低渗透地层气体钻井液体侵入数值分析

气体钻井过程中会遇到低渗透地层,地层液体的侵入遵循低速非达西渗流规律,用基于达西渗流建立的传统预测模型来计算气体钻井过程中低渗透地层液体的侵入量将会产生较大误差。为此,在分析井底压力与地层液体侵入量关系的基础上,考虑了实际钻井中逐渐打开储层的过程,提出了气体钻井过程中低渗透地层液体侵入量的预测方法,并建立预测模型计算钻至任意井深时地层液体侵入量。计算表明,启动压力梯度对低渗透地层液体的侵入量影响较大,用基于达西渗流建立的预测模型计算的低渗透地层液体侵入量较实际值偏高,不考虑钻井过程也不能准确预测气体钻井过程中地层液体的侵入量,且预测误差随储层渗透率、厚度的增加而增大。进一步说明不能用传统的达西公式计算气体钻井中低渗透地层液体侵入量。建议用低速非达西渗流理论来预测气体钻井过程中低渗透地层液体的侵入量具有重要的意义。

低渗透地层水平井渗流规律的模型试验

为研究低渗透地层水平井开采渗流特征,采用自行设计的模型试验装置,通过预埋微型孔压传感器,监测不同含水层厚度和不同抽水泵位置的渗流规律。不同含水层厚度为:60 cm、79 cm、94 cm、113 cm、123 cm。泵的位置分别为:造斜段、水平段入口、水平段内。试验结果表明:不同含水层厚度的渗流规律为随着含水层厚度的增加,其孔隙水压力增加,单位流量增大,且存在极限值。根据该实验可以得出含水层厚度、地层渗透性与水平井完井结构三者之间存在着约束关系,当含水层的厚度超过207 cm时,在相同试验条件下,其单位流量趋于稳定,说明水平井在低渗透、薄层开采中的优势。当抽水泵位于水平井内不同位置时,其抽水过程中含水层内的孔隙水压力分布规律具有相似性。抽水泵位置主要影响降落曲线的影响半径及对应的流量大小,按照造斜段、水平段入口和水平段内其降水影响范围增大,流量增大。因此,在低渗透地层将抽水泵放置于水平段内有利于增加产能。

低渗透地层射孔测试联作的最小测试压差

通过将拖曳力函数用于油田测试数据 ,提出了确定低渗透地层最小测试压差的公式和方法。最小测试压差不是依赖于地层流体粘度和压缩性 ,而是为地层孔隙度、渗透率和射孔孔眼半径的函数。在大于最小测试压差下进行射孔测试联合作业 ,有利于堵塞地层的细小微粒返排出来 ,减少地层损害 ,提高负压射孔效果。给出了地层损害比随拖曳力变化的矿场测试数据及其回归直线。将最小测试压差选择方法用于DH2 0井 ,结果表明该方法与实际使用值是接近的。

低渗透地层专门水文地质孔成建井工艺探讨

本文结合多年来施工专门水文地质孔的经验教训,探讨和总结了专门水文地质孔清水钻进工艺和孔内局部扩径工艺的特点,常用洗井方法及注意事项,以期在今后工作中把专门水文地质孔的成建井工作做得更好、更趋合理。

强水敏性低渗透地层改造用油基压裂液

在油气田勘探开发过程中，压裂是一种常用的强化开采措施。对于强水敏地层，水基压裂液会造成较大损害，难以获得理想的增产效果。油基压裂液是以烃类为基液的冻胶体系，对强水敏性低渗透地层的改造有独特的效果。本文简要介绍了油基压裂液的基本技术情况及该技术的国内外发展概况，建议在我局强水敏性低渗透油气田改造、增产措施中发展油基压裂液。

低渗透地层用铬冻胶双液法工作液化学稳定性研究

通过测定铬冻胶2种工作液在不同温度、pH值下的粘度变化,评价了2种工作液的化学稳定性。试验结果表明,第一工作液(Na_2Cr_2O_7体系)在温度大于75℃时,稳定性极差;与第一工作液相比,第二工作液(Na_2SO_3体系)的化学稳定性随温度升高变化较缓。2种工作液在pH值较低时稳定性极差,在pH值较高时稳定性较好。

注浆止水技术在高水压强渗透地层盾尾刷更换施工中的应用

盾尾密封的完整性和可靠性对于盾构施工安全极其重要。当盾尾刷出现损坏时,要及时进行更换,而进行盾尾刷更换的关键在于地层中地下水的封堵。文章以南京纬三路过江通道N线工程为例,结合高水压强渗透地层盾尾刷更换施工的特点和要求,采用了改进的注浆止水技术。一是通过加强同步注浆,形成第一道止水体系;二是采用增设预留孔的两环特殊管片,对盾尾区域进行止水加固;三是在盾构B环注入聚氨酯形成止水带,防止前方泥水舱泥水后窜。通过采取多道措施形成一个厚度大、密实性高、且具有一定强度的完整止水体系,在无水的环境中成功更换了盾尾刷。

低渗透地层压力扰动传播规律

在低渗透介质中压力扰动传播规律直接反映了井周围储层的动用范围。通过积分方法近似求解含启动压力梯度和动边界的非线性平面径向不稳定渗流数学模型,得到一种新的压力分布规律和动边界传播规律的解析表达式。在启动压力梯度为零的情况下计算井壁压力,并与经典结果及其他5种解式计算结果对比,文中解析表达式计算结果是准确可靠的。

大流速渗透地层三管冻结稳态温度场解析解

采用“分段等效”的方法对水热耦合作用下三管冻结稳态温度场的冻结锋面进行简化,通过定义“调节系数”,利用势函数叠加原理推导了三管冻结温度场解析解。结合三管冻结大型物理模型试验,将解析解计算结果与试验结果进行比较。结果表明,解析解计算结果与试验结果较为吻合。当渗流速度由0增加至6 m/d时,渗流场的存在使得三管冻结温度场进入稳定阶段的时间延长了1000 min,是无渗流速度时的1.57倍;同时,上游区域冻结锋面的扩展范围减小,下游区域的扩展范围增大,两侧区域的扩展范围基本相等。由解析解可以得出,渗流场使得上、两侧、下游轴线上的平均温度由-9.15、-7.76、-9.10℃降低为-9.71、-10.02、-9.10℃,说明渗流场的存在对三管冻结稳态温度场分布规律影响较大,为大流速渗透地层人工冻结设计提供参考。

低渗透地层酸化改造进展

我国各主要油田已经多年开发，高渗透地层油开采殆尽，提高低渗透地层的采收率显得尤为迫切。本文从酸化暂堵剂和深部酸化用剂两方面对改造低渗透地层的措施进行了综述。通过暂堵转向剂的应用，使酸液进入低渗透层，增大地层渗透率，提高采收率。泡沫酸、稠化酸、乳化酸、自生酸、化学缓速酸等体系的研究开发使高温井中低渗透层的改造变为可行。

斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射:解析和数值方法模拟对比

声波测井常用斯通利波来评价储层渗透性能和识别地层裂缝,描述声波在渗透性地层中的传播需要求解Biot孔隙弹性波动方程.本文采用有限差分方法来求解测井斯通利波在渗透地层和裂缝带的反射及透射问题.综合利用有限差分法和一维等效波数法研究和分析了不同层厚、孔隙度和渗透率下单个和多个渗透地层的斯通利波反射及透射系数以及变化规律,两种方法计算结果对比验证了一维等效波数法在0~2 kHz范围内的可靠性.对于等效波数法难以模拟、更为复杂的裂缝带模型,利用有限差分方法分析和研究了在不同渗透率、轴向和径向延伸长度下裂缝带的斯通利波反射和透射系数及其变化特征.本文结果表明:斯通利波在渗透裂缝带中激发的流体渗流是一种穿透深度有限的趋肤效应,因此要达到0.1 m以上的探测深度,需要使用较低的激发频率(0~2 kHz),低频段内的斯通利波反射和透射系数对井壁附近裂缝带的渗透性能均有响应.随着渗透率升高,斯通利波反射系数在低频明显升高,透射系数在高频降低显著;在高于Biot特征频率的频段,反射和透射系数曲线随渗透率升高呈复杂变化,与孔隙流体从渗流到波动的变化相关.本文的方法和结果有助于分析和解释斯通利波在裂缝型渗透地层的传播特征,为识别此类地层和评价其渗透性能奠定理论基础.

托普台区块高渗透地层随钻堵漏剂配方优化

托普台区块上部地层以砂泥岩层、砾质砂岩为主,容易发生漏点不明确、漏失段长的高渗透性漏失。通过对堵漏材料的配伍性评价及合理级配,优选出了一种适合高渗透性漏失地层的随钻堵漏剂。该堵漏剂对钻井液流变性影响小,可降低钻井液API滤失量,对沙床封堵后承压能力>10 MPa,在TP328X井的应用表明,高强度弹性石墨颗粒复合凝胶堵漏对于高压差、高渗透漏失的工况,可以有效封堵漏层,特别适用于对于漏层不明、漏涌同层、裸眼等复杂井况。

异常高压低渗透地层测试技术的改进

针对异常高压低渗透地层在测试关井恢复过程中出现关井压力外泄的情况,对测试管柱进行了改进,即在P-T封隔器上方组装一个水力锚,水力锚上方组配一个裸眼旁通阀,封隔器和水力锚之间加1～2根油管,并适当增大关井时的加压负荷,较好的解决了关井压力外泄问题,提高了测试一次成功率。

低渗透地层中高压旋喷和直压注射工艺修复三氯乙烯污染土壤对比分析——以上海某污染地块为例

高压旋喷和直压注射原位修复工艺在低渗透地层中的适用性尚缺乏较为系统的理论分析和实践对比。以上海某三氯乙烯(TCE)污染地块为例,从药剂选择、工艺影响半径分析、修复效果等方面论述原位修复工艺的适用性。对比分析零价铁(ZVI)还原技术和活化过硫酸钠(PS)氧化技术,表明活化PS氧化技术成熟度高,修复效果更有保障。引入圆形断面自由紊动射流理论和宾汉姆流体柱形渗流理论分别对高压旋喷工艺和直压注射工艺影响半径进行理论计算,结果表明两种工艺作用半径均受土层性质和工艺参数的影响。当二重管高压旋喷钻喷杆直径为50 mm,喷头直径为2 mm,注射压力为30 MPa,空气压力为0.8 MPa,旋转速度为10 r/min,提升速度为25 cm/min时,在粉质黏土、淤泥质粉质黏土、砂质粉土、淤泥质黏土层中的作用直径均能达到0.9 m以上。直压注射工艺在不同土层中的作用半径差异较大,当注射压力为5 MPa时,在砂性土层中作用半径达到1 m所需时间为0.23 h,而在粉质黏土中所需时间高达120.6 h;将注射压力提高至30 MPa,在粉质黏土中作用半径达到1 m所需时间仍需20.1 h。根据影响半径的理论分析确定修复工艺和参数,结合硫酸亚铁活化PS氧化技术开展TCE污染土壤的修复中试,结果显示土壤中TCE得到显著降解,且修复后残留质量分数低于风险控制值。该研究结果可为高压旋喷和直压注射工艺在低渗透地层污染修复项目中的应用提供理论依据和经验参考。

江底强渗透地层冻结法可行性分析

文中以江底强渗透地层冻结工程为背景,应用同位素技术测试地下水流速和流向,根据测量结果评估此处地下水对冻结工程的影响。各测点深度的地下水流速最大值2.46m/d,最小0.10m/d;地下水的流向方位角的变化范围为126°~175°,总体向东南方向流动。此值超过规程中2m/d的要求,但超过不多,因此本工程采取了增加冻结帷幕厚度,加强冻结,并在冻结帷幕迎水面设置测温孔,监测冻结帷幕薄弱面的发展等措施。如果地下水流速过大,且超过10m/d,正常冻结则无法实现,参考围堰的形式,提出了一种复合加固工法:外侧围堰止水+内侧冷冻法加固。

高渗透地层土压盾构渣土改良试验研究

随着城市化水平不断提升,城区高楼密度不断增加,管线布置日益复杂,对地铁工程施工提出了更高的要求和标准。为了保证施工顺利进行,施工单位需要结合实际情况,做好渣土改良工作。由于高渗透地层土压盾构渣土改良会受到周围各种因素的影响,需要试验人员结合周围地质水文环境,制订完善的试验方案,从而得到相应的结果。在本次土压盾构渣土改良过程中,主要针对砂卵石渣土改良进行论述。

低渗透地层挖孔桩流泥出现的机理与防治措施

针对粉土类弱透水层中挖孔桩施工出现流泥的现象,分析了挖孔桩出现流泥主要是因地层渗透系数低、桩周土中水力坡度高、护壁外的环状空间因接触冲刷而使桩周土破坏等机理,在此基础上提出了有关防治措施。

泥水盾构隧道地层渗透压力的确定及规律研究

泥水盾构隧道施工中的地层渗透压力是设定开挖仓泥水压力等施工参数的主要依据之一。为提高地层渗透压力计算的准确性,开展泥水盾构隧道地层渗透压力的确定方法及规律研究。考虑土体开挖、泥水支护、壁后注浆等施工因素,建立模拟泥水盾构施工动态过程的三维流固耦合模型,分析盾构掘进和同步注浆等施工作业以及地层情况对地层渗透压力的扰动范围和扰动程度,基于此提出泥水盾构隧道地层渗透压力的修正公式。结果表明:当注浆压力为200~500 kPa时,盾构施工对地层渗透压力的最远影响范围为距离开挖面前方4.5环处;在相同注浆压力下,对岩层渗透压力的扰动范围最大,砂土层次之,黏土层最小;采用修正公式得出的地层渗透压力计算值与实测值变化趋势基本一致,验证了修正公式的合理性。

大流速渗透地层人工冻结壁形成机制室内模型试验研究

为解决在大流速渗透地层人工冻结法施工过程中遇到的一系列工程问题,基于自主构建的大型水热耦合物理模型试验系统,对不同流速条件下的人工冻结温度场的发展规律进行室内模型试验研究。试验结果表明:当v=0和3m/d时,冻结壁在相邻冻结管的中间位置最先交圈,其交圈时间分别为740和840min;当v=6和9m/d时,冻结壁最早交圈位置由中间点向下游偏移50 mm,交圈时间分别增加至1 770和4 250 min;通过对试验数据进行拟合,得出渗流场作用下冻结壁交圈时间的预测公式,并计算预测出冻结壁交圈的极限流速为12.73 m/d。渗流场的存在导致冻结壁的厚度发展不均匀,当v=3,6和9 m/d时,冻结壁向下游扩展的半径与上游扩展半径的比值分别为1.17,1.21和1.81。对冻结过程进行分析后发现,当相邻冻结锋面之间的距离减小至临界值Lc后会产生群管效应,该效应会加快冻结锋面的扩展速度,缩短冻结壁的交圈时间;由于水流的对流传热作用会抵消部分群管效应,因此Lc会随着渗流速度的增加而减小;当流速小于3 m/d时,Lc=400 mm,当流速达到6和9 m/d时,Lc分别减小至154和130mm。本研究成果可为大流速渗透地层人工冻结孔的布置提供参考,也可为水热耦合数值计算模型提供验证依据。