樊庄高煤阶煤层气井智能排采技术研究及应用

针对沁水盆地樊庄高煤阶煤层气田各井地质条件及开采状况差异性大,不能采用同一排采制度和控制模式的特点,研究了适用于煤层气井的智能控制排采技术。在总结探索樊庄煤层气井排采规律的基础上,应用智能控制原理,以变频闭环控制技术为主,实现了对煤层气井井底流压和排采制度的智能控制。在抽油机井、电潜离心泵井、地面驱动螺杆泵井现场应用10口井表明,该智能排采技术适应工况能力较强,自调节性能好,排采制度执行效率高,在煤层气开发领域具有广泛的推广应用前景。

用超声波检测信号预报抽油杆剩余寿命

目前研究抽油杆剩余寿命的理论方法没有一种可直接应用于现场,无法直接通过工程检测手段来判断抽油杆的剩余寿命。为此,通过抽油杆疲劳试验,找出裂纹前缘的变化规律,得出裂纹深度与裂纹面积之间的关系、裂纹面积与剩余寿命的关系,借用传统Paris公式的数学模型,通过超声波检测建立了超声波探伤信号与裂纹深度之间的关系式,即裂纹检测信号与裂纹扩展规律之间的关系,从而提出了直接利用超声波探伤信号确定抽油杆剩余寿命的方法。将研究结果与疲劳模拟试验得出的剩余寿命相比较,寿命预测符合率达84%以上。

油管、抽油杆身份证式动态管理技术

由于管(油管)杆(抽油杆)缺乏有效的长期标记、识别技术和管理手段,在一口井内同时使用着不同时期、不同厂家、不同等级的管杆,有些因超期服役而造成断脱,严重影响了油田的正常生产。为此开展了管杆标识和动态管理技术研究。应用气液复合驱动原理在管杆的端部实现软接触柔性打标,用图像分析技术识别图像,采用逐根编码方法与数据库为基础的管杆标识计算机网络管理系统,实现对管杆从使用、维修到报废等全过程逐根动态管理。在4口井使用打标的管杆正常工作1年半以上仍继续有效。该技术为管杆标识及逐根动态管理提供了先进实用、安全可靠的技术手段。

阀式泵机理探讨

本文根据阀式泵的结构特点及工作原理,采用文献[1、2]的方法和假设条件,推导了阀式泵游动阀开启压力、悬点最小载荷等一些基本理论公式,阐明了该泵减小气体干扰、防止气锁、减小下行阻力、增加泵的有效冲程和充满度,改善整个抽汲系统工作条件的理论依据,并与常规泵做了分析对比和试验验证,表明该泵即使在较低沉没度时也适用于一定条件下的含气油井、稠油井和深抽等油井。

煤层气储层煤粉运移规律试验研究

在研究煤粉形成及运移规律的基础上,通过室内人造裂缝的方法,开展了不同粒径的煤粉在不同裂缝宽度、不同流动速度下的运移规律试验,研究了裂缝宽度、流动速度、煤粉粒径与出粉量、渗透率的关系,对制定生产中煤粉控制措施具有重要的指导意义。研究结果表明,随着流量的增大,煤心出口端煤粉含量增多,煤岩的渗透率下降,渗透率伤害率升高;在排水的初始阶段,在相同裂缝宽度、相同颗粒直径下,随着排水体积的增加,渗透率伤害率非常大,但是排出一定体积之后再继续排水,渗透率下降速度减慢。

沁水盆地煤层气水平井井筒煤粉迁移及控制

煤层气水平井煤粉的产出易造成储层伤害和卡泵问题,严重影响煤层气的产量。通过进行水平井井筒煤粉迁移规律物理模拟试验,研究了不同压差下,煤粉在水平井筒内的迁移特征。研究结果表明:煤粉和水两相流动为层流流动,煤粉迁移的速率与压差呈非线性增加关系,存在临界启动差压,压差增加到一定程度后,煤粉的迁移趋于稳定。根据煤粉产生机理分析、物模迁移实验和生产经验,提出了控制煤粉产出的生产措施。

岩石热开裂与检测方法研究

研究热开裂对储集岩石的物性影响 ,系统地考察了声学检测、磁共振技术等方法在检测岩石热开裂中的效果。在实验中选择了一些沉积岩作为研究对象 ,采用磁共振技术和声学测量手段来研究热开裂对岩石性质的影响 ,并在热处理前后测量了岩样的孔隙度、渗透率值。实验结果认为 :在进行温度不太高 (<140℃ )的热处理时 ,岩样的渗透率有提高的趋势 ,但对于低孔隙度的岩样 ,效果不明显。加温过程中 ,岩样声速下降明显 ,且降温时不可逆 ,磁共振方法较一些其他方法有更明显的响应。

沁水盆地煤储层应力敏感分析及工艺对策

随着山西沁水盆地煤层气开发规模的不断扩大,在开发中暴露出来的问题也越来越多。从研究最基础的储层伤害机理着手,对沁水3#煤岩开展了应力敏感性、驱替压差实验,结果表明每口井有一个压降临界值,不同井的临界值不同。生产压差的控制非常关键,超过临界值以后生产压差越大渗透率越低。针对影响煤层气解吸的关键参数,开展了排采控制技术研究,应用自动闭环控制技术实现了井底流压的智能控制,为煤层气田平稳、长期、高效地开发提供了新的技术支撑。

煤层气多分支水平井井身结构优化

煤层气多分支水平井能有效增加控制面积，降低表皮因数，其井身结构优化对获得最经济有效的产能至关重要。为此，分析了煤层倾角、储层保护和井身结构对煤层气水平井产能的影响。采用数值模拟的方法，以沁水盆地南部某区块3#煤层为例，对多分支水平井的井身结构参数进行优化。优化结果表明：主支走向对产能影响较大，适宜的方向为垂直主渗透率方向；产能随着主支长度和分支长度的增加而增加，结合经济性和增产效果，主支长度宜控制在900~1300 m之间，分支长度宜控制在250~400 m之间；分支间距和主分支夹角在一定程度上影响产能，分支间距宜控制在200~300 m之间，主支和分支夹角宜控制在36＆#176;~53＆#176;之间。研究结果可为煤层气多分支水平井的井身结构设计提供参考。

地热能自平衡加热采油过程数值模拟

根据华北油田楚32井的实验测试数据,采用热平衡方程、有限差分法和数值模拟方法研究了采油过程中地热能自平衡加热效果,计算了不同产液量和不同泵挂深度时井口出液温度的变化.计算结果表明,用空心抽油杆密封连接而制成的超长重力热管,依靠地热能自平衡加热井筒内流体效果明显,井口出液温度随油井产液量和泵挂深度的增加而升高,且基本上呈线性变化.地热能自平衡加热原油的方式适合于产液量大的深井.

煤层气储层渗透率特征研究

采用煤岩渗流试验装置,研究了煤层气储层中气体的渗流规律,以及气体滑脱效应、有效应力对煤岩渗透率的影响。从理论上研究了煤岩孔隙系统特征。研究结果表明,由于煤岩特殊的双重孔隙介质特征,有效应力对渗透率影响非常严重。岩石总有效应力增大,煤岩渗透率下降。而卸压时渗透率只能得到一定程度的恢复,从而造成渗透率的损失。

重复压裂裂缝转向的ANSYS有限元模拟

运用ANSYS10.0软件对重复压裂的应力场进行了模拟计算,结果表明初次人工裂缝的存在,引起近井眼处应力极大值与极小值发生转向,重复压裂将产生垂直于初次裂缝方向上的新裂缝。根据断裂力学应力强度因子准则对重复压裂新裂缝的转向过程进行了有限元模拟,绘出了新裂缝转向的轨迹;重复压裂新裂缝开始垂直于初次人工裂缝,在延伸过程中进行不断地转向,最终基本和水平最大主应力方向平行。

直线电机抽油机悬点运动规律

针对直线电机抽油机悬点运动规律进行了理论分析,认为直线电机抽油机的悬点运动规律可以应用分段函数来表示;建立了描述直线电机抽油机悬点运动规律的数学模型,并进行了验证。直线电机抽油机上冲程初期具有一个加速段,下冲程初期具有一个减速段,二者之和约占整个周期的30%左右,其余时间是匀速运动。

煤层气储层阳离子交换容量及其对煤岩物性的影响

为了解煤岩物性,采用氯化铵-酒精分光光度法测定煤岩中的黏土矿物阳离子交换容量,并通过水敏试验进行验证。沁水煤田凤凰山和寺河矿的阳离子交换容量试验结果表明:寺河矿因水敏产生的煤层损害可能性大于凤凰山;水敏性试验研究则证明了凤凰山无水敏伤害,寺河矿存在较强的水敏伤害;阳离子交换量与水敏伤害紧密相关,阳离子交换容量越大,储层潜在水敏性亦强;衡量煤岩黏土阳离子交换容量的大小区别于常规的油藏,即使阳离子交换容量小于9 mmol/100 g,也不能忽视煤岩黏土的水化膨胀,要与水敏试验相结合来判断水化作用对储层造成的伤害。

抽油杆疲劳裂纹形状比变化规律

采用断裂力学方法研究了抽油杆杆体疲劳裂纹形状比在扩展过程中的变化规律,证明无论初始形状如何,抽油杆杆体疲劳裂纹形状比在扩展过程中趋于同一个稳定数值.通过裂纹扩展实验对直径为15.9mm的抽油杆疲劳裂纹形状比进行了实验测定,发现其裂纹形状比迅速靠近0.78.

高速电主轴临界转速及其影响

基于对临界转速的传递矩阵法和有限元法理论分析,建立了高速电主轴转子轴承系统计算模型。分别利用数值仿真软件编程计算和试验测量获得系统的临界转速值。结果表明该建模合理,理论计算结果准确性较高,计算可靠。通过对弹性支承、圆盘的回转效应及阻尼等影响临界转速的因素分析,为电主轴设计提供依据。

求解梁的切应力的高阶勒让德模型

梁作为最简单的构件在工程中广泛应用.由于经典梁理论在求解梁的切应力时需要引入平衡方程和剪切修正系数,使得求解问题变得复杂.该文采用高阶勒让德级数形式的位移函数,并考虑上下边界处切应力为零的特点,建立了梁的切应力的求解方法.并将所得的理论结果与有限元方法的数值结果进行比较,结果符合很好.结果表明,该文的理论模型能够准确地确定梁内部的正应力和切应力.该文的研究可为梁的力学分析提供新的理论方法.

CFD技术在喷水推进泵级内部流动计算中的应用

应用自编程序和NUMECA商业软件两种方法计算了斜流式喷水推进器泵级内部的三维紊流流场,对比分析了分别用两种计算方法得到的喷水推进器泵内部流场的压力、速度分布,讨论了喷水推进器泵内流动的漩涡现象.

新型太阳能海水淡化系统中人、机、环境关系的优化与分析

运用人 机 环境系统工程理论,以谋求人、机、环境三大要素最佳综合效益为目标,对新型太阳能海水淡化系统与人和环境的关系进行了分析,指出了优化三要素之间关系的方向。

支撑剂嵌入不同坚固性煤岩导流能力实验研究

煤层气井压裂过程中,支撑剂嵌入会影响支撑裂缝的导流能力,从而严重影响煤层气的开发。为了研究支撑剂嵌入不同坚固性煤岩程度及支撑裂缝导流能力,测定了典型矿区煤岩的坚固性系数,运用LD-1A导流能力测试系统进行了支撑剂嵌入不同煤岩及导流能力模拟实验。实验表明,端氏、龙门塔和寨崖底煤岩的坚固性系数分别为1.4、0.4和0.5,35 MPa时,支撑剂嵌入柳林龙门塔煤岩的深度为0.5 mm,嵌入对导流能力损害率可达40%;不同矿区煤岩的坚固性系数差异很大,坚固性系数越小,支撑剂嵌入煤岩越严重,导流能力损害程度越大。该研究可为现场压裂施工提供依据。