基于格子Boltzmann模型的裂缝性储层钻井液漏失数值模拟

针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了不同条件下基块-裂缝内钻井液漏失行为。模拟结果表明,裂缝性致密碳酸盐岩储层中的裂缝为主要漏失空间,基块的钻井液漏失量在低值范围内随基块孔隙度增加呈指数增加。裂缝宽度越大,平均流速越大,裂缝空间内速度分布越均匀,组合裂缝总宽度相等条件下,单条裂缝的钻井液漏失速率高于多条裂缝组合情形。研究通过格子Boltzmann方法表征钻井液漏失行为,表明该方法可较好地用于分析裂缝性介质中钻井液漏失行为和裂缝至基块的跨尺度滤失过程,研究成果可为裂缝性致密储层钻井液漏失防控及储层保护提供理论依据。

裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

针对裂缝性地层钻井作业时的钻井液漏失问题,采用幂律模式钻井液,将地层中裂缝看作任意倾角、可变形、裂缝面粗糙且存在滤失的二维单条裂缝模型,引入裂缝力学开度和裂缝迂曲度参数表征裂缝面粗糙度对钻井液漏失规律的影响,推导了钻井液漏失模型,并基于该模型分析了钻井液漏失规律。研究结果表明,幂律模式钻井液的剪切稀释性会造成漏失初始阶段漏失速率的升高;钻井液漏失速率随裂缝迂曲度变大而减小,随着裂缝开度增加裂缝迂曲度对钻井液漏失速率的影响降低;初始裂缝开度、裂缝倾角、裂缝面积、裂缝长度越大,钻井液漏失速率越大;矩形裂缝的钻井液漏失速率低于正方形裂缝;裂缝面滤失综合系数越大,钻井液漏失速率越高;井眼与裂缝相交于裂缝中心位置时钻井液漏失速率最高;随着井底压差增大,钻井液漏失速率明显升高;裂缝法向刚度越高,钻井液漏失速率越小。

国内外水力振荡器的研究现状及展望

针对目前定向井段和水平段钻进过程中为提高机械钻速使用水力振荡器出现的问题,分析了水力振荡器的研究现状与现场应用状况。首先介绍了国内外不同水力振荡器的结构,分析了其优缺点;然后结合现场资料,通过实例对比了水力振荡器和旋转导向钻井工具的提速效果;最后针对水力振荡器在应用时出现的一系列问题给出了相关建议。现场应用效果统计资料表明,水力振荡器能降低摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本,与旋转导向工具相比,机械钻速可提高29.8%,钻井成本可降低38万元。但存在实际工作排量达不到设计要求、安放位置不合理、自身压耗高、损坏MWD等精密仪器和耐冲蚀性偏差等问题,严重影响了水力振荡器的应用。为解决这些问题,需要对水力振荡器进行持续完善和改进。

气升式环流反应器的流体动力学模型

用空气 -水体系 ,在下降管直径和上升管直径分别为 0 .0 3m和 0 .0 9m ,反应器的总高度为 1.3m的气升式环流反应器中对气含率和流体循环速度进行了实验研究 ,总结了液体速度和气含率随表观气速的变化规律 ;根据动量平衡原理和漂流通量模型建立了气升式环流反应器中液体循环速度和气含率间的理论关系式 ,给出了各局部阻力损失系数的计算方法 ,并对这些阻力损失系数和分布参数进行了计算 ,实验结果表明 ,气速小于 0 .0 6 5m·s-1时 ,气含率与下降管液体速度随气速的增加明显增加 ,在实验气速范围内 ,总阻力损失系数与气速无关 ,其值为3.75。模型计算表明 ,循环液速和气含率的预测值与实测值的平均相对误差分别为 3.6 %和 0 .2 9%

用于钻井堵漏和封堵的特种凝胶抗冲稀性能

特种凝胶ZND在国内30多口井/次恶性漏失和负安全密度窗口的高压双庙1井、高含H2S的罗家2井、高含CO2的徐深8—平1井喷漏同存的成功处理中彰显出了重要作用,强大的抗冲稀能力是其发挥作用的关键因素。研究了特种凝胶ZND的溶解热和稀释热,选用筛余体积变化率直观地表征它的抗剪切冲稀能力,借助大尺寸堵漏模拟装置模拟了它在破碎性地层漏层中的抗冲稀能力。结果表明,特种凝胶ZND稀释热越小,其抗冲稀能力越强;抗冲稀能力随温度升高、浓度降低、剪切速率增大和剪切时间延长而减小;等孔隙体积水驱替特种凝胶时,凝胶被驱替率均小于16%,当出口见水后,采用2倍孔隙体积的水驱替凝胶ZND时,被驱出的凝胶体积率均小于2%。实验验证了特种凝胶ZND具有强的抗冲稀能力,为有效堵住恶性漏失和对付喷漏同层的安全隐患提供了科学的实验依据与理论指导。

多管气升式环流反应器的流体动力学

用空气 -水体系 ,对三种管径比 (下降管直径与上升管直径之比 )的具有两个上升管的新型多管气升式环流反应器的液体循环速度进行了试验 ,总结了液体速度随两个上升管气速及管径比的变化规律 ;根据动量平衡原理和漂流通量模型建立了多管气升式环流反应器中液体循环速度和气含率间的理论关系式 ,给出了各局部阻力损失系数的计算方法 ,循环液速和气含率的模型预测值与实测值的平均相对误差分别为 8 3 %和 8 1%。

中国石化深井钻井主要技术难点及对策

中国石化集团公司深井主要分布在西部探区和南方海相油气探区,由于储层埋藏深,地质情况非常复杂,钻井过程中存在很多技术难题。从井身结构设计技术、盐膏层钻井技术、山前高陡构造防斜打快技术、南方海相地层防漏堵漏技术、提高硬地层钻井速度技术、高压含硫气井井控技术6个方面详细介绍了深井钻井技术难点,同时结合国内外的成功实践,提出了相应的技术对策,这对于提高深井工程设计的准确性与科学性、提高深井钻井速度、加快中国石化深部油气勘探开发具有重要的意义。

适用于鄂尔多斯盆地天环塌陷西翼的体膨胀堵漏工艺

长庆油田鄂尔多斯盆地天环塌陷西翼主要漏失层为洛河层及刘家沟组地层,漏层缝隙发育良好,地层水活跃,漏失速率为20~100 m^3/h,堵漏难度大。传统堵漏方法成功率低,难以有效封堵。针对大型漏失井,通过筛选堵漏材料,优选出体膨胀承压堵漏剂HSW-1,以此作为先导浆,在漏失层形成结构承压体,避免漏失点动水冲刷,后注入水泥塞达到堵漏目的。体膨胀承压堵漏剂遇水膨胀可达500~800倍,7 MPa压力下承压能力达11 MPa,耐温120℃,固化时间为2~6min。因HSW-1遇水膨胀和固化时间短的特征,研发出一种定点投送工具,以达到定点投送和定位候凝的目的,提高堵漏成功率。

铅铋自然循环回路热损效应分析

在液态金属自然循环回路的计算分析过程中,已有研究一般忽略散热损失,常导致计算结果与实验结果有较大的区别。为研究散热损失对液态金属自然循环回路稳态特性的影响,利用MATLAB/Simulink编制了含有散热损失模型的铅铋自然循环回路计算程序,并用实验结果进行了验证。利用该程序,分析了不同热功率、中间热交换器二次侧流量和环境温度下散热损失对自然循环回路稳态参数的影响。计算结果表明:通过减小散热损失可提高回路的自然循环流量;当二次侧流量较小时,散热损失对循环流量的影响更为明显;通过增加二次侧流量或适当增加热功率可减小散热量占总热功率的比例,提高热量利用率;当二次侧流量不变时,不同热功率下环境温度对回路的自然循环流量的影响不明显,但热量利用率会随环境温度的升高而增加。

水产品冷链物流中三项指标的构建——冷链物流流通率、冷链运输率和损失率

本文首先阐述了水产品冷链物流的定义及其与低温物流、冷藏链和供应链的关系。其次,指出水产品冷链物流流通率、冷链运输率、水产品损失率三项指标的概念,按照现有统计数据口径,试图形成水产品冷链物流发展可比数据和分析方法,估算当年采用冷链物流方式流通的水产品总量、深加工鲜冻内陆水产品量、冰鲜水产品量,以及预测2010年和2020年水产品冷链物流流通率、冷冻水产品量和冰鲜水产品量、水产品冷链运输率、水产品损失率等评价指标。

无隔水管钻井浅部地层井筒循环压耗分析

无隔水管钻井液回收钻井技术能够较好地解决深水浅部地层的钻井难题。基于圆管流量方程及其在环空中的推广应用,分别建立钻柱内和环空中钻井液全流态的井筒循环压耗计算方法。算例分析结果表明,层流状态下钻柱内和环空中循环压耗随排量增大均缓慢增加,而过渡流和紊流下循环压耗随排量增加的速度较快;RMR无隔水管钻井系统在钻井过程中存在一个临界排量,只有泵排量不小于临界排量才能够保证井筒循环的连续性;钻遇浅部地层时井筒压力中还是钻井液液柱压力起主导作用,循环压力的影响相对较小。研究内容可为我国开展深水无隔水管钻井提供一定的技术支持。

印太暖池区域海温异常与北极海冰变化的联系

采用统计方法,分析了全球海洋表层海温和印太暖池区域海表温度的长期变化特征,探讨了热带印度洋-西太平洋(印太暖池)海表温度异常(SSTA)与北极海冰快速消融之间的可能联系。结果表明,从整体来看,百年来全球SSTA呈现缓慢升高,但期间也存在年际变化的波动,近10年来全球SSTA升高有减缓的趋势,印太暖池区域的SSTA长期变化与全球基本一致。而北极海冰覆盖率自20世纪80年代初由正距平转换为负距平,且以-1.5%/10 a的速度快速减少,每年7—10月的海冰覆盖率减少速度最快,分别为-2.6%/10 a、-2.8%/10 a、-3.0%/10 a和-2.5%/10 a。由相关分析可知,北极海冰覆盖率的快速减少与印太暖池区域SSTA变化存在密切联系,它们之间存在准两年的显著相关。这种联系的重要途径是通过北极涛动(AO)作为桥梁来完成的。采用回归分析,首次建立了夏秋季北极海冰变化与印太暖池区域SSTA之间的预报方程,并对未来两年北极海冰的变化进行了预测试验,2015年和2016年6—10月北极海冰覆盖率异常变化均为-6.16%,仍为快速减少的两年。这一工作对北极海冰变化的深入研究和预测具有一定的推动作用,对全球气候变化的评估提供了理论依据。

泵注反循环岩屑粒径对最低排量的影响实验

介绍了泵注反循环钻井的基本原理和特点。利用泵注反循环岩屑运移模拟实验装置,以清水为循环介质,对6种不同粒径的岩屑上返所需要的最低排量(流速)进行了实验。探讨了最低排量和循环压耗随岩屑粒径的变化规律。实验结果表明:岩屑上返的最低排量和循环压耗随岩屑粒径的增大呈现非线性的增加,当岩屑粒径超过4.75mm后,循环压耗的增幅加大;岩屑在水平段运移所需的最低排量小于在弯曲段和直井段运移所需的最低排量。实验结果为泵注反循环钻井方法的应用和水力参数的优化提供了依据。

完整作业信息定量分析顺北油田钻完井漏失因素

针对解析法等定性研究方法指导现场防漏堵漏缺乏针对性,定量预测法在预测漏失时使用的工程数据不完整且在预测出漏失程度后未提出如何通过调整相关参数定量控制漏失的难题,提出了引入剥茧算法解决。选取顺北油田记录了平均漏失速率的29口井中的27口的全部测量参数,以平均漏失速率为目标函数,井深、钻完井液密度等作自变量,建立多元一次回归方程并求解方程的待定系数。理论上,运用T检验和F检验证明方程满足工程分析要求;实践中,用未参与方程建立的两口井的数据检验方程误差,计算值与实际值相对误差均在6%左右,满足工程控制需要。使用贡献率法和削元法简化目标方程,最终筛选出17个影响平均漏失速率的因素,其中10个钻井流体因素的贡献值在50%以上,即通过调整钻井流体性能可以控制一定的平均漏失速率。为现场控制方便,将钻井流体的性能用六速黏度计300 r/min读数换元,使得钻井流体的主控参数减少到pH值和六速黏度计300 r/min读数两项,通过分析该三元方程预测出最小平均漏失量为2.3 m^(3)/h。针对顺北区块的特点,通过定量分析发现顺北油田漏失涉及地质、工程等作业环节并找到了钻完井漏失主控因素,通过削元、贡献率等方法筛选并计算出通过控制漏斗黏度、六速黏度计300 r/min读数得到的最小平均漏失速度。在指导堵漏现场实践方面,可以为后续施工措施获得理想的控漏效果提供基础数据支撑,为决策提供可选择的手段。

无隔水管钻井技术临界排量分析

鉴于国内有关无隔水管钻井技术水力学研究较少,且循环压耗计算仍然基于适用性较差的钻井液流变模式的现状,采用罗-斯模式建立了适用于无隔水管钻井系统的全流态水力学分析方法,分析了泵排量随水深、井深的变化规律。分析结果表明,无隔水管钻井系统正常钻进过程中,应保持泵排量大于或等于临界排量,否则立管压力将为负数,钻柱内将出现U形管效应;钻柱内循环压耗对立管压力随排量变化的规律影响较大,环空循环压耗和钻头压降对其影响较小;不同深水条件下临界排量均随着井深的增加而减小,当井深相同时,水深较小的工况下临界排量较小。所得结论对无隔水管钻井系统平台泵排量的确定有指导意义。

胡尖山油田水平井提速钻井液技术

胡尖山地区地层复杂,钻井时井漏频繁,砾石掉块、煤层坍塌严重,导致水平井钻井施工速度慢、风险大。针对钻井施工中存在的技术难题,开展了一系列技术攻关,形成了适应不同地层的堵漏技术措施和各井段钻井提速方案,特别是确定了一开和二开堵漏钻井液体系及完井钻井液方案,形成了一整套水平井提速钻井液技术及工程技术措施。优选的聚合物正电胶屏蔽暂堵钻井液体系在该油田AP3井进行了试验应用,结果表明,该方案解决了胡尖山油田钻井中出现的井漏、煤层坍塌、粘卡等难题,减少了井下故障的发生,提高了钻井速度,建井周期明显缩短,为该油田的有效开发提供了技术支持。

苏里格南区块小井眼钻井关键技术

针对苏里格南区块小井眼钻井存在的钻头选型困难、井眼轨迹控制难度大、电测遇阻频繁、井漏严重和钻井速度慢等技术难点,开展了PDC钻头优化、螺杆钻具改进、钻具组合优选、井眼轨迹控制、钻井液体系优选和井下故障防控等关键技术研究,形成了苏里格南区块小井眼钻井关键技术,并在80余口井进行了现场应用。应用结果表明:改进后的PDC钻头性能稳定,机械钻速高,6口井钻井周期在10 d以内;优选的钻具组合和螺杆钻具能实现了二开“两趟钻”的提速要求;采取调控钻井液密度、降低压耗和预加随钻堵漏材料等措施钻穿易漏层,防漏堵漏效果显著;优化钻井液性能,提高了电测一次成功率。苏里格南区块小井眼钻井关键技术为该区块小井眼安全高效钻井提供了技术支撑。

井漏失返条件下的吊灌作业安全时间计算方法

"吊灌"作业是在井漏失返条件下保持井内压力动态平衡、获得安全作业时间的重要措施。但在实施吊灌作业时,由于反映井筒内环空液面变化规律的动态数模分析方法缺失,不能为工程实践提供吊灌的合理依据,使其基本处于"盲吊"状态。为此,笔者根据"吊灌"技术实际工况,首次采用井筒漏失动态分析方法,建立起吊灌安全作业时间数学模型,给出了多种漏失速率的积分结果,并结合现场实例对计算结果进行了验证。结果表明:(1)利用计算实例对数学模型的可靠性进行检验,计算结果与实际数据高度吻合;(2)适当增加吊灌量可以增加安全作业时间;(3)适当减少吊灌钻井液密度也可以增加安全作业时间。结论认为:该成果可以从根本上解决"吊灌"技术的安全作业时间准确计算问题,对于规避井漏失返条件下的井控安全风险、实现"吊灌"技术优化、降低工程费用等都具有重要意义。

“可控涡”方法在离心叶轮设计中的应用研究

采用流线曲率法求解S2流面反问题,为了考虑由于流体粘性损失造成的熵增,将Galvas的一维管流损失模型修改后应用于二维通流计算中并与主方程耦合求解,并编制了一套离心叶轮"可控涡"通流设计程序。为了探讨加入同等的欧拉功条件下不同环量分布方式对叶轮流场及性能的影响,以某给定设计目标的离心叶轮为研究对象,在满足后加载的前提下针对叶片尾缘附近环量的导数采取两种不同的分布方式进行通流设计,并进行了全三维粘性流动分析比较。结果表明:气流环量及环量沿流向的导数分别对叶片通道内的速度分布和叶片表面的载荷分布有着显著地影响。

一类具振动循环损失率的造血模型的伪概周期解

该文研究了一类具振动循环损失率的造血模型,运用指数二分法理论、压缩映射不动点定理和微分不等式技巧,获得了该模型正伪概周期解存在性和指数稳定性的充分条件,并用数值模拟验证了所得的理论结果.结论改进和推广了已有文献的相应结果.