氮气泡沫压裂优化设计与应用实践

苏里格气田地层压力系数低,部分区块水敏、水锁问题突出,常规水基压裂用水量大、压后排液困难,进而严重影响气井产能发挥,采用氮气泡沫压裂是该类气藏提高单井产量有效手段之一。为提升氮气泡沫压裂液整体性能、评价泡沫压裂液体系,应用闭式混砂车和微泡沫发生器等辅助设备、优选?88.9 mm施工管柱和“变冻胶液浓度+变泡沫质量+变粒径陶粒”的施工参数。在苏X井进行了氮气泡沫压裂现场试验表明,优化后的泡沫压裂液稳泡性能、造缝效率、携砂能力明显提升,与同区块常规胍胶压裂相比,地面最高砂浓度达1452 kg/m^(3),用水量减少62%,排液周期缩短47%,测试无阻42.9×10^(4)m^(3)/d,实现了用水少、携砂高、见气早的改造目的,在低压致密气藏的储层改造中显示出良好应用前景。

稠油L油藏多轮次吞吐后汽窜通道表征及治理

稠油L油藏经历多轮次蒸汽吞吐后,出现井间汽窜频繁、剩余油分散、周期油气比低等问题,油田稳产难度大。通过总结L油藏的汽窜规律及影响因素,基于数值模拟分析L油藏各小层不同含油饱和度范围内的油藏温度和对应的孔隙体积倍数,定量表征了地下窜流程度。基于定量化的井组汽窜程度研究3种汽窜治理技术的开采效果,包括小区域多井组合吞吐、汽窜通道控制下的变形井网蒸汽驱、氮气泡沫辅助蒸汽驱。结果表明,氮气泡沫辅助变形井网蒸汽驱可有效治理汽窜,当油汽比降至0.1以下时,全区累计产油量为24.87×10^(4)t,采收率为50.76%,研究结果对改善油藏多轮次吞吐后开发效果具有重要作用。

用超临界氮气发泡技术制备复合纳米粒子填充聚氨酯弹性体发泡材料及其性能

在热塑性聚氨酯(TPU)基体中添加了由石墨烯、碳纳米纤维和碳纳米管复配而成的三元复合纳米填料(GFT),并采用超临界氮气发泡技术制备了TPU/纳米填料复合泡沫材料,研究了GFT含量对复合泡沫的泡孔密度、流变行为、热性能、微观形貌及导电性能的影响。结果表明,随着GFT含量的增加,TPU复合泡沫材料的储能模量和复数黏度有所增大、热稳定性有所提高。少量的GFT可以作为异相成核剂助力发泡,但其含量过多阻碍泡孔的增长,降低了发泡性能。GFT质量分数增加到2%以上时形成了填料网络,降低了TPU复合泡沫材料的结晶度,改善了其热稳定性和导热、导电性能。

SK扰流器液氮泡沫发生装置混合换热性能研究

为提高液氮泡沫发生装置混合发泡性能、缓解冰堵,探究SK扰流器混合换热特性,开展数值模拟并进行实验验证。通过锥形、SK扰流器对不同液氮流速、间距、形状参数的数值仿真对比分析出口氮气体积分数、变异系数以及沿程温度,并通过因子效应极差分析对比长径比、单元数、间距对混合均匀性的影响效应。研究结果表明:SK扰流器相比于锥形扰流器,通过引入旋流破坏流动分层,变异系数下降83%,气液混合和换热性能大幅提高。此外,随着液氮流量增大,管内局部低于冰点容易形成冰堵,建议最大流量比位于1∶33~1∶50之间。随着液氮射流与扰流器间距增大,液氮汽化率下降,出口氮气体积分数和速度相应降低,10 mm间距效果更优。在300 mm扰流器长度下,随着扰流器长径比减小,混合均匀性先提高后下降,压力损失逐渐增大;综合考虑压力损失和混合均匀度,最优长径比约为0.75;长径比因子对变异系数影响较大。研究结果可为液氮泡沫发生装置设计提供指导,提高泡沫发泡性能。

聚氨酯材料发泡性能研究——硬段含量及发泡气体的影响

分别采用超临界CO_(2)和N_(2)发泡制备了一系列合成单体相同、硬段含量不同的热塑性聚氨酯(TPU)发泡材料,探究了硬段含量和发泡气体种类对发泡倍率以及力学性能的影响.结果表明,硬段含量越低,初始发泡倍率越高.发泡倍率基本随着温度升高先增加后减小,并且与发泡剂种类无关.当TPU的硬段含量、饱和压力不变且N_(2)作为发泡剂时,塑化效应较弱,使得最佳发泡温度显著提高.以Elastollan TPU 1175A为例,保持压力13 MPa不变,CO_(2)作为发泡剂时,140℃下初始发泡倍率达到最大.然而N_(2)作为发泡剂时,155℃下初始发泡倍率达到最大.进一步研究了不同发泡剂下相同发泡倍率材料的力学性能,循环压缩实验结果表明,采用N_(2)制备的泡沫材料最大压缩应力提高25%,损耗能量和百分比均较低.

模板和发泡双策略制备氮掺杂介孔碳材料及电化学性能

以尿素作为氮源,聚乙烯吡咯烷酮为碳源,同时利用硬模板法和发泡双策略在不同预活化温度(90℃、140℃、180℃和250℃)下探究前驱体缩合反应程度。通过SEM对其形貌分析,通过BET分析不同的发泡温度对孔径的影响,进而探究其作为电极材料的电化学性能。结果表明,在预活化温度为180℃的条件下煅烧的NPCNs样品呈三维网状形貌,拥有较高的比表面积且伴随着丰富的分级多孔结构。同时,NPCNs的导电性高,电化学性能良好,在1 mV/s的扫速下比电容高达382 F/g,即使在2 A/g的电流密度下经过1000次循环后仍保持近100%的容量保持率,放电比容量能达到302 F/g。

一种低渗透油田化学复合驱油体系

随着低渗透油田开发面临的挑战日益增加,采用有效的提油技术以提高采收率和降低开发成本显得尤为重要。通过实验方法评估了氮气泡沫复合驱油体系在不同地层条件下的泡沫稳定性、流变特性以及驱油效率。实验结果表明:泡沫在25℃和101.325 kPa下的半衰期为88.5 min,而在100℃和1013.25 kPa下显著减少至19.9 min,显示出明显的温度和压力依赖性。泡沫的黏度在剪切速率从0.1 s^(-1)增至10 s^(-1)时,从1.58 Pa·s降至0.82 Pa·s,表明其良好的剪切稀化行为。在驱油效率方面,随着注入压力从101.325 kPa增至1 013.25 kPa,驱油效率从45.5%提升至75.8%。此外,泡沫成分的生物降解速率和毒性测试表明其环境友好性,为油田应用提供了理想的选择。

吡咯氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫活化过二硫酸钠去除双酚A

以吡咯为氮源,通过水热-冷冻干燥法制备易回收的氮掺杂还原氧化石墨烯泡沫(nitrogen doped reduced graphene oxide foam,N-RGF),并用于活化过二硫酸盐(peroxodisulfate,PDS)去除双酚A(bisphenol A,BPA)。利用扫描电子显微镜、X射线衍射、光电子能谱、傅里叶变换红外光谱、BET比表面积和热重分析等技术对材料的结构进行表征和分析,探究溶解性有机质和无机离子对材料性能的影响。结果表明,以吡咯为氮源制备的N-RGF材料具有孔道较小且分布均匀(2~3.5μm)、比表面积大(90.029 m^(2)/g)、孔体积大(0.5417 cm^(3)/g)、石墨相氮含量高(4.3%)和弹性好等优点。N-RGF活化PDS降解BPA的动力学速率常数(0.00835 min^(-1))是RGF(0.00142 min^(-1))的5.88倍,且水中溶解性有机质和无机离子对N-RGF活化PDS降解BPA基本没有影响。活性物种捕获实验和电子顺磁共振检测结果显示单线态氧(^(1)O_(2))是N-RGF活化PDS降解BPA的主要活性物种。SPE-UHPLC-MS(solid phase extraction combined with ultra-high-performance liquid chromatography-mass spectrometry)中间体检测结果显示有10个中间体,提出了可能的降解途径,且通过MCF-7细胞活力测试发现降解过程产物的雌激素活性基本消除。

连续管氮气泡沫冲砂技术在新疆油田的应用

新疆油田部分区块的地层压力系数普遍较低,连续管在水平井水力冲砂作业过程中经常面临漏失、井口失返等复杂情况。针对这一问题,采用低密度氮气泡沫液进行连续管冲砂作业,并设计了泡沫冲砂工艺、检测了低密度泡沫液性能。现场应用结果表明,与常规冲砂液相比,泡沫具有低密度,可实现低压或负压循环,减少漏失;氮气泡沫冲砂技术可以满足连续管冲砂的施工以及有效的井筒疏通,保障了连续管冲砂作业的安全高效运行,符合现场施工要求。

改性淀粉基碳氮硫硅环钢结构防火涂料的研究

本试验对淀粉进行改性,制备了改性淀粉基碳氮硫硅环保钢结构防火涂料,探究了改性淀粉加入量对涂料性能的影响,并对其进行阻燃机理分析。结果表明,改性淀粉的加入能显著增强涂层黏结性能,对其余基本性能无影响,符合GB 14907—2018的规定;改性淀粉能显著提高涂层发泡性能和耐火性能,改性淀粉加入量为2%~6%时,涂层发泡厚度大于3.0 cm,涂层背面温度小于183.6℃;改性淀粉在受热时形成熔融状态钠醚盐,具有较好传质传热作用,有利于气源物质同步气化,与碳源炭化协调一致,改性淀粉在289.1℃左右时开始分解,相变结束后残碳量约为36.5%,在涂层中主要起碳源和小部分气源作用,且能改善涂层的成膜性能,降低成本,具有较好应用前景。

胜利油田超稠油蒸汽驱汽窜控制技术

针对超稠油油藏蒸汽驱过程中汽窜严重的问题,开展室内蒸汽驱汽窜控制技术研究,将氮气泡沫与热固性堵剂相结合封堵汽窜,热固性堵剂封堵大孔道,氮气泡沫调整蒸汽的吸汽剖面。优化后的泡沫剂体系300℃阻力因子达到30以上,且对低含油饱和度区域具有选择性封堵作用,适用于超稠油油藏条件下高渗透带的封堵;热固性堵剂在静态120℃可4 h形成固结,150℃可2h有效固结,在蒸汽动态驱替过程中可形成有效封堵。利用双岩心管开展堵调工艺评价研究,结果表明,采用热固性堵剂和氮气泡沫相结合的封堵汽窜方式比单纯应用氮气泡沫提高采收率5.7%,驱替效率整体达到60.8%。2011年在单56超稠油藏进行现场实施,措施后综合含水下降10.2%,生产井井口温度下降15℃,井组日产油量增加28 t以上,单轮次措施有效期198 d,措施增油2 562 t,效果明显。

深水油气井筒环空注氮控压机理

通过深水井筒环空圈闭压力影响因素分析,结合环空圈闭介质温度、压力特性室内模拟实验,提出环空注氮气控制圈闭压力的方法。受深水井身结构及水下井口系统限制,技术套管和生产套管固井后存在较长的自由段套管环空,由水基、合成基或油基钻井液充填,油气测试、生产过程中,套管环空圈闭液体受井筒流体影响温度显著升高,圈闭液体受热膨胀出现圈闭压力。实验表明：圈闭流体热膨胀系数和等温压缩系数是环空圈闭压力关键影响因素,圈闭压力对圈闭介质类型（液、气）敏感度差异极大;向套管圈闭环空注入5%~20%体积分数的氮气,可以有效控制圈闭压力。现场实践表明：环空注入氮气的圈闭压力控制方法操作方便、可靠性高,能保证深水油气测试、生产过程井筒安全。

高含水后期厚油层注氮气泡沫控水增油技术研究

挖潜厚油层顶部的剩余油是油田进入高含水开发后期的主攻方向之一。由于氮气泡沫具有对高含水层和高渗透带的选择性封堵及提高驱油效率的作用,因此可以利用向厚油层中注氮气泡沫的方法来控制厚油层水窜,挖潜厚油层中的剩余油。通过室内实验,研制了与试验区地质条件相适应的泡沫剂,并开展了1口井的现场试验,取得了增油2286t,含水下降1.6个百分点的较好效果。

渤海油田氮气泡沫与水交替注入提高采收率室内实验研究

针对渤海油田层内非均质性严重及受海上作业条件的限制,在物理模拟实验研究的基础上提出采用氮气泡沫与水交替注入方式实现对老油田的挖潜控水。氮气泡沫与水交替注入实验结果表明,在累积注入泡沫体积相同(1倍孔隙体积)以及注水体积相同(3倍孔隙体积)的条件下,改变氮气泡沫的段塞大小和注入轮次,泡沫段塞分别为1,0.5和0.33倍孔隙体积时,泡沫驱的总采收率分别为5.2%,8.01%和12.92%;泡沫驱后水驱的总采收率分别为12.89%,14.69%和17.35%;综合采收率分别为47.73%,50.33%和60%;最终采收率较初期水驱采收率分别提高了20.08%,23.53%和31.68%。通过实验发现泡沫段塞越小,采用段塞式交替注入的效果越好;且段塞越多,提高采收率的效果越明显。当累积注入泡沫体积为1倍孔隙体积时,注入轮次越多,泡沫驱累积采收率及后续水驱采收率越高,且泡沫段塞驱油的采收率随着注入轮次的增加而升高。

蛋白质分离器中的不同臭氧浓度对工厂化养殖净水效果的试验

The water treatment effect of a protein skimmer with different ozone concentrations for recirculation system of industrial fish farming was studied in this paper.Foam separation principle and ammonia nitrogen removing theory of the protein skimmer was described.A protein skimmer with a discharge of 50 m3·h-1 was designed.The skimmer was used in a recirculation system,and relative water quality parameters: protein,ammonia nitrogen,nitrite,nitrate,organic nitrogen,suspended solid,dissolved oxygen,were tested.The results showed that the egesta of the fish reared and the feedstuff residual could be removed efficiently.The removal efficiency of ammonia nitrogen and protein in the recirculation system was very high by entering ozone into the protein skimmer.The removal rate of protein,ammonia nitrogen,nitrite,nitrate,organic nitrogen,suspended solid were various along with the different ozone concentrations.And the dissolved oxygen was greatly increased.

井楼油田稠油油藏氮气泡沫调剖室内实验

为了给蒸汽一氮气泡沫调剖技术在井楼油田稠油油藏现场的应用提供理论依据，利用室内物理实验模拟方法，对现场提供的泡沫剂进行了静态和动态评价，测量不同质量分数和气液比下的发泡剂和氮气的阻力因子，优化出适合现场使用的最佳起泡剂质量分数为0．4％～0．5％，最佳气液比1：1，筛选出适合伴蒸汽注入的泡沫体系。使用并联填砂管分别模拟渗透率级差5和10的非均质储层，开展了氮气泡沫连续注入和周期段塞注入实验，优选出最佳氮气泡沫段塞注入参数0．05PV。为正确进行工艺设计提供了指导性意见。

DP19小井眼欠平衡水平井井眼轨迹控制技术

在简述DP19井储层地质情况、井身结构和井身轨迹剖面的基础上,对井眼轨迹控制技术难点进行了分析,阐述了DP19井小井眼欠平衡长水平段水平井井眼轨迹控制技术,总结了小井眼欠平衡长水平段水平井钻井施工经验和认识,为提高大牛地低渗低压气田整体开发效益积累了宝贵经验,同时也为非均质储层长水平段水平井的轨迹控制提供了新的工程技术手段和有效途径。

热力泡沫复合驱提高稠油采收率研究

蒸汽驱开采稠油油藏时存在蒸汽超覆和蒸汽窜流,降低了蒸汽的波及效率。国内外采用注蒸汽的同时添加非凝析气体和耐高温起泡剂,进行热力泡沫复合驱,取得了令人满意的效果。利用物理模拟驱替实验和数值模拟技术,研究了热力泡沫复合驱提高稠油采收率的机理及开发效果。实验研究表明:蒸汽驱转热力泡沫复合驱后,驱油效率在蒸汽驱的基础上提高38.5%,达到81.0%。辽河高升油田的数值模拟研究表明:热力泡沫复合驱的采收率高于单一蒸汽驱,泡沫能够封堵蒸汽窜流通道,抑止蒸汽超覆,改善油藏的温度分布,是一种行之有效的三次采油方式。

高温氮气泡沫调剖技术在Girasol油田的应用

针对哥伦比亚Girasol油田热采井汽窜导致的高含水问题,进行了氮气泡沫调剖技术的室内实验及参数优化研究,通过评价实验和驱替实验优选出性能优良的泡沫剂,并对注入方式和注入参数进行了优化。该技术在哥伦比亚Girasol油田F004井应用后,含水率由98%下降至51%,日产油由0.46 t/d上升到12.08 t/d。现场应用9口井,平均增油率为305.25%,效果显著,表明氮气泡沫调剖技术能有效改善稠油油田蒸汽吞吐后期开采效果。

氮气泡沫驱提高高渗透特高含水油藏采收率技术——以梁家楼油田纯56块为例

梁家楼油田纯56块高含水、高采出程度,剩余油主要富集于构造顶部及厚油层上部,常规措施挖潜效果越来越差,剩余储量动用难度大,油藏处于低效开发状况,为此,开展了氮气泡沫驱提高采收率技术的研究。重建了该区的三维地质模型,利用数值模拟进行历史拟合和注入参数优化,预测氮气泡沫驱开发指标及经济效益,通过对氮气水、氮气泡沫同注或交替注入4类36个方案开发指标的分析对比,选择氮气泡沫同注,6口注入井分为3组交替注入2个周期,平均单井氮气注入量为73.6×104m3,起泡剂用量为75t,预计提高采收率5.7%。先导试验选取井组1注7采,6口井见效,综合含水率下降0.8%,增油量为8.1t/d,取得了较好的降水增油效果。