海陆过渡相页岩孔隙结构表征及页岩气渗流规律模拟

鄂尔多斯盆地大宁-吉县区块海陆过渡相页岩储层非均质性强,碳质页岩和纯页岩的孔隙结构特征及页岩气渗流规律具有明显的差异,然而目前针对不同岩性孔隙结构下的页岩气渗流规律研究较为缺乏。文中以这2种岩性页岩为研究对象,基于CT扫描、扫描电镜物理实验技术,测定了二者的基质孔隙和层理缝特征参数,对比了二者的孔隙结构差异,构建了考虑吸附效应和滑脱效应的格子玻尔兹曼数值模拟方法,分析了二者孔隙结构对页岩气渗流规律的影响。研究结果表明:1)碳质页岩裂缝呈空间网状结构,纯页岩裂缝为平行层理方向裂缝。与纯页岩相比,碳质页岩孔隙尺度较大,但孔隙数量较少,孔隙度更低。2)页岩孔隙中存在明显的滑脱效应。滑脱效应提高了气相流动速度,页岩气从孔隙壁面解吸减缓了孔隙压力降低速率,延长了生产时间。建议在开发纯页岩层段时,适当降低生产压差,增强小孔隙中的滑脱效应;在开发碳质页岩层段时,适当增加生产压差,通过解吸作用提高页岩气产量。

减氧空气与轻质原油低温氧化反应特征

塔河北区块轻质原油与减氧空气在温度和压力作用下,探究其组分变化情况和耗氧量规律。在室内使用高温高压反应釜开展原油静态氧化实验,较为系统地研究不同含氧量及不同注气量的减氧空气对原油的氧化作用;并利用色谱分析对烃类分析,收集反应气体进行气体分析,气体组分和原油组分都有不同程度的变化。研究结果表明:①原油样本与减氧空气发生低温氧化反应,重质组分C_(21)以上的组分均下降,低于C_(13)的轻质组分含量均上升;②原油氧化效果随着含氧量上升而增强,反应过程组分对应“拐点”靠前;③含氧量一定时,改变油气比,反应对应的“拐点”不变;含氧量为下降趋势后趋于平缓;④低温氧化过程生成的CO_(2)含量为上升趋势后趋于平缓;⑤在油藏温度(160℃)下,原油主要涉及2个反应热裂解和加氧反应。热裂解反应与含氧量无关,和温度有关,主要反应温度是160~200℃。高碳组分沥青质等重质组分会分解成饱和烃。加氧反应主要是芳香烃,胶质加氧反应也会生成沥青质。当2种反应同时存在时,沥青质参与热裂解的含量大于加氧反应芳香烃等生成的沥青质量,会导致沥青质含量减少。

基于机器学习的低渗透砂岩聚合物驱采收率预测

在恶劣的油藏条件下,化学驱提高采收率方法的可行性主要在实验室进行,以探究化学驱方案在现场实施的可能效果,但此类实验通常昂贵且费时。为了提高筛选效率和研究变量关系,进行了3个聚合物驱油实验项目,其次通过构建14种机器学习基础模型来预测低渗透砂岩聚合物驱油实验的效率。结果表明:多层感知机(multi-layer perception,MLP)、随机树(random forest,RF)和极限梯度上升(extreme gradient boosting,XGB)模型表现最佳,它们在测试集的确定系数均为0.99,均方根误差分别为0.855、0.836和0.859。模型表明特征重要性由强至弱依次为含水率、累积注入孔隙体积、渗透率、非均质系数、孔隙度、聚合物注入量、聚合物浓度、注入压力。研究成果为室内物理低渗透砂岩聚合物驱提供了可靠的数据,给出了14种机器学习模型预测性能直接对比,建立了高拟合高泛化高稳定低误差的低渗透砂岩聚合物驱预测模型,有助于化学驱方案快速在低渗透储层应用,以及降低失败风险。

裂缝参数对压裂水平井产能影响规律分析及重要性排序

基于等效井径模型、裂缝内线性流动模型、井筒变质量流动模型,运用势叠加原理,建立了压裂水平井油藏渗流与井筒管流耦合模型。研究分析了裂缝参数对其压裂水平井产能影响规律,并运用灰色关联因素分析方法,给出了裂缝参数对其产能影响的重要性排序方法,解决了压裂水平井裂缝参数重要性排序问题。同时该耦合方法可以推广应用到多分支复杂结构井的油藏渗流与井筒管流的耦合。

全尺寸射孔完井水平井筒流动压降实验

采用外径139.7 mm的壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒,通过模拟实验研究射孔参数及壁面注入比对各种压降的影响规律。实验结果表明:①随着射孔密度、射孔孔径、射孔相位的增大,壁面摩擦压降和总压降均增大,混合压降减小。②射孔套管出口主流雷诺数相同时,随着壁面注入比的增大,总压降和混合压降均增大。壁面注入比小于临界值(本研究条件下为0.05%～0.10%)时,混合压降小于零;壁面注入比大于临界值时,混合压降大于零。壁面注入比小于0.10%时,加速度压降可以忽略;壁面注入比大于0.10%时,加速度压降随壁面注入比的增大而显著增加。③随着壁面注入比的增大,壁面摩擦压降占总压降的比例逐渐减小,加速度压降占总压降的比例逐渐增大。壁面注入比小于1.00%时,混合压降占总压降的比例随壁面注入比的增大而增大;壁面注入比大于1.00%时,混合压降占总压降的比例基本保持不变。

非均质油藏水平井射孔参数分段优化模型

基于水平井筒入流速度剖面控制原理,结合非均质油藏渗流与水平井筒管流耦合模型,利用遗传优化算法全局寻优且不要求函数连续的优点,提出非均质油藏水平井射孔参数分段优化设计方法,并结合实际算例进行了优化分析。结果表明,优化后高渗区射孔密度小,低渗区射孔密度大,高渗区入流速度降低,低渗区入流速度提高,使入流剖面接近均质油藏理想入流剖面,但射孔参数分段优化对水平井产能指数影响不大。

水平圆管油水两相变质量分层流压降计算

以往对水平圆管中复杂流体介质的流动规律研究的对象均是对水平圆管单相和气液两相变质量流动,关于存在壁面入流条件的水平圆管油水两相变质量流动的研究较少。为此对水平圆管油水两相变质量分层流动进行了微元分析,考虑壁面入流对其中油水两相变质量分层流动压降的影响,分别对油水两相应用连续性方程和动量守恒方程,得出了水平圆管油水两相变质量分层流动的基本模型和压降计算模型。通过模型求解揭示了在壁面入流条件下沿水平圆管的压降规律,并分析了壁面入流、圆管直径、油相黏度和含水率等主要参数对其中压降规律的影响。计算结果表明,当油相黏度较大时,随含水率的增加,沿水平圆管压降降低;而油相黏度较小时,随含水率的增加,沿水平圆管压降升高。

射孔相位对水平井筒变质量流压降影响规律

根据相似原理设计的小尺寸水平井简模拟实验井段不能够同时实现几何相似、运动相似和动力相似，所以小尺寸模拟实验井段与水平井筒实际生产情况存在一定偏差。为了能够真实地反映水平井筒实际生产情况，实验采用外径139．7mm壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒，设计了3种射孔相位角，主流雷诺数为1000～20000，壁面注入比为0．01％～10％。实验研究了射孔相位角对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律，同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。研究结果表明：随着射孔相位角增大，壁面摩擦压降和总压降增大，混合压降减小；随着壁面注入比的增加，混合压降和加速度压降均增加。

不同类型射孔弹射孔伤害参数测定实验研究

利用微渗透率仪定量测定了不同射孔弹(常规YD89-1弹、大孔径YD127-4弹、深穿透BH54RDX-1弹)、不同渗透率(1 mD、10 mD、100 mD、1 000 mD)岩心条件下射孔孔眼周围压实带厚度和压实带渗透率。研究结果表明,较低渗透率的贝雷岩心射孔时会产生微裂缝,进而导致压实带渗透率增大;中高渗透率贝雷岩心射孔时压实带渗透率明显降低。岩心渗透率为1 mD时射孔压实厚度在10~12 mm之间、岩心渗透率为10 mD时射孔压实带厚度在10~14 mm之间、岩心渗透率为100 mD时射孔压实厚度在12~16 mm之间、岩心渗透率为1 000 mD时射孔压实厚度在14~18 mm之间。

浅析油气井产能的影响因素

为准确评价和分析钻井、完井、防砂和增产措施等作业环节对油气井产能的影响,对试井解释计算出的总表皮进行了有效分解,并给出了分解后各作业环节引起的表皮系数的计算方法。通过实例计算,定量分析了影响油气井产能的因素,其中射孔、钻井污染和防砂三个作业环节是影响油气井产能的主要因素,为钻井、完井、防砂和增产过程的评价提供了一定的指导意义。

射孔完井水平井筒变质量流压降规律实验

目前各国学者主要针对注入比对射孔完井水平井筒变质量流压降的影响规律进行研究，而关于射孔相位、射孔直径、射孔密度对水平井筒变质量流壁面摩擦压降、混合压降、总压降影响规律的研究并不系统。因此笔者开展了射孔完井水平井变质量流压降规律实验研究。实验设计了三种射孔相位（45度螺旋射孔、90度螺旋射孔、180度螺旋射孔）、三种射孔直径（10、20、30mm）和三种射孔密度（8、16、24孔／m）、主流雷诺数为1000～20000、壁面注入比（单位井筒长度壁面入流量与主流流量的比值）为0．01％～10％。通过实验，研究了射孔相位、射孔直径、射孔密度对壁面摩擦压降、混合压降、总压降的影响规律，同时分析了壁面注入比对混合压降和加速度压降的影响规律。研究结果表明：随着射孔密度和射孔直径增大，壁面摩擦压降和总压降增大，混合压降减小；随着射孔相位增大，混合压降、壁面摩擦压降和总压降均增大；随着壁面注入比的增加，混合压降和加速度压降均增加。同时发现壁面注入比存在一个临界值，当壁面注入比小于此临界值时，混合压降为负值，加速度压降基本为零，总压降小于壁面摩擦压降；当壁面注入比大于此临界值时，混合压降开始为正值，加速度压降随着壁面注入比的增加而显著增加。

聚合物溶液在多孔介质中流动规律实验研究

由于孔隙介质的复杂性和聚合物溶液的黏弹性,导致聚合物溶液在多孔介质中流动与在流变仪中的流动相比更加复杂,同时聚合物溶液在多孔介质中的流动规律直接关系到驱油方案的制定。因此本研究设计并开展了聚合物溶液(部分水解聚丙烯酰胺)在岩心中流动参数测定实验,给出了岩心渗透率、聚合物溶液质量浓度、聚合物相对分子质量、聚合物溶液注入速度对阻力系数、岩心中流动黏度的影响规律。结果表明,聚合物溶液存在一个临界质量浓度,当溶液质量浓度低于临界质量浓度时,阻力系数与表观黏度基本相等;当溶液质量浓度高于临界质量浓度时,阻力系数远小于溶液表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,两者之间差值增大。聚合物溶液在岩心中流动黏度远小于溶液在流变仪中表观黏度,且随着溶液质量浓度增加,溶液在岩心中流动黏度的增加幅度远小于溶液表观黏度的增加幅度。

基于SPR技术的农产品物流安全管理的研究

随着农产品质量安全事件频繁爆发、国际农产品贸易屡屡受阻,不仅影响到我国的国际声誉、政府形象,对农产品行业在国际贸易中的竞争力构成威胁,直接损害农产品供给主体的经济利益,而且威胁到消费者的身体健康和生命安全,并造成公众的消费的心理恐慌。将SPR技术应用于农产品物流安全管理中,设计出一种光学SPR生物分析仪,对农产品中残留的农、兽药进行检测,最后通过对实验数据的分析,展望了SPR技术在进行农产品物流安全管理中的应用前景。

某区块泡沫油形成原因及泡沫体积影响因素试验研究

针对大庆油田某区块形成泡沫油与邻近未形成泡沫油的区块开展了原油族组成、原油碳族成、地层水矿化度和油气界面张力测定对比研究。通过泡沫油岩心流动试验研究了不同溶解气油比、含水率、岩心渗透率、驱替压差对泡沫油体积的影响规律。结果表明:形成泡沫油与邻近未形成泡沫油的区块相比饱和烃含量高、轻质碳同位素含量高、地层水矿化度低、油气界面张力低。通过岩心后泡沫油体积随着原油中溶解气油比增大、含水率减小而增大。该研究条件(1.23~15.98mD)下岩心渗透率越小泡沫油稳定存在的时间越长。驱替压差越大,泡沫油稳定存在时间越长,但影响程度较弱。该研究思路及成果对生产过程中出现泡沫油区块的原因分析及高效开发具有借鉴意义和工程指导价值。

夜间草坪自动停车设备的研究

针对部分旧式住宅小区的停车设施和居民汽车消费不相匹配,导致小区绿化破坏、出行不畅、消防安全状况下降的问题,分析了城市小区几种主要停车方式的特点,结合居民区夜间草坪闲置空间,采用齿轮驱动伸缩停车道,研究设计了一种夜间草坪自动停车设备。其能更充分利用草坪来增加小区的停车泊位,一定程度上解决了部分小区的停车难问题。

一种新型AICD的设计及其数值模拟

长水平井易过早见水/气,在完井段上安装流入控制装置(ICD)可有效解决该问题。针对油井见水后被动式流入控制装置(PICD)发生失效,而当前各自适应流入控制装置(AICD)均存在其局限性的问题,创新提出了一种新型自适应流入控制装置,该装置由Y形导流器和圆盘形限流器组成。利用数值模拟软件分析了其内部流动规律,优化了其结构参数,并基于优化结果研究了流体参数敏感性。研究结果表明,该装置在径向连接方式、60°分支角、3个Y形导流器情况下的结构最优,且其对密度、黏度均不敏感。新设计的装置稳油控水能力强,不含可动件,对油相密度和黏度均有较大的适用范围。

裂缝参数对压裂水平井入流动态的影响

基于拟稳态等效井径模型、裂缝内变质量线性流模型、水平井筒变质量流模型和完井表皮系数模型,根据势叠加与连续性原理,建立压裂水平井裂缝变质量流与油藏渗流的耦合模型,分析裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率对水平井筒和裂缝的入流速度及压力降分布、压裂水平井产能的影响。结果表明:随裂缝半长、裂缝宽度、裂缝渗透率增大,水平井段入流速度、产量减小,压裂水平井和裂缝产量增大;裂缝宽度越宽、裂缝渗透率越大,裂缝入流速度越大,裂缝内压降损失越小;越靠近外侧的裂缝入流速度越快,裂缝内压力损失越大。

水平井射孔参数分段组合优化模型

沿水平井筒从趾端至跟端存在压力降,且水平井射孔完井沿整个水平井筒射孔参数一般相同,导致水平井跟端过早见水,因此研究水平井射孔参数分段组合优化控制沿水平井筒入流速度剖面对水平井稳油控水尤为重要。基于水平井筒入流速度剖面控制原理,综合考虑水平井筒管流、井壁入流、地层渗流等因素的相互影响,建立了水平井射孔参数分段组合优化模型。对比分析不同射孔参数组合条件下分段优化调控入流剖面的效果,结果表明,射孔密度是调控水平井入流速度剖面最重要的参数,射孔枪弹类型、射孔相位角、射孔方位角是调控水平井入流速度剖面的次要参数,且优化参数越多,水平井入流速度剖面优化效果越好。

井筒与油藏耦合条件下水平井变质量流动规律研究

本文在无限大均质地层弹性不稳定渗流模型解析解的基础上,建立了与地层耦合的水平井筒压降模型。结合具体实例通过对耦合模型的求解得到了水平井简内的压降与产量分布,从而揭示了井筒与油藏耦合条件下射孔完井水平井的变质量流动特性。

水平井变质量流动压降规律实验研究

水平井由于壁面孔眼流体的流入,造成沿水平井筒为流量不断增加的变质量流动。通过室内模拟实验,采用螺旋射孔钢管为实验管材,对壁面孔眼入流对主流压降的影响进行了研究。研究结果表明:随着注入比的增加,管中压降增大;由于入流与主流的掺混,将会造成一定附加压降,该值的大小与加速度压降和注入比两者间的比值成线性关系。考虑不同注入比条件,建立了井筒流动压降新模型,井筒中流动总压降为射孔管摩阻压降与附加压降两者之和,模型计算结果平均相对误差仅为7.5%,精度高于其他理论模型,从而为井筒流动和油藏流动耦合计算提供理论支持。