氮气吸附法和压汞法在测试泥页岩孔径分布中的对比

泥页岩比表面大,孔隙小,结构复杂,易吸水膨胀,一般方法很难准确描述其孔径分布情况。对泥页岩孔径分布的研究在石油钻井,完井,储层描述,泥页岩盖层封闭性等方面有着重要的意义。实验分别使用氮气吸附法和压汞法对同一泥页岩进行孔径分析。氮气吸附法中使用BJH原理分析泥页岩的中孔径,使用DA原理分析泥页岩的微孔径;压汞法中使用Wasburn公式分析泥页岩整体孔隙,对两种方法实验结果进行对比。氮气吸附法在泥页岩微孔和中孔分析方面有优势,能分别对泥页岩的微孔和中孔进行详细的描述;而压汞法受泥页岩孔径分布不均一性影响相对较小,能弥补氮气吸附法在大孔分析方面的不足。把氮气吸附法和压汞法测得的孔径分布结果结合使用,可以得到泥页岩从微孔到大孔的孔径分布情况。

基于孔隙结构分形特征的水锁损害预测新方法

水锁损害是致密砂岩气藏最主要的损害类型,损害一旦发生则难以完全解除,会严重影响气藏的发现、评价和开发,因此,对储层水锁损害程度进行准确的预测极为重要。运用泡压法测试得到了储层岩石的连通喉道对渗流能力的分布,反映了不同含水饱和度下的渗流特征;在此基础上,建立了包含多种水锁损害控制因素的孔隙分形维数计算方法;最终建立起了基于孔隙结构分形特征的水锁损害预测模型,便可容易地计算不同含水饱和度下的渗透率损害率。应用该模型对四川盆地西部上三叠统须家河组岩心的水锁损害进行了预测,结果显示:对于该类储层,只要保证直径大于1μm的喉道连通,返排压差高于0.3MPa,就能保证水锁损害率低于30%。由此表明新方法能够更准确地反映水锁损害程度。

气体泡压法在测试储集层孔隙结构中的应用

测试储集层岩石孔隙结构的常规方法是压汞和铸体的薄片图像分析法,气体泡压法利用流体在孔喉内流动的物理规律来测定孔隙结构特征,能较真实地反映流体通过喉道的实际情况。对比分析气体泡压法与压汞法测试结果,后者测试出的主流孔喉直径是前者的2～4倍,前者测试储集层中参与渗流的有效喉道的分布特征,且更切合工程实际需要;对岩样酸化前后以及含水敏性矿物的岩样在水化前后的有效喉道分布进行了对比分析,能够明显地表征出酸化及水化前后有效喉道分布特征的变化情况,测试结果的对比性强、价值高。气体泡压法为测试储集层孔隙结构提供一种新方法和新途径。

裂缝性低渗砂岩气藏水基钻井液欠平衡钻井储层保护

采用水基钻井液欠平衡钻进裂缝性低渗砂岩气层时,裂缝面和基质孔隙内同时存在指向地层的毛细管力,欠平衡压差并不能完全抵消该力,因而为钻井液侵入提供了驱动力。评价水基钻井液欠平衡钻井是否对裂缝性低渗砂岩储层造成损害的相关研究较少,为此,设计了一套试验装置模拟水基钻井液欠平衡钻井条件,研究了裂缝性低渗砂岩气藏在水基钻井液欠平衡钻井过程中的损害情况及其机理。研究结果表明:水基钻井液欠平衡钻井过程中逆流自吸效应以及伴随的钻井液吸附是造成储层损害的主要原因,但损害程度低,侵入深度浅;如果欠压状态不稳定,钻井液会迅速侵入裂缝,影响其渗流能力,并且这种影响随裂缝宽度的增大而增强。

川西须家河组页岩气水基钻井液技术

油基钻井液是页岩气开发常用的钻井液体系,但存在污染大、费用高等问题,通过改进水基钻井液体系开发页岩气藏可以有效地解决上述问题。对川西须家河组五段泥页岩的工程地质特征进行分析发现,该层属硬脆性泥页岩,膨胀性矿物体积分数低,微裂缝发育,井壁失稳是影响水基钻井液使用的主要因素。通过室内实验优选了抑制剂、封堵剂和降失水剂,形成强抑制强封堵的聚胺仿油基水基钻井液体系。该体系具有较强的抑制封堵性、抗污染性、润滑性和优良的流变性,同时具有较低的中压失水和高温高压失水,在川西XYHF-1井页岩层现场进行了应用。结果表明,该体系能有效防止页岩层吸水膨胀、缩径垮塌,确保钻井施工安全,在川西页岩气藏开发过程中具有广泛的应用前景。

聚驱产出残余聚合物实验室模拟方法

注聚采油必然导致产出液中含有残余聚合物，然而产出的聚合物浓度不稳定，针对这种污水的实验研究需要模拟出与现场性质相同或相近的残余聚合物，实验结果才能真实的反映现场情况。采用乳化机模拟储层对聚合物的剪切，天然岩心模拟储层对聚合物的吸附，实验后的AFM（接触式原子力显微探测）照片显示：随着浓度的增加，疏水缔合聚合物（APP4）分子形态呈现由点到线、再到团块状变化趋势，与该聚合物性质相吻合；用乳化机和天然岩心联合剪切后聚合物与现场产出残余聚合物分子大小和形态相近，采用这种方法模拟残余聚合物可行。

川西洛带气田致密砂岩污水回注实验室研究

回注层的敏感性及与产出污水之间的配伍性直接决定回注能力,是回注处理产出污水是否成功的关键。文中以川西洛带气田产出污水回注为例,通过分析回注层侏罗系上统蓬莱镇组J3P21、J3P31两个分气藏储层基本地质特征,指出其岩性致密,对回注水质要求高;从宏观和微观评价了封隔层的封隔性;重点对回注层的敏感性和配伍性进行研究。敏感性实验表明两回注层盐敏性弱、速敏性中等偏弱,临界流速低、应力敏感性中偏强、水敏性J3P21强于J3P31;配伍性实验表明,同层产出污水之间配伍性较好,异层产出污水之间配伍性差;回注层与J3P各分气藏产出污水配伍性较好,与J3SN产出污水配伍性差。

基于等效毛细管的低渗透气藏液相侵入模型

为了从微观尺度上探讨低渗透气藏液相侵入微观流动机理,采用激光刻蚀技术建立了致密砂岩孔隙网络模型,开展了液相侵入微观可视化流动实验,分析了液相侵入和流体返排过程孔隙网络内水相的动态分布;建立了基于等效毛细管束的低渗透气藏液相侵入微观流动模型,采用致密砂岩水相自吸侵入实验验证了模型的可行性。实验发现,孔隙网络内水相侵入与毛细管力侵入规律类似,初期液相主要沿着较大孔隙流动,液相通过与孔隙连通的喉道逐渐推进;较小喉道中的水相难以返排,阻碍气相的流动。研究结果表明,黏滞阻力对致密砂岩水相侵入起主导作用,但在负压差条件下,液相仍能侵入岩心,且岩石越致密,水相最大侵入深度越大。建立的液相侵入模型为低渗透气藏液相侵入损害及保护机理研究提供了理论参考。

含聚污水处理系统HPAM形貌特征及胶状产物成因

利用原子力显微镜和环境扫描电镜,对污水处理流程各节点中产出的聚合物微观形貌进行观察。结果表明,油井产出聚合物为多层次立体网状结构,经过破乳剂、清水剂等药剂作用后,产出的聚合物呈线团状缠绕结构,在进一步物理化学交联作用下,大量产出聚合物析出,未被析出的聚合物分子尺寸、浓度、链段长度等大大减小。破乳剂和清水剂对产出聚合物的脱稳和絮凝作用,导致产出聚合物絮凝沉降,絮凝沉降过程中将油珠和其他悬浮物聚集,是导致大量胶状产物形成的主要原因。该项研究成果对锦州9-3油田污水处理系统的正常运行和水质稳定控制技术的研究具有重要的指导作用。

伊利石与土酸/氟硼酸反应实验研究

利用X′Pert PRO X—射线衍射分析仪、XL-30能谱分析仪等岩矿测试手段,系统评价了伊利石在60℃条件下,5.0%HC、l5.0%HC l+0.5%HF、5.0%HC l+1.0%HF、0.5%HF、1.0%HF、8.0%HBF4、5.0%HC l+7.0%HBF47种常见酸体系与伊利石反应的化学行为,重点分析了酸液中硅和铝元素离子浓度、酸蚀量、晶体结构稳定性等参数随时间、酸浓度、酸类型发生变化的规律。研究表明:伊利石与酸反应速度快、沉淀少,反应后的残余伊利石晶体结构未发生彻底的改变。常规酸化处理中,伊利石性质相对稳定。

绿泥石与土酸、氟硼酸反应实验研究

研究了美国标准矿物绿泥石与7种常用酸（5％HCl，5％HCl＋0．5％HF，5％HCl＋1．0％HF，0．5％HF，1％HF，8％HBF4，5％HCl＋7％FIBF4）在60℃下的反应。发表了反应0．5、1．0、2．0、12．0小时后7种反应液中可溶硅、可溶铝的浓度（mg／L）和绿泥石的溶蚀率数据。一般而言，可溶硅浓度在0．5小时，可溶铝浓度在2小时即达到最大值；可溶硅、可溶铝浓度在盐酸反应液中很低，在氟硼酸反应液中随反应时间延长而升高，在复合酸和氢氟酸反应液中在不同程度上出现下降或波动，表明有二次沉淀。绿泥石的12小时溶蚀率，在1／5和0．5／5土酸中最高（28．68％，22．50％），在5％盐酸和复合氟硼酸中次之（20．83％，17．75％），在氟硼酸（6．81％）和土酸（～2％）中很低。用能谱电镜检测，与1／5土酸、复合氟硼酸反应2小时后的绿泥石表面，Si的质量分数大幅增大，Al、Fe的质量分数大幅减小，新出现F，证实有硅酸盐和氟化物沉积。绿泥石与各种酸液反应12小时后，（001）和（002）晶面衍射峰形和峰位不变，与氟硼酸特别是复合氟硼酸反应后，两晶面衍射峰高度降低，在20=15．8°和18，2°处出现新衍射峰，表明有新矿物生成或发生了矿物转化。图1表3参3。

致密砂岩气藏水基欠平衡钻井损害评价

致密砂岩气藏储层具有孔喉细小、强亲水、裂缝发育等特点,在作业过程中易于受到损害。采用水基钻井液欠平衡钻开致密砂岩气藏时,易发生逆流自吸效应及敏感性损害。这些损害究竟对致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护效果产生多大影响,目前还没有一套完整的实验方法来模拟其对气藏的损害程度。为解决致密砂岩气藏水基欠平衡钻井的储层保护,设计了一套实验装置和实验方法来模拟水基欠平衡钻井。利用这套装置对川中某气田典型岩心进行了不同欠压值的储层损害程度评价,研究了水基欠平衡钻井的损害机理以及影响因素。实验结果表明:水基欠平衡钻井对储层损害程度弱,平均为11.8%,钻井液循环2h滤液及固相侵入深度小于1cm,侵入深度浅。为定量评价水基欠平衡钻井对储层损害程度提供了一套实用装置和方法。

气体钻井API钻铤螺纹多轴疲劳寿命研究

据现场钻具失效统计,气体钻井在大钻压作用下,常发生钻铤螺纹疲劳断裂失效。因此,引入多轴疲劳强度理论到气体钻井钻铤疲劳寿命研究,借助Pro/E软件建立API钻铤螺纹三维实体模型,并在气体钻井钻铤螺纹模型计算结果的基础上分析了API钻铤螺纹的应力分布规律,根据多轴疲劳寿命理论预测得到气体钻井钻铤螺纹的疲劳寿命值约为2×105次。研究结果为气体钻井API钻铤螺纹快速失效机理研究提供了参考。

适度出砂在NB35-2稠油油田应用探索

针对通过一定量的出砂来大幅度提高油井产能及一次采收率的问题,开展了从防砂机理上对现场应用的完井方式进行剖析对比,优选完井方式的研究。研究中使用了砾石充填和优质筛管防砂的完井方式,并以典型的稠油油藏NB35-2油田为例,对砾石充填、金属编织网布筛管和金属棉筛管完井方式的矿场防砂效果进行了对比性研究,得出裸眼金属棉筛管完井方式更适合油田实现适度出砂技术的应用,且在保证金属棉筛管强度的基础上,适当增加筛孔上"微孔"和"中大孔"数量,增大生产压差,将地层微粒有效、有序产出,改善近井地带地层的渗透能力,达到提高产能的目的。此研究为油田实施适度出砂开采完井方式的优化提供实例依据,同时对类似稠油油藏开发具有一定的借鉴意义。

钻井液屏蔽暂堵层强度的确定模拟实验研究

钻井液屏蔽暂堵层强度的确定是钻井工程设计中的关键内容之一,它为设计井身结构、钻井液密度、钻井液类型与屏蔽暂堵材料选择等提供科学依据。选取具代表性的岩心,利用高温高压动态损害评价仪和RTR-100三轴岩石力学测试系统,模拟不同钻井液在实际钻井过程中形成暂堵层,定量测定了钻井液屏蔽暂堵层的强度。这种测试系统具有快速、精确、工作压力高的特点,为今后暂堵层强度测定提供了一种新思路。实验结果表明,油基钻井液体系形成的暂堵层强度小于水基钻井液;对于同一种钻井液,高渗透岩心的暂堵层强度小于低渗透岩心。最后通过对实验结果的分析,认为钻井液中的暂堵颗粒粒径分布必需与储层主流喉道半径相匹配,才能获得更致密的暂堵层;为了更好地保护储层,建议钻井正压差应尽量小于室内测定的钻井液暂堵层强度。

基于网络分区和路径能耗的深井无线传感器网络多簇首路由算法

为解决深部矿井无线传感器网络因节点能量受限导致网络生存时间短及由多跳传输引起的"热区"问题,提出1种以分区结构和能量多路径为基础的带状无线传感器网络多簇首路由算法(NPPEC)。算法采用跳数泛洪方式建立带状网络分区结构,将节点分布密度加入主簇首竞选机制中,通过主簇首和副簇首的分工配合,使簇首能量更均衡地消耗;依据路径能耗、节点当前能量及位置计算路径选择概率,并通过控制跳数改善数据传输的实时性。经仿真比较,NPPEC算法网络生存时间约为LEACH算法的1. 807 2倍、HEED-EELD算法的1. 198 4倍,同时也有效改善了网络"热区"问题,为深部矿井无线传感器网络的构建提供1种更有效的解决方案。

新工科背景下环境工程专业实践教学改革举措

文章首先分析了环境工程专业实践教学现状,然后提出了新工科背景下环境工程专业实践教学改革举措,包括优化人才培养方案,提高实践教学占比;加强师资队伍建设,提高实践教学水平;加强实验室建设,提升实验教学水平;等等。

基于粒子群优化和巷道分区的深井WSN定位算法

针对现有深部矿井中人员定位精度不足问题,提出一种基于粒子群优化(PSO)及巷道分区的深井无线传感器网络(WSN)定位算法(PTWL)。将直型巷道里相邻锚节点之间的区域等分,利用信号强度等级对所划分的区域进行标记,以巷道中未知节点接收到的信号强度确定其大致区域,采用PSO算法对未知节点的最大概率坐标进行运算,实现精确定位;通过仿真试验对比PTWL与信号强度指示(RSSI)、信号强度分区(RSSP)算法的优劣。结果表明:PTWL算法比经典RSSI算法和RSSP算法定位精度更高。

储层孔隙结构分形特征与损害研究

采用泡压法测试得到储层岩石的孔隙结构特征,其包含多种储层损害内部和外部控制因素,能够反映连通喉道渗流分布特征,在此基础上建立分形维数计算方法,并对孔隙结构进行描述;进行水锁实验和应力敏感性实验,研究分形特征与储层损害之间的相关性,实验结果显示分形维数越大,水锁损害率和应力敏感损害率越高。

复杂地层钻完井工艺评价关键技术及应用

2021年,我国原油、天然气对外依存度分别达到72.2%和46%,能源安全形势严峻,要把能源的饭碗牢牢地端在自己手里,必须加大国内油气勘探开发力度.《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》指出,加快深层和非常规油气资源的勘探开发,保持油气稳产增产,是保障国家能源安全的重大战略需求.上述油气资源勘探开发面临的工程地质条件十分复杂,主要技术瓶颈表现为:低渗透油气藏难以有效动用、深部复杂地层钻完井安全风险控制困难,钻完井成本高昂;要实现高效、安全、低成本开发,迫切需要对钻完井工艺技术的适应性进行量化评价和科学决策,现有技术不能满足需要.