Sand deposit-detecting method and its application in model test of sand flow

Against the background of the sand-flow foundation treatment engineering of Guangzhou Zhoutouzui variable cross-section immersed tunnel, a kind of sand deposit-detecting method was devised on the basis of full-scale model test of sand-flow method. The real-time data of sand-deposit height and radius were obtained by the self-developed sand-deposit detectors. The test results show that the detecting method is simple and has high precision. In the use of sand-flow method, the sand-carrying capability of fluid is limited, and sand particles are all transported to the sand-deposit periphery through crater, gap and chutes after the sand deposit formed. The diffusion range of the particles outside the sand-deposit does not exceed 2.0 m. Severe sorting of sand particles is not observed because of the unique oblique-layered depositing process. The temporal and spatial distributions of gap and chutes directly affect the sand-deposit expansion, and the expansion trend of the average sand-deposit radius accords with quadratic time-history curve.

双金属复合管海水海砂混凝土短柱的轴压性能与承载力分析

基于有限元程序ABAQUS,建立双金属复合管海水海砂混凝土(SSCFBT)短柱构件的精细化有限元模型,对轴压状态下模型的破坏形态、荷载-变形关系、内力分配和钢-混凝土界面接触作用进行研究,并开展参数分析。结果表明:双金属复合管与内填混凝土之间的共同工作性能良好,其荷载-变形曲线可分为3种类型,由双金属复合管对混凝土的约束效应系数决定。通过参数分析,得到了不同参数对SSCFBT短柱轴压承载力的影响规律,并验证了已有相关计算公式用于预测SSCFBT短柱轴压承载力的可行性。

塔河油田T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂工艺

针对塔河油田泵送桥塞分段加砂压裂施工中存在泵送桥塞工具串易遇阻遇卡,缺乏相配的井下工具,含硫化氢、井控风险较高等问题,以T1-5H井为例,提出了井下工具泵送模拟技术,提高工具串在复合套管中的通过性;形成了人工井底地质深度回归结合连续油管探底的高精度校深方法,保证首段射孔位置精确;采用大通径全封堵桥塞,解决高压气井组下生产管柱的难题。应用表明,T1-5H井泵送桥塞分段加砂压裂完井工艺4段5簇,注入地层总液量3210.7 m^(3),累计产能提高2401.6 t,有效提高了储层动用程度。该工艺为西北工区砂泥岩薄互储层改造提供经验借鉴,为实现超深石炭系储层大规模开发奠定了技术基础。

衬塑钢管海水海砂混凝土组合构件受弯性能研究

对12根衬塑钢管海水海砂混凝土(seawater sea-sand concrete filled plastic-lined steel tube, SSC-PLST)试件进行了受弯加载试验和有限元建模分析,研究该类构件的受弯性能及内衬塑料层对组合构件承载变形能力的影响规律。研究结果表明:SSC-PLST受弯构件的破坏形态具体表现为受压区钢管外凸屈曲、对应位置混凝土被压碎,受拉区钢管屈服、核心混凝土弯曲裂缝细而密,与普通钢管混凝土类似;试件的弯矩-挠度曲线呈三阶段特征,表现出良好的承载与变形性能。SSC-PLST构件不同部分之间的接触应力较小,且分布不均匀。内衬塑料对SSC-PLST构件受弯承载力的影响程度主要与塑料层厚度有关,受钢材强度和混凝土强度的影响较小。最终提出了SSC-PLST受弯构件承载力的简化计算公式,可为该结构构件的工程应用提供参考。

考虑砂体连通性的三维流管模型和立体波及评价

我国致密油藏主要采用注水的方式补充地层能量,然而,砂体的非均质性导致单井见水规律复杂,传统平面流管模型无法准确评价波及系数。为了准确评价波及系数,首先,通过引入连通系数定性表征砂体连通性,综合考虑启动压力梯度与各向异性,建立考虑砂体连通性的致密油藏三维流管模型,并采用Python编程求解模型;接着,与商业数值模拟器tNavigator计算结果进行对比,验证本文建立模型的准确性;最后,将模型应用于长庆油田HB油藏,对不同砂体连通性对立体波及系数的影响进行分析,分别针对砂体中等连通和弱连通的井组提出补孔和补孔后重复压裂的调整对策,并预测调整方案的波及系数。研究结果表明:当砂体全部连通时,井组的立体波及系数约为65.80%,考虑了砂体部分连通后,波及系数明显降低;采取补孔措施后,砂体中等连通井组波及系数预计提高18.03%,砂体弱连通井组采用补孔后重复压裂措施,波及系数提高50.01%。该方法可为致密油藏立体波及评价提供理论基础和依据。

机制砂UHPC的性能及其在风电塔筒管片中的应用研究

为拓展超高性能混凝土(UHPC)在风电塔筒管片上的应用,开展了机制砂UHPC在风电塔筒管片中的应用研究。结果表明:在颗粒级配近似替代的原则下,采用连续级配的机制砂可制备出性能优异的UHPC,蒸汽养护48 h后,机制砂UHPC的抗压强度约172.6 MPa,抗拉强度约9.99 MPa;采用机制砂UHPC制备风电塔筒管片,虽然其早期水化放热量较大(内部温度最高可达约80℃),但严格控制生产工艺,可使机制砂UHPC塔筒管片表面无裂缝及其他缺陷。

疏松砂岩压裂后颗粒返吐控制技术评价与优化实验

针对过筛管压裂的具体特点,以典型井为案例,进行了不同过筛管压裂防砂模式的实验。结果表明,膨胀筛管具有更好的流通性能,适用于生产能力较低、生产压差高、未严重出砂的油井;防砂精度为184μm的泡沫金属筛管兼具挡砂和流通能力,适用于生产能力高、严重出砂的油井。

连续管井下电视作业及压裂进砂评价系统研究

国内外油气田开采过程中,针对页岩油、页岩气体积压裂,需要对压裂体系效果和产能进行辅助评价,利用井下电视获取井下静态图像或运动图像,可以直接视觉呈现井内真实状况,利用软件定量分析炮眼个数及尺寸,在压裂后产层评价应用领域具有其他测井手段所不具备的独特优势。针对连续管井下电视作业及压裂后需计算进砂量、进行产能评价的问题,研发了连续管井下电视作业地面配套设备,包含钻磨、洗井和井下电视测井3种重要组成工艺及其井下工具配套方案。采用Python+OpenCV识别技术进行相机标定、图像增强、偏心矫正等图像预处理模块开发,同时利用YOLOv5+Deepsort神经网络形成了特征目标检测及跟踪技术,并结合炮眼冲蚀理论及进砂量分析,使用C#开发了一套含基础组件、炮眼定量分析工程、报告输出为一体的压裂进砂评价系统,实现可视化、定量分析算法。研究结果可为页岩油气产能评价提供一定技术支撑。

紧邻既有建筑物含流砂层深基坑管井降水施工技术研究

文中分析了深基坑管井降水技术,包括管井施工步骤及案例分析,通过合理应用相关技术,实现对基坑地下水的有效控制,保护了既有建筑的安全,同时取得了较高的社会效益和经济效益。

渤海特高孔渗储层控水防砂一体化完井技术

渤海BN油田的特高孔渗疏松砂岩油藏储层非均质性强,生产井出水、出砂问题严重,而现有各自独立设计实施的控水和防砂工艺存在设计实施繁琐、控水防砂效果差等问题。为此,在连续封隔体控水完井技术的基础上,根据地质工程一体化的思路,给出了优选连续封隔体颗粒粒径、设计ICD筛管控流强度及优化配置ICD筛管的方法,形成了适用于渤海特高孔渗储层的防砂控水一体化完井技术。BN油田3口井进行了控水防砂一体化完井技术试验,与邻井相比,单井无水采油期平均延长187 d,初期含水率远低于预期含水率,井口无砂时间明显增长,其中BN-D4H1井井口无砂时间长达889 d。现场试验结果表明,防砂控水一体化完井技术可以满足BN油田控水、防砂的双重需求。

CFRP-PVC管约束珊瑚海水海砂混凝土柱轴压性能试验研究及有限元分析

为研究碳纤维增强聚合物-聚氯乙烯复合管(CFRP-PVC)约束珊瑚海水海砂混凝土(CSSC)柱的轴心受压性能,对6个试件进行轴心受压加载试验和有限元参数分析,重点研究了PVC管内、外表面CFRP层数和脱空缺陷对该组合柱轴压性能的影响。结果表明,CFRP-PVC管可以有效约束CSSC,使其处于三轴受压状态,当内、外壁均粘贴CFRP时可以有效减缓突然破坏的特征。相同情况下,管内壁粘贴1层CFRP时具有更好的延性和承载力,管外壁粘贴2层CFRP时约束应力提高系数高达121.5%,脱空缺陷仅对延性有显著影响。基于ABAQUS软件建立了CFRP-PVC约束CSSC柱有限元模型,准确还原了组合柱在轴向荷载作用下的破坏过程和CFRP损伤形态。当组合柱套箍系数小于0.3或长径比大于14.54时,荷载-位移曲线会失去强化段,提高外层CFRP层数会小幅提高强化段刚度。提出了适用于CFRP-PVC约束CSSC的承载力计算方法,误差为1.2%。

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。

多层充填防砂工具的冲蚀仿真模拟研究

在油气生产运行过程中,由于设备内部常存在大幅度的压力波动,易遭受冲蚀磨损,一旦发生刺漏和破裂,则极有可能导致人员伤亡,造成严重后果。基于防砂工具冲蚀损坏的调研分析,通过冲蚀模拟试验探讨了在不同流体流量、携砂比、固相颗粒大小以及连续相黏度等因素下,多层充填和压裂施工的管柱系统发生冲蚀破坏的规律。试验结果表明,影响充填管孔冲蚀磨损的主要因素是液固多相流的排量,此外,固体颗粒浓度较高时可能会出现颗粒沉积现象。同时,考虑工具结构参数和冲蚀流动参数,构建了一套关于防砂工具冲蚀损坏的预测模型,利用冲蚀模型对管道壁面的冲蚀速率分布进行了计算,并对其主要冲蚀特征进行了描述。最后,根据仿真试验结果对现有工具提出结构优化建议,提高了管柱的总体性能和可靠性,为后续构建防砂工具冲蚀预测模型提供借鉴与参考。

低压天然气水平井连续油管气液混相钻冲砂模型的建立与应用

苏里格气田东区北部上古生界气藏原始压力系数低,并且随采出程度的增加目前地层压力系数降低至0.4,因该区域经压裂改造后的水平井对井筒沉积物清理过程中有较高的储层保护和工艺安全要求,常规的冲砂、清砂工艺存在局限性。借鉴水平井欠平衡钻井和吐哈油田直井氮气钻磨桥塞的成功案例,以Boyun Guo和Ali Ghalambor等人的研究结果为基础,建立了井底流压、固相携带能力、施工压力和井口流速4种数学模型,并基于数学模型的计算和预测结果,于2023—2024年在苏里格气田试验应用连续油管气液混相钻冲砂6井次,单井日增气均超过2.5×104 m 3/d。试验井的随钻电子压力计数据结果显示,实测井底流压值与理论计算结果吻合,证实井底流压计算核心数学模型的准确可靠。该研究为同类井解堵增产提供了一种全新的解决方法。

高压旋转射流解除井下防砂管柱的堵塞

在油田开发过程中 ,防止油层出砂是维持油田正常生产的一项关键技术措施。对于出砂严重的油水井 ,即使采取了机械或化学防砂措施 ,也不能保证油水井长期稳产 ,此时必须提出防砂管柱进行更换。介绍了一种新开发的旋转射流解除井下防砂管堵塞技术 ,在设计整套井下旋转射流解堵装置的基础上 ,对喷头旋转速度—流体压力关系、喷嘴冲击特性等进行了室内试验 ,并在完全模拟防砂管工作条件下 ,利用样机进行了实际解堵试验。现场 10多口井的试验结果表明 ,该技术切实可行 ,效果显著 ,具有良好的经济和社会效益。

旋转射流联合沉砂筒解堵工艺关键参数研究

部分油气井因井漏失返而无法建立全井循环,传统解堵工艺难以解决此类油气井的堵塞,为此开展了旋转射流联合沉砂筒解堵工艺研究。旋转射流联合沉砂筒解堵工艺是利用油管将高压水输送至旋转喷头形成旋转射流,破碎井底堵塞物,堵塞物被上返液运送至一定高度,在环空液柱升高漏失量增大或停泵等因素影响下,堵塞物沉积在旋转喷头上方的沉砂筒内,随着沉砂筒起出带至地面。利用固液两相流体力学对堵塞物进行了受力分析,推导出不同类型的堵塞物上返所需流速的计算公式,并根据力矩平衡原理推导出了旋转喷头正向喷嘴水力参数计算公式。卧51井采用旋转射流联合沉沙筒解堵工艺进行冲砂解堵,15min冲砂进尺达9.98m,解堵效果良好,表明该工艺可以较好地解决低压油气井堵塞的问题,为油气井解堵提供了新思路。

胜利油田水平井防砂管柱打捞技术

根据水平井打捞时上提力和扭矩无法全部传递到井下水平段内 ,因此常规的上提、套铣和倒扣等都无法实施滤砂管打捞的问题 ,研究成功水平井水平段内大长度滤砂管打捞工艺技术。这项打捞工艺技术 ,首先是处理完水平井井筒内“鱼顶”上部的沉砂 ,再采用相应的工艺对滤砂管外的沉砂进行松动 ,然后下入增力打捞管柱 ,利用井下打捞增力器来改变打捞管柱的受力方式 ,并配套专用提放式可退捞矛 ,完成井下大长度滤砂管的打捞。 3口井的应用表明 ,打捞成功率达 10 0 % 。

大规模加砂压裂完井工具冲蚀定量模拟计算及工具优化

须家河致密砂岩气藏120 MPa超高压、长时间大排量加砂压裂作业对管柱冲蚀影响,导致完井管柱出现变形、断裂、球座磨损、分段球不到位等问题。基于冲蚀磨损理论,选择出分段管柱中四处冲蚀严重部位,利用Ansys软件进行建模,采用动静态结合方法,计算得到了大规模加砂压裂施工管柱变径处的冲蚀程度定量值,明确了油管短节与滑套球座为冲蚀严重位置,有针对性地对冲蚀最严重位置进行了结构优化及材质优选。油管变扣短节优选Q125钢级管材可兼顾强度及经济性;改进滑套上接头变径处台阶倒角控制在30°以内,滑套球座顶部优化设计为弧形结构,球座采用硬质合金材质,优化改进后的滑套冲蚀程度比原结构降低66.5%,经川东北须家河组YL15、YL171、YL6等多口井成功应用,优化改进的压裂管柱满足了超高压加砂压裂长时间施工需求。

大斜度井水力携砂技术及其优化

农田、水库等特殊的地理地貌决定了浅造斜大斜度井成为浅层疏松砂岩油藏主要的开发井型。对于防砂难度大、效果差、频繁砂卡埋等技术难题,创新性地应用同心双管水力射流携砂工艺,取得了延长周期、提高产能的良好效果。针对双管管柱结构建立了适合的优化理论和计算模型;在常规直井、定向井水力射流动态仿真模型的基础上,增加了大斜度井携砂能力设计功能,研发了同心双管水力射流携砂采油优化及诊断系统。研究成果为该类型油井的生产提供了一种可靠的应用技术。

连续油管带底封分段压裂技术在泾河油田的应用

泾河油田长8油藏属低孔、特低渗油藏,前期采用裸眼封隔器分段压裂取得较好效果,但该工艺裂缝起裂位置不明确,无法实现井筒全通径,为提高油田采收率,提出了连续油管带底封分段压裂工艺。该工艺将连续油管和喷砂射孔工具、底部封隔器连接,通过油管注入实现喷砂射孔,环空注入实现加砂压裂,用底部封隔器对已压层段进行隔离,由下至上逐级分段压裂。该工艺压裂裂缝起裂位置明确,改造地层针对性强,作业速度快。在JH2P20井的应用表明,连续油管带底封分段压裂工艺可在30 min内完成转层压裂,正常情况下1 d内可完成9段压裂施工,压后井筒全通径,在泾河油田具有较高的推广应用价值。