青藏高原多年冻土区单桩受斜坡地基土原位冻胀影响下的力学特性研究

在青藏高原多年冻土区铁路建设中,由于高原山区地形地貌复杂,建设在斜坡中的桩基础不在少数,地基土经历冻融过程以后桩基常常发生倾斜,严重影响铁路运行安全。为揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理,基于传热学与弹性力学,建立桩体体系热力耦合计算模型并进行室内试验验证计算模型的合理性,考虑地基土原位冻胀、水分相变、大气变暖等因素,进行地基土冻胀影响下斜坡桩基力学特性模拟分析。研究表明:斜坡桩体在地基土冻胀过程受到不均匀水平冻胀力、产生水平位移以及桩体弯矩,且水平位移随着地基斜坡坡度增大而增大;因不均匀水平冻胀引起的桩体应力占总应力的46.3%,对桩体安全性以及工程寿命产生较大影响。进行受到斜坡地基土冻胀影响下单桩力学特性分析,揭示在地基冻胀影响下多年冻土区斜坡单桩的倾斜机理,对多年冻土区斜坡桩基设计及运营有一定的参考价值。

剪切试验下砂土接触面摩擦特性影响因素分析

针对目前缺少对于砂土接触面三维剪切试验研究的情况,以大型土工三轴仪为原型进行改造,自主研制了一套砂土三维剪切试验设备,并利用所研制的试验设备和方法开展了砂土剪切试验,讨论分析了砂土土体初始相对密实度和土体不均匀系数两个影响因素。试验结果表明随着土样初始相对密实度的提高,砂土初始剪切刚度基本不受影响,但其峰值剪切应力和残余剪切应力均得到提高。而随着土体不均匀系数的提高,增大了土样的颗粒尺寸差异,土体具有良好的颗粒骨架,使得砂土剪切试验下峰值应力得到提高。试验表明,该试验设备和方法为后续开展的砂土摩擦特性影响因素探究提供了技术支持和研究基础。

微乳液化学驱油提高采收率室内研究

在高含水驱油阶段,储层中仍有超过一半的剩余油未被驱动,剩余油分布复杂导致现场开采难度极大,微乳液驱油技术可以有效驱动储层中的剩余油。室内复配出一套微乳液体系,并对该体系的粒径分布与油水界面张力性质进行研究,通过岩心模型驱替实验,对比研究了表面活性剂及不同相态微乳液体系驱油性能。实验结果表明:室内复配的微乳液体系微乳液粒子直径分布在27~87 nm范围内,并且粒径尺寸主要分布在48~70 nm之间,其符合微乳液的基本结构模型,能够将油水界面张力降至1×10^(-3)mN·m^(-1)量级;岩心吞吐驱油实验结果表明,其中微乳液体系效果最佳,中相、下相、上相微乳液采收率增幅分别为28.6%、23.9%、21.7%,与SDS溶液吞吐采收率相比,分别增加18.6%,14.2%,11.8%。在高含水期,微乳液体系具有高效动用剩余油的性能。微乳液驱油方式为高含水期储层剩余油高效开发提供了有效的理论指导和技术支撑。

低渗油藏自乳化驱油体系研制与性能研究

低渗透油气藏存在着储层物性差、小孔喉、毛管力大以及强贾敏效应,常规水驱工艺的采收率较低。基于此,本文提出一种快速自乳化原油的增效驱油方法,合成出一种具有水溶性的表面活性剂DZRH,将其两性离子表面活性剂混合,利用分子间的协同增效作用,于室内配制出适用于低渗油藏的3000mg·L^(-1)的DZRH/LHSB自乳化表面活性剂复配体系。通过低渗岩芯物理模拟驱替实验表征其驱油性能,实验结果表明,该体系可快速自乳化原油形成平均液滴粒径约为0.2μm的乳状液,并且粒径分布较为均匀;该驱油体系可在较大的浓度和复配摩尔比范围内维持极低的油水界面张力,水溶性良好。该自乳化驱油体系可在水驱后有效启动剩余油,进一步提高原油采收率12.89%~14.56%,可为低渗透油藏提高采收率的研究提供技术支撑。

注CO_2提高采收率机理室内研究

简述了注CO_2采油机理的室内研究技术,并对试验结果进行分析,确定了影响注CO_2采油机理的因素,为编制方案的和数值模拟提供关键的基础数据。

固井顶替界面研究方法分析

稳定平齐的顶替界面可以有效地防止钻井液对水泥浆的污染,降低环空钻井液的迟流和滞留现象,提高固井界面的胶结质量和环空封隔的效果。文中首先总结了固井顶替界面的主要影响因素,然后分析了3种固井顶替界面研究方法的优缺点,最后根据目前固井顶替界面研究的不足提出了今后的研究方向及相应建议:以二维Hele-Shaw模型为基础,深化稳定顶替界面的形成机理及条件研究,并通过数值模拟和室内实验的方法进行验证,建立相应的注水泥稳定顶替界面参数设计方法及标准,并开发相应的通用软件,以便于现场应用。

基于真实裂缝试验装置的液液重力置换试验研究

为了解裂缝性地层发生液液置换过程中流体在裂缝中的真实流动形态,通过扫描现场实际露头裂缝,构建了真实的裂缝空间,根据裂缝性地层液液重力置换机理,利用可视化井筒-地层耦合流动试验装置进行了钻井液与模拟地层流体的可视化重力置换试验,分析了裂缝宽度、井口回压、钻井液密度、钻井液黏度和地层流体黏度对定容性地层液液置换量的影响规律,并根据量纲分析理论回归了置换量与各影响因素的关系。结果表明:裂缝宽度、井口回压和钻井液密度增大,置换速率和置换量均增大;钻井液和地层流体黏度升高,置换速率和置换量均减小;循环当量密度相同时,采用低密度钻井液加回压的方式,置换量较小。这表明,裂缝两端的压差是发生液液置换的主要原因,而钻井液与地层流体的密度差与黏度差是导致裂缝两端产生压差的主要因素。

火烧驱油特征的实验研究

利用原油氧化釜及火烧驱油装置进行实验,研究了温度对原油燃烧的影响和不同的燃烧方式、水气比条件下的火驱前缘特征及驱油特征。研究实验结果认为,原油低温氧化与高温燃烧之间的临界温度为380～450℃;两个阶段的特征可用产出气体中CO2与O2的含量来反映,低温氧化时CO2含量低于6%,O2利用率低于75%～80%,高温燃烧时CO2含量高于12%,O2利用率接近100%。与干式燃烧相比,湿式燃烧不仅提前了产油的见效时间,而且提高了平均产油速率,表明火烧前缘下游的蒸汽带对驱油有非常重要的作用,既可减少燃烧带的宽度和燃烧峰值温度,从而降低空气耗量和空气油比,又能提高驱油效率。实验表明,合理的水气比(以标准状态下的气体积计)应为1.65kg/m3左右。图4表2参3(王艳辉摘)

注氮气泡沫控制水窜技术在油田高含水期的应用

基于大庆萨北油田高含水期油藏控制水窜的需要,研制了氮气泡沫驱替液。三管非均质岩心驱油实验结果表明,与聚合物驱相比,注氮气泡沫可以显著降低驱替前后高渗透岩心的出液比率和出水比率,氮气泡沫比聚合物能更有效地封堵高渗透带。现场应用结果表明,氮气泡沫驱替液能有效地抑制注入水沿高渗透部位的突进,提高驱油效率,使得整个试验井组产出液平均含水率由93.9%下降到90.2%,在产液量降低41t/d油量增加16.4t/d,半年内累计增油3 486t,增产和综合效益显著,该项技术适合大庆萨北油田高含水期进一步提高采收率,具有较好的应用前景。

低渗透裂缝性油藏微生物调驱室内研究

低渗透油藏主要开发技术是在强化地质认识基础上,以酸化压裂、完善井网、细分开采、丛式井配套为主的水驱技术,由于天然裂缝发育,在注水开发过程中呈现出油井产水快速上升、产能下降、供液能力差、低产低效的局面。为改变这种局面,对延长油田唐80区从54井组微生物调驱进行室内评价研究。微生物采油是一种经济有效的技术,是油田开发后期一种重要的提高采收率技术。针对井组油藏的特点,根据微生物驱提高采收率技术路线,对菌种进行筛选及评价,对初步筛选的2种微生物菌种在室内进行了基本性能评价,并进行微生物菌液物理模拟实验,综合评价和研究驱油技术提高采收率的能力。实验结果表明,利用微生物对该类油藏进行调剖驱油,能明显改善注采状况,对区块起到降水增油的作用。为更好地在低渗透性油田应用微生物采油技术,提供了经验和依据。

重力置换式漏喷同存机理研究

裂缝性地层在钻进过程中经常出现漏喷同存的情况,造成井控困难、井下复杂情况和储层伤害。但是,漏喷同存的机理目前还处于经验描述阶段,缺少基础理论研究和模型描述。针对直井钻遇单条裂缝时由于重力置换而引起的漏喷同存问题,研究了它的发生条件和气液两相流的流动特征,分别建立了气相模型和液相模型,并通过气液分界面将这两个模型耦合起来。模型计算与试验验证表明,对漏失速率和气体溢流量影响最大的因素是缝宽,其次是压差、钻井液流变性能;通过合理调节井筒压力和改善钻井液流变性能可减缓漏失和溢流。建立的模型与实验结果吻合较好,可为实际钻井工程中处理漏喷同存提供一定的理论依据。

砂土地震液化后大位移室内试验研究探讨

砂士地震液化引起的地面大位移会对结构产生灾难性的破坏，这已引起了人们的重视，但对其进行研究时间较短。作者在大量阅读有关资料的基础上，详细介绍了液化后地面大位移研究的室内试验设备、试验方法、试样的制备、试验的主要规律及国内的研究现状，并对试验技术和结果进行了探讨，指出以室内试验为基础提出液化后的本构模型及实用计算方法是今后工作的重点。

三元复合驱室内物理模拟实验研究——天然岩心与人造岩心的差异

在三元复合驱室内物理模拟实验中,选取两种相对分子质量(1 200×104和2 000×104)的聚合物以及两种岩心(人造岩心和天然岩心).研究了三元复合体系注入段塞大小和注入前置及后续段塞大小等不同注入方式对驱替效果的影响.实验结果表明,使用不同相对分子质量聚合物配制的三元体系,其高浓度小段塞比低浓度大段塞的驱油效率高,而且高相对分子质量聚合物驱比低相对分子质量聚合物驱效果的差别更明显;在注入方式相同的条件下,人造岩心的驱油效果优于天然岩心;随着化学剂用量的降低,这种差异会更大.

轮南古潜山碳酸盐岩油藏长岩心驱替实验成果

全面模拟油藏实际条件,对轮南古潜山碳酸盐岩油藏进行了衰竭驱替物理模拟实验。在国内首次人工制造出了同时符合油藏储渗层渗流空间形态要求和渗透率要求的网状裂缝(洞)岩心,并在四高,即压力高、温度高、矿化度高、粘度高的模拟油藏实际条件下成功应用人工制造网状缝岩心完成了轮古地区长岩心驱替实验。实验结果为确定轮南古潜山碳酸盐岩油藏岩石物理特性、流体性质及驱油速度对驱油效率(采收率)的影响提供了有效的实验支持和实验基础数据。

特低渗透储层提高水驱油效率实验研究

西峰油田长 8储层渗透率低 ,物性差 ,属特低渗储层 ,常规注水驱油效率低 .在注入水中加入表面活性剂后 ,最终驱油效率比水驱有较大幅度的提高 ( 2 6.6% ) ;水驱压力同样对特低渗透储层岩心驱油效率有显著影响 ,对于空气渗透率大于 1× 1 0 -3 μm2 的岩心 ,水驱压力的提高使水相相对渗透率大幅上升 ,即储层容易发生水窜 ,导致驱油效率上升不多或下降 ;对于空气渗透率小于 1×1 0 -3 μm2的岩心则相反 ,水驱压力的提高不会导致水相相对渗透率上升 。

根据试验视频确定石灰岩中的位移场

根据室内石灰岩抗压强度试验拍摄得到的彩色视频图像与试验数据,使用数字图像相关分析技术,在对原始彩色视频图像进行可读格式转换、灰度变换、傅里叶变换基础上,利用最大相关匹配技术与小变形假设实现了石灰岩视频图像中不同位置相对位移的计算,通过循环计算得到整个石灰岩试样中的位移场与试样中各点位置的变化过程。本文方法对分析岩石变形和破坏机理具有一定的参考价值。

聚合物驱波及系数和驱油效率实验研究

通过室内三维物理模拟驱油实验,研究了非均质砂岩油田聚合物驱油过程中波及系数与驱油效率的变化特征,探讨了采用聚合物驱工艺的储层类型对提高采收率的贡献程度。结果表明,在有隔层的条件下,中渗透层贡献程度达到了48.35%;其次是低渗透层,贡献率为30.86%;而高渗透层仅为20.79%。聚合物驱的主要作用在于提高中、低渗透层的波及系数。与注水工艺相比,聚合物所具有的粘弹性能提高驱油效率,但其对提高采收率的贡献是有限的。

多段塞平行聚能提高聚合物驱后采收率实验研究

聚合物驱后还有50%左右的剩余油,主要分布在聚合物未波及到的次一级孔隙中。通过依次注入不同黏度和性质的功能段塞,在不同渗透率区域形成均匀移动的驱油段塞,增大局部驱替压力梯度,挖潜中、低渗透区的剩余油。室内实验表明:注入多个轮次的功能段塞后,再进行水驱,原油采收率达到89.15%,比聚合物驱采收率提高32.78%。相比于其他开采技术,多段塞平行聚能驱油的产液含水率更低;三个岩心实验的产液量比率趋向于相近,并在较大范围保持稳定,窜流现象得到有效的抑制。在非均质实验中,中、低渗透层的含油饱和度分别下降了35%和56%,剩余油动用程度大幅提高,而高渗透层变化很小。两点压差随段塞向后推移而推移,局部压力最大值在段塞位移处,注入段塞在非均质油层近似平行移动。

超低界面张力表面活性剂的驱油性能研究

针对室内合成的一种超低界面张力表面活性剂（VESBET-4）,结合表面活性剂驱的驱油机理讨论了表面活性剂浓度、矿化度、温度及碱（Na2CO3）浓度对油水界面张力的影响,结果表明：当表面活性剂质量分数在0.06％-0.15％时,界面张力可达到10-3 mN/m;矿化度为10 000 mg/L时,界面张力可达到10-2 mN/m,且当Na2 CO3质量分数在0.2％-1.2％时,该表面活性剂具有良好的降低界面张力的能力;测试了不同表面活性剂浓度、不同矿化度条件下表面活性剂溶液对原油的乳化效果,结果表明：当表面活性剂质量分数为0.09％、矿化度为6 000 mg/L时,乳状液可稳定存在24 h以上;静态吸附实验测得该表面活性剂的吸附损失量为0.45 mg/g,小于标准规定的1 mg/g;室内驱油试验显示该表面活性剂能使采收率提高12％以上.

利用就地CO_2技术提高原油采收率

针对CO2的气源、腐蚀等问题,提出了就地CO2提高原油采收率技术。利用可视微观模型,对就地CO2技术的作用机理进行了研究。在油藏条件下,通过实验对CO2在地层中的产生及气量进行了确定,并研究了对其反应速度进行控制的方法。同时,对就地CO2技术的性能(原油膨胀能力、原油降粘能力、结垢、地层伤害)及驱油效率进行了评价。实验结果表明,在油藏条件下,利用就地CO2技术能够生成充足的气体,能膨胀原油体积及降低原油粘度,取得良好的驱油效果。当温度为70℃、压力为6MPa、原油粘度为12 904.1mPa.s时,就地CO2技术可以使原油体积膨胀32.5%,使原油粘度降低52.69%,能够提高原油采收率6.4%-17.06%。同时,就地CO2技术对地层不会造成伤害。该技术已经在现场实施并取得较好效益。