液类型、酸液用量、注入级数以及闭合压力对酸蚀导流能力与导流能力衰减率的影响规律,并评价了不同溶蚀壁面粗糙度值对导流规律的影响。研究结果表明:相比单一酸液1级交替注入,自生酸和胶凝酸组合具有更强的溶蚀效应,非均匀刻蚀程度和酸蚀导流能力更大。对比不同液量的自生酸和胶凝酸组合3级交替注入,随胶凝酸液量的增加,非均匀刻蚀程度增大,初始导流能力增大,初始导流能力衰减率减小;随自生酸液量的增加,非均匀刻蚀程度增大,初始导流能力减小,初始导流能力衰减率增大;随粗糙度值增大,初始导流能力增大,初始导流能力衰减率增大。随闭合压力增大,胶凝酸用量越多和自生酸用量越少,始终保持更大的导流能力。因此该研究成果在优化酸化压裂施工设计和提高现场施工效果方面具有一定的参考价值。

基于离散元法的压裂裂缝特征研究

为了探究弱面发育页岩压裂裂缝特征,基于三维块体离散元方法,建立考虑层理弱面和天然裂缝弱面的页岩储集层压裂裂缝扩展模型,分析了不同施工排量、压裂液黏度、层理抗拉强度和天然裂缝内聚力下的压裂裂缝特征。研究表明:高排量泵注和高压裂液黏度能够减少近井筒层理对水力裂缝的限制,增加水力裂缝穿层能力,当压裂液黏度达到10 mPa·s时,水力裂缝能够连续穿过6条层理;与天然裂缝连通的层理,其抗拉强度不是影响自身开启的主要因素;天然裂缝内聚力越大,其抗剪强度越大,开启程度越低。当井筒周围发育层理和天然裂缝时,通过提高前置液阶段排量、增大压裂液黏度,可以促使水力裂缝充分延伸;对于容易形成简单双翼裂缝的页岩储层,在前置液阶段泵注适量酸液,可以溶解天然裂缝填充物,从而达到降低天然裂缝内聚力,增加其开启程度,提高裂缝复杂度的效果。

页岩层理弱面对裂缝穿层扩展的影响数值模拟研究

层理弱面是影响页岩油气水力裂缝穿层扩展的关键因素之一,而层理弱面强度主要由黏结强度、内摩擦角以及抗张强度决定。为探究层理弱面对水力裂缝穿层扩展的影响机理,基于三维块体离散元法建立了含层理弱面页岩压裂数值模型,研究了黏结强度、抗张强度以及内摩擦角对水力裂缝穿层和裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明:层理黏结强度对水力裂缝穿层扩展存在显著影响,黏结强度较低时水力裂缝主要为横向扩展,并伴随着较大的层理激活程度;而高黏结强度下水力裂缝穿层能力较强,主要呈近圆形扩展;层理激活主要为剪切破坏,即层理抗张强度对水力裂缝扩展无明显影响,在实际工程中可忽略不计;水力裂缝的穿层能力随内摩擦角的增大而增强,在低内摩擦角下水力裂缝易沿层理扩展。

基于相场法的煤砂互层水力裂缝纵向延伸计算模型

在煤砂岩叠置储层中,通过水力压裂技术在纵向上沟通煤岩和砂岩储层成为该类气田高效开发的一种方式。针对煤砂互层中水力裂缝纵向延伸问题,综合应用Biot孔弹性理论、渗流力学、相场法理论建立了多孔介质中水力裂缝扩展计算非线性方程组,并采用有限元法对该非线性方程组进行离散。其中渗流-应力耦合方程组采用Newton-Raphson(NR)法迭代求解,裂缝相场演化方程采用Picard法迭代求解。本文模型将断裂力学中的强不连续裂缝转化为扩散型裂缝,不需要额外的规则来追踪裂缝界面,且裂缝延伸后不需要重新剖分网格。将数值模型计算得到的裂缝宽度与解析模型计算得到的裂缝宽度进行对比,验证了模型的正确性。基于建立的数值模型,研究了煤砂互层中水力裂缝纵向延伸影响因素。研究表明,在煤层中射孔压裂时,上覆地应力与顶底板最小水平地应力差越小、层间界面胶结强度越小、层间界面渗透率越大,水力裂缝越不容易穿过界面而延伸至顶底板砂岩层。注入速率对裂缝延伸轨迹影响很小。当水力裂缝到达层间界面时,会出现憋压现象,从而使得水力裂缝开启层间界面或延伸到顶底板。在顶板砂岩层中射孔压裂时,水力裂缝会穿过上界面而延伸到煤层中,但是水力裂缝难以穿过下界面而延伸到底板砂岩层。在顶板砂岩中射孔压裂比煤层中射孔压裂破裂压力高。

考虑岩石弹塑性变形的井周应力场计算模型研究

针对煤岩、页岩等岩石具有弹塑性这一特性,考虑岩石非线性硬化与软化变形,并耦合工作液渗滤作用,沿井筒径向方向将地层分为塑性软化、塑性硬化和弹性区,根据弹性区与塑性区交界处应力连续的特点,建立了耦合工作液渗滤和岩石非线性硬化与软化变形的井壁应力场模型。分析表明,塑性区大小与井眼流体压力、泊松比和地层初始孔隙流体压力呈正相关关系,与岩石强度呈负相关关系。与弹性状态相比,岩石塑性变形降低了井眼应力集中效应,岩石塑性变形对井周径向应力影响较小,但会使井周周向应力增加。

致密油藏水力裂缝层内爆燃压裂非线性渗流模型

利用树状分形理论表征多尺度爆燃次生裂缝的复杂形态,针对致密油藏非线性渗流特性,建立致密油藏水力裂缝层内爆燃压裂非线性渗流模型。根据改造后致密油在地层中的不同流态,将渗流区域分为3个区,推导出3区耦合产能公式。产能影响因素分析结果表明:水力裂缝层内爆燃压裂获得的单井产能约为常规水力压裂的1.5倍;爆燃次生裂缝缝宽分形维数和迂曲度分形维数越大,爆燃次生裂缝面积百分数和爆燃次生裂缝波及区有效渗透率越大,单井产能越高;爆燃次生裂缝分叉角度越小,储层改造体积越大,单井产能越高。在选用爆燃药剂时,应选择能量释放率低或具多级反应速率的药剂,以减小爆燃次生裂缝分叉角度,增大储层改造体积,进而提高单井产能。

多层叠置煤层压裂裂缝纵向扩展模型与数值模拟

水力压裂技术是高效开发多层叠置煤层的一种方式。在多层叠置煤层中,各层地应力、岩石力学性质等都存在差异,而这些差异会对水力裂缝纵向扩展产生较大影响。因此针对多层叠置煤层中水力裂缝纵向延伸问题,基于孔弹性理论和损伤力学建立了多层叠置煤层压裂裂缝纵向扩展模型,该模型假设仅当单元应变超过岩石的临界应变时才会造成损伤;通过对岩石的初始渗透率和裂缝渗透率进行加权求和来计算单元渗透率,其权重系数是裂缝宽度和单元尺寸的函数;在初始状态下,除裂缝单元外,其他单元均无损伤。采用有限元数值离散方法和Newton-Raphson(NR)迭代法建立了相应的数值求解迭代格式,并基于MATLAB软件编写了相应数值计算程序。基于建立的模型,研究了原位应力差、砂煤岩界面强度、砂岩层(盖层)弹性模量和泊松比以及压裂液黏度对水力裂缝纵向延伸的影响。结果表明:原地应力差、界面强度越大,压裂缝穿过砂煤岩界面并在砂岩层中扩展延伸的可能性越大;砂岩层弹性模量越大,裂缝穿层后延伸高度越大;压裂液黏度越大,压裂缝越容易穿过层间界面延伸到上下隔层;如果水力裂缝沿砂煤层界面扩展,则界面处的裂缝宽度远小于煤层中的裂缝宽度;沿砂煤层界面扩展时的水力裂缝缝内压力高于穿过砂煤层界面在砂岩层中扩展时的水力裂缝缝内压力。

基于相场法的裂缝性地层压裂裂缝延伸特征研究

基于相场法理论建立了多孔弹性地层中压裂裂缝延伸模型,在该模型中,流体流动遵循达西定律,岩石的渗透率各向异性,且是岩石最大主应变的函数。通过3个不同时间步长算例验证了模型的收敛性,并基于建立的模型,研究了原地应力差、相交角、注入速率和压裂液黏度对水力裂缝与天然裂缝相交后延伸轨迹的影响。研究表明:①水力裂缝只能开启天然裂缝的一翼;②相交角和原地应力差越小,水力裂缝越容易开启天然裂缝;③提高注入速率有利于完全开启天然裂缝,因此,压裂施工过程中,在井口装备和地下管柱强度允许的条件下应尽量提高施工排量;④注入压力随注入速率和流体黏度的增加而增加。最后通过将研究模型模拟结果和前人物理模拟实验结果进行对比,验证了模型的可靠性。

考虑分形裂纹弯折效应和长度效应的水力压裂裂缝扩展机理

为了更加准确地认识裂缝分形扩展对水力压裂的影响,针对传统的线性扩展模型,考虑分形裂纹弯折效应和长度效应,重新推导了裂缝在分形扩展下的断裂韧性表达式,从而导出新的水力裂缝缝宽方程以及水力裂缝扩展所需的缝内净压力表达式。理论分析表明,裂缝扩展弯折角越大,分形维数越大;与水力裂缝线性扩展模型相比,考虑裂缝的分形裂纹弯折效应和长度效应后,水力裂缝扩展所需的缝内净压力更大。与裂缝线性扩展模型相比,裂缝分形扩展模型计算得到的缝宽在裂缝的前80%部分是减小的,只有在靠近裂缝端部缝宽是增加的,即用线性扩展模型算出的缝宽较实际情况偏大,所以线性扩展模型中能够安全通过的支撑剂在实际情形中可能形成桥堵。

天然裂缝带对深层页岩压裂裂缝扩展的影响规律

四川盆地页岩气资源丰富,深层页岩气将是我国未来页岩气开采的重点领域,而掌握深层页岩气体积压裂技术则是实现高效开发的核心技术之一。为了认识天然裂缝带对深层页岩压裂裂缝扩展影响,基于位移不连续法与有限体积法建立水平井压裂裂缝扩展流固耦合模型,提出压裂裂缝扩展特征评价方法,并针对水平井压裂前置液造缝阶段,模拟分析了天然裂缝与完井压裂参数对压裂裂缝扩展的影响。研究结果表明:(1)深层页岩天然裂缝带增加了压裂改造的难度与裂缝扩展的复杂性,使得压裂裂缝会影响相邻压裂段并难以对远井区域进行改造;(2)天然裂缝带宽度越小、天然裂缝带与水平井筒间夹角和距离越大,目标区域压裂改造率越高且对相邻压裂段的影响越小,钻井时应尽量避免钻进方向与天然裂缝带呈小角度斜交;(3)增加簇间距与施工排量,可削弱天然裂缝带对压裂裂缝的捕获与阻隔作用,建议针对天然裂缝带附近的压裂段采用大簇间距、高排量的压裂工艺。结论认为,取得的研究成果有利于优化复杂构造区域页岩气压裂设计,对于指导深层复杂裂缝区的压裂工艺优化完善具有重要意义,并将有助于我国深层页岩气早日实现规模效益开发。

横观各向同性砂岩储层水平井井壁应力分析

在经典的井壁应力场计算模型中,将地层岩石力学性质视为各向同性,而对于砂岩这类层理性地层,垂直于层理面和平行于层理面的岩石力学性质存在明显差异,即砂岩为横观各向同性体,因此,基于各向异性材料力学理论,建立了正交各向异性地层中井壁应力场计算新模型。新模型表明,与力学性质各向同性相比,力学性质正交各向异性条件下井壁径向应力和剪应力没有发生改变,而周向应力发生了变化,周向应力是岩石力学性质、地应力、井筒压力的函数。并运用此模型分析了横观各向同性砂岩储层水平井井壁应力分布特征,分析表明,在弹性模量各向异性度较大时,或者地应力各向异性度较小时,周向拉应力会出现四个最值点,当拉应力超过岩石抗张强度时,水力裂缝在这四个最值点同时起裂,从而解释了水力压裂过程中出现的近井筒效应。岩石弹性模量各向异性度对井壁周向应力分布有较大影响,而泊松比各向异性度对井壁周向应力分布影响很小。

基于改进云模型的致密砂岩气层分类方法

针对油气藏储层分类存在模糊性和随机性导致难以准确分类定级的问题,提出一种基于改进云模型的致密砂岩气层分类方法。根据致密砂岩储层特点优选出5个评价参数,确定了各参数分类定级界限值,运用改进云模型计算云数字特征并生成云图,分析各参数隶属于不同储层的确定度,结合参数的权重系数形成储层综合评价分类模型。将该方法应用于苏里格临兴区块样本井评价,分类结果显示:Ⅰ、Ⅱ类优质储层均有较高的无阻流量,而Ⅲ、Ⅳ类储层无阻流量相对较低,验证了所建立的储层分类方法的可行性和有效性。研究成果兼具模糊性和随机性,提高了储层分类定级的精确度,对现场勘探开发具有重要指导意义。

水力缝内爆燃压裂次生缝长影响因素分析

水力缝内爆燃压裂是一种将水力压裂和爆燃压裂相结合的储层改造技术。地层参数、药剂能量、次生裂缝条数等参数会对爆燃次生裂缝长度产生影响。应用弹性力学理论、断裂力学理论推导出了次生裂缝扩展过程中的耦合方程组,结合止裂判据,导出了次生裂缝止裂时的缝长方程。并通过正交试验得到各参数对次生裂缝长度的影响程度从大到小依次为:裂缝条数、气体摩尔数、岩石弹性模量、断裂韧性、最大水平地应力、气体温度、泊松比。通过单因素分析表明次生裂缝长度与次生裂缝条数、最大水平地应力、岩石断裂韧性呈反相关关系,与岩石弹性模量、泊松比、气体摩尔数、气体温度呈正相关关系。

气相色谱-红外光声检测器联机检测醚类化合物

激光诱导光声光谱是检测痕量气体的一种极为有用的技术。采用频率精确的CO2激光光源对痕量气体如氯乙烯、乙烯、六氟化硫的检测浓度已达10-8级,在环境监测上有着十分重要的意义。近年来,为了提高光声检测的选择性,扩大其应用范围,

中国煤层气地面井开采储层改造技术现状与展望

中国煤层气勘探开发面临资源探明率低、单井平均产气量低等挑战,建立与中国煤层气地质特点相适应的勘探开发技术体系,是解决这些问题的必由之路,其中储层改造技术是该技术体系的关键。为此,在系统梳理中国煤层气地面井开采储层改造技术现状的基础上,剖析了煤层气开发面临的科学问题与技术挑战,并对储层改造技术的发展方向进行了展望。研究结果表明:①国内煤层气产量规模尚未达到国家需要,在能源安全与低碳发展背景下,突破当前储层改造技术瓶颈是促进煤层气大规模增产的关键;②目前,中国煤层气地面井开采储层改造技术的代表性技术为水力压裂、电脉冲增透、微波加热3大类,下一步需持续攻关液压致裂、电脉冲致裂、微波致裂等不同破岩方式下的煤岩裂缝扩展规律;③需攻关压裂液、酸液、微生物、CO_(2)、N_(2)等不同外来介质对煤岩的作用机理,以及储层改造后煤层气传质与产出机理等科学问题。结论认为,单一技术进步基础上的融合发展是煤层气地面开采储层改造技术的发展趋势,其中研发适合不同煤层特点的储层改造技术“组合拳”是实现煤层气开发的关键。

家庭地理课程资源的利用浅析

家庭地理课程资源为地理课程目标服务,地理课程以一定的地理课程资源为基础和前提。家庭地理课程资源的利用是地理课程资源中的一个亮点。什么是家庭地理课程资源?家庭地理课程资源有哪些类型?怎样利用家庭地理课程资源?本文侧重探讨这几方面问题。一。