模拟射孔技术在三次加密调整方案中的应用

大庆油田属陆相油田,油层多、非均质性严重,特别是进入高含水后期,油层水淹严重,剩余油平面和纵向上分布零散复杂,目前尚没有一种准确寻找剩余油的有效方法,各公司研制的预测剩余油软件均无法对空白井区进行预测,准确率比较低,只有75％左右,不能适应三次加密调整的需要。通过研制的一种模拟射孔技术,利用虚拟布井模拟射孔选层全过程,对井间空白区域进行剩余油判断,然后逐井逐层预测,最后叠加出虚拟井点的厚度,对厚度达标地区钻三次加密新井。经钻井验证,该技术预测厚度准确率达90.0％,比目前应用的其他方法准确率提高15个百分点左右,减少干井及低效井15％,有效地提高了三次加密井钻井的成功率,取得了巨大的经济效益。

模拟致密油藏条件下复合射孔系统的试验评价

为评估内置式复合射孔在致密储层中的射孔效能,按照API-RP 19B标准的Part-IV程序研制了模拟储层复杂压力条件下的射孔试验装置,并设计了一套试验评价方法。选用与实际储层岩石物性特征相近的致密砂岩靶,采用114型射孔弹在模拟储层围压、孔隙压力和井筒压力条件下进行射孔试验,使用CT扫描和铸体薄片分析进行孔道效能的分析,结果显示,在储层压力条件下,内置式复合射孔对聚能射流存在干扰作用,致使穿孔深度降低,但具有一定的扩孔作用,岩石的单轴抗压强度越低,孔隙度越大,其扩孔效果越明显;内置式复合射孔应用分仓爆炸的设计思路,聚能、后效的两级做功,使孔道末端形成多条40~100 mm的裂缝,岩心平均面孔率增大1.25倍,疏松地层孔隙,有效的提高了近井地带的流动系数,扩大渗流面积,有利于井的增产增注与后续储层改造措施的实施。

聚能射孔弹粉末药型罩本构参数反演研究

为了获得能够准确描述聚能射孔弹中粉末药型罩在高温、高压、大变形条件下力学行为的Johnson-Cook(J-C)本构参数,使其适用于射孔的数值模拟,该文提出了一种基于有限元仿真的药型罩本构反演方法。搭建了地面射孔实验,并使用ANSYS/LS-DYNA对聚能射孔弹侵彻钢靶的过程进行动态仿真,系统分析了各本构参数对射孔深度和射孔孔径的影响规律,再利用响应曲面法和多目标遗传算法结合实验数据对粉末药型罩的J-C本构参数进行反演,最后基于反演得到的粉末药型罩本构参数开展射孔过程数值模拟,并与实验结果进行对比验证。结果表明:模拟得到的射孔深度、射孔孔径与实验数据间的误差均小于5%,并且射流形态和射流速度与实验结果具有很好的吻合度,表明反演所得的粉末药型罩本构参数能够较为可靠地反映其在射孔过程中的变形流动行为。

油气井射孔模拟装置的研制与应用

为了更好地服务于油气开发,推进射孔技术进步,稳定和提高射孔弹性能,研发了一套配套高温高压射孔模拟试验室使用的油气井射孔模拟装置。该装置能够完成真实井况下的井筒温度、油(套)压力、射孔枪壁厚、套管壁厚、环空大小、炸高等影响因素的加载,射孔后能够完成射孔弹的穿深、枪管孔径、套管孔径、枪管变形、套管变形等数据检测,不但能够实现单发射孔弹检测,也能够实现多发射孔弹联合检测。试验结果表明,这套油气井射孔模拟装置安全性能好,靶套装置循环使用性能强,试验室操作方便,优势明显,试验效果良好。最后针对试验中存在的问题,提出了相应的改进措施。

真三轴岩心暂堵转向压裂物理模拟实验

为进一步认识暂堵压裂裂缝扩展机制,采用新型制作方法浇筑水泥试件,使其带有预置的人工裂缝段和暂堵剂,通过真三轴大物模实验,研究了不同条件下暂堵压裂裂缝的扩展特征。研究表明:在支撑剂与10%质量比纤维混合铺置情况下,试件裂缝起裂方向与水平最大主应力方向一致,预制裂缝的存在导致起裂压力降低;当预制裂缝中充填4/16目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维均匀混合或者充填20/80目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维段塞铺置时,起裂压力明显升高,并且形成了复杂裂缝,说明裂缝的形成与暂堵剂和支撑剂的铺置方式密切相关;当预制裂缝中充填4/16目颗粒型暂堵剂与支撑剂、纤维段塞铺置时,压裂过程中有一定的增压效果,但生成裂缝未发生明显转向。该实验明确了不同暂堵转向压裂条件下裂缝扩展特征,为暂堵转向压裂工艺提供了实验技术支撑。

复合射孔枪身应变率测试的实验研究

为了实际了解射孔枪身在爆燃冲击载荷作用下的应变速率，通过实验测试研究，掌握了复合射孔枪应变率的分布特点和范围，即在复合射孔中射孔枪的应变速率在2000～5000s^-1，此结果表明霍普金森冲击试验（SHPB）的应变速率设定能够满足这个范围要求，冲击试验有效可行。实验研究结果能够指导率相关的枪身材料动态性能试验研究，确定应变率试验测试范围和材料动态本构方程，为复合射孔枪抗动载荷能力的数值模拟分析奠定基础。

三次加密剩余油综合描述技术

油田进入高含水后期,油水运动规律复杂,剩余油分布零散,目前尚没有一种有效的具体到井点的剩余油预测方法。在研究了一种模拟射孔法的基础上,通过宏观控制、微观解剖、潜力定量和单井确定等四个环节,采用资料统计法、神经网络辅助法和虚拟井位射孔法三种方法,可预测出三次加密布井空白区的可调厚度,通过打井验证精度达85%以上,并根据预测结果可将新布井分为有效井、低效井和风险井。这一方法可将三次加密可调厚度预测精度由原来的70%左右提高到85%以上,为三次加密调整布井提供了一种既实用又有效的方法。

Numerical simulation of flow field of single-hole oxygen lance jet

The numerical simulation of jet flow field in Laval tube was carried out first by commercial software CFX4.4, and it is used to determine inlet pressure condition out of nozzle in order to its numerical simulation. The decay rule of jet middle line velocity of axial symmetry turbulence jet and cross section＇s expand situation out of the tube in different stagnation pressure and surrounding temperature were analyzed systematically. The result showed that K-e model is suitable for numerical simulation. The conclusion will have important guide and referent function to research of two important craft parameters, impact depth and the impact area which are related to steel-making production practice.