惰性及特种可燃气体对甲烷爆炸特性的影响实验及分析

天然气开采和集输过程中的防爆问题一直是安全控制的重点,常见的特种可燃气体(H2、H2S和CO)及惰性气体(CO2和N2)对天然气的爆炸特性有很大影响。为此,通过实验和理论模型,分析了惰性气体和特种可燃气体对CH4爆炸特性的影响规律。结果表明:①随着惰性气体含量的增加,CH4爆炸极限范围变窄,爆炸的临界氧含量值增大,爆炸的危险性降低,其中CO2比N2具有更好的爆炸抑制效果;②随着特种可燃气体含量的增多,混合可燃气的爆炸极限会向所添加特种气体的爆炸上下限逼近,明显扩大了CH4的爆炸极限范围,降低了发生爆炸的临界氧含量,增加了爆炸风险;③在有惰性气体存在的条件下,温度、压力的上升也会增加CH4的爆炸风险。该研究成果可应用于气田、煤田开发和天然气集输过程中的防爆工艺,预防和降低天然气爆炸风险,保证安全生产。

空气驱过程中爆炸极限影响因素及预测模型

空气驱作为一项富有创造性的提高采收率技术,受到越来越多的重视。而爆炸风险的存在严重制约了该技术的发展和应用,因此准确掌握和控制可燃气体的爆炸极限对空气驱技术的消防预警和安全生产有着重要意义。为此,分析了可燃气体爆炸极限的影响因素,结果表明:混合可燃气体的组分会影响其爆炸极限,多组分可燃气体的爆炸极限为各组分的调和平均值;爆炸极限范围随温度升高而增大,呈线性变化;爆炸极限范围也随压力的增加而增大,但呈对数变化;爆炸极限范围随惰性气体体积分数的增加而减小,不同惰性气体抑爆效果不同。运用数值分析原理,结合经验公式,拟合出了不同影响因素下可燃气体的爆炸极限预测模型和统一预测模型,模型的建立为确定空气驱工艺中不同条件下油气混合物的爆炸极限提供了参考。

井壁深穿透电控钻孔技术研究与现场试验

现有水力钻孔技术虽然弥补了传统火药射孔穿透距离短、有压实效应等不足,但施工时需要油管或连续管配合,作业周期长、成本高,而且仅依靠地面泵压信号难以直接准确监测施工进程。针对这一问题,进行了井壁深穿透电控钻孔技术研究。优选直流电机代替高压水泵作为施工的能量来源;采用电缆悬吊方式代替油管或连续管传送钻孔工具,通过电缆传输电能和发送控制命令控制钻孔作业;研制实时监测系统,以及时准确地监测地层钻进过程,形成了井壁深穿透电控钻孔系统。地面试验和现场试验证明,该技术可钻入地层2.00 m以上,形成直径20.0~30.0 mm的孔道,其监测系统通过识别和记录井下霍尔传感器在地层钻进时产生的脉冲电信号,可及时准确地计算出实际钻孔长度。研究结果表明,井壁深穿透电控钻孔技术采用电缆传送,高效、快速、成本低,很好地弥补了传统火药射孔的不足,为沟通改造近井地层提供了一种新方法;同时,该技术的监测系统可在施工时对钻进长度等参数实时监测,解决了现有水力钻孔技术无法监测施工进程的问题。

废弃油井改地热井方式研究与试验

辽河油田蕴藏着丰富的地热资源,利用废弃油井实现地热资源开发利用能够带来巨大的社会经济效益和环境效益,但利用现有的改井方式改造地热井出水量偏低、伴有出砂现象,不能满足对矿区地热的开发利用。为此,对径向钻孔、射孔+压裂防砂技术2种改井方式进行了简要介绍,并分别选择废弃油井JX1井、JX2井进行了地热井改井试验,试验表明,在热储层不足的地区利用地热资源时,采用径向钻孔技术改井可以提高单位厚度含水层的产水量,可有效改善现有改井方式存在的地热井出水量偏低问题,在沟通地层增大地层泄流面积方面更具优势。射孔改井的地热井进行压裂填砂可提高防砂效果。针对同时伴有出水量低、出砂2个问题的井,建议尝试采用径向钻孔+压裂防砂技术联合改井,预期可以大幅度提高出水量、降低出砂量,满足改井要求。

电控井下钻孔器钻进监测系统研究

电控井下钻孔器通过电缆下入井内油层位置,从地面向井下发送控制命令和传输电能,井下钻孔器伸出柔性钻杆和微型钻头,从井筒内向目的层钻出2000~3000mm的泄流通道,可显著提高近井地层渗流能力,实现增产增注,有效弥补传统火药射孔穿透距离短及压实效应等问题。为实时监测和控制井下钻孔器工作状态,研制了钻进监测系统,采用布满磁柱的滑块随同柔性钻杆移动,当滑块上的磁柱经过霍尔传感器时,霍尔传感器会产生脉冲电信号,通过识别和累计脉冲信号,监测钻进进尺和钻进速度,与监测电路上的压力、温度等传感器配合,实现地面对井下施工钻进状态实时监测,为地面控制钻孔施工提供了可靠参考依据。

自进式多孔喷射钻头研究

喷射钻头是径向水平井技术喷射钻进系统的核心部件,其使用性能对该技术地层喷射钻进能力影响重大。本文在大量调研及前期研究的基础上,对自进式多孔喷射钻头进行了设计研究,分析了其工作原理,并进行了室内试验,研究了喷射距离和喷射压力等参数对破岩效果和牵引力的影响规律,为进一步研究提供了借鉴和参考。