Progress and prospects of horizontal well fracturing technology for shale oil and gas reservoirs

By systematically summarizing horizontal well fracturing technology abroad for shale oil and gas reservoirs since the “13th Five-Year Plan”, this article elaborates new horizontal well fracturing features in 3D development of stacked shale reservoirs, small well spacing and dense well pattern, horizontal well re-fracturing, fracturing parameters optimization and cost control. In light of requirements on horizontal well fracturing technology in China, we have summarized the technological progress in simulation of multi-fracture propagation, horizontal well frac-design, electric-drive fracturing equipment, soluble tools and low-cost downhole materials and factory-like operation. On this basis, combined with the demand analysis of horizontal well fracturing technology in the “14th Five-Year Plan” for unconventional shale oil and gas, we suggest strengthening the research and development in the following 7 aspects:(1) geology-engineering integration;(2) basic theory and design optimization of fracturing for shale oil and gas reservoirs;(3) development of high-power electric-drive fracturing equipment;(4) fracturing tool and supporting equipment for long horizontal section;(5) horizontal well flexible-sidetracking drilling technology for tapping remaining oil;(6) post-frac workover technology for long horizontal well;(7) intelligent fracturing technology.

基于云平台的压裂车在线监测系统研发与应用

利用压裂车进行储层改造是解放油气藏的决定性手段,但其信息化水平普遍处于初级阶段,运维效率难以提升。基于云平台技术开发了一套压裂车运行状态在线监测系统,从功能规划、数据流方案介绍了该系统的总体架构,从硬件和软件方面介绍了该系统的数据采集设计方案。通过对PLC数据故障、振动故障、视频信号故障等的分析诊断,介绍该系统的故障诊断研发思路,并分析了现场试验情况。结果表明:该系统各项性能指标满足压裂车信息化作业需求,具备压裂泵液力端等关键部件故障辅助诊断能力,有助于保障国内页岩气安全、高效开发。

海上电驱动压裂设备在储层改造中的技术研究

压裂设备是储层改造的核心设备,随着海上油田的深层发展,对海上电驱动压裂设备提出了更高的要求。通过研究海上电驱动压裂设备在储层改造中的技术,提出一种有效的海上油田开发方案。通过分析电驱动压裂设备的基本原理和工作过程,深入了解海上储层改造中存在的技术难题,并基于这些问题提出相应的解决方案,以便更好地发挥海上电驱动压裂设备的作业成本优势。

页岩油全电动压裂装备配置与作业技术研究

利用电动压裂装备开展水力压裂是页岩油储层开发的新技术,还处于起步发展阶段,压裂装备的配套技术还不成熟、不完善。以胜利页岩油电动压裂装备为研究点,结合压裂施工要求与装备作业能力,提出了页岩油电动压裂设备一体化配置方法。从压裂装置、输砂装置、混砂装置、自动供液系统、变频控制系统、仪表控制中心、高压管汇系统等装备方面提出了具体配置要求,在胜利油田樊页1试验井组8口井进行应用。应用结果表明,所形成的配套方法满足页岩油高压力、大排量、大砂比、作业时间长的压裂作业要求,能够提高整体作业效率及装备的自动化水平,实现绿色低碳开发。研究结果可为页岩油大规模电动压裂施工奠定装备基础,对后续规模化推广具有一定的借鉴意义。

工程装备履带板脱胶断裂故障及修复工艺研究

针对工程装备挂胶履带修复过程中所面临的金属基体易断裂等难题,研究履带脱胶工艺及其对基体材质的影响。通过多次加温脱胶试验,分析加温脱胶后金属板体的金相组织结构变化情况,确定了重新挂胶修复后的履带板在使用过程中发生断裂的原因。在此基础上,提出了改进履带板挂胶修复新工艺。采用新的修复工艺后,在脱胶时不损害履带板基材,并且在挂胶修复后质量良好,能够满足使用要求。该修复工艺可以降低修理成本,提高履带板的使用寿命,具有较高的经济效益。

眼眶骨折术后患者眼球运动训练认知及需求的调查研究

目的调查眼眶骨折术后患者对眼球运动训练的认知和需求,为提高患者的遵医行为提供参考。方法自行设计调查问卷,包含患者一般资料、患者对眼球运动训练相关知识的了解、术后训练遵医行为及患者对训练辅助设备的需求4个方面。选取本院于2018年1月-2021年12月间收治的321例眼眶骨折术后患者为对象进行调查。结果(1)患者对眼球运动训练相关知识了解:患者对术后训练注意事项、训练不适症状得分较少,认知情况较差;不遵医行为表现最多的是训练标准的不遵从行为,其次为不能坚持每天训练、不遵从训练时长。(2)术后遵医行为:影响患者出现不遵医行为的因素从高到低依次为:疼痛影响、效果不明显,其他因素和不适应。(3)训练辅助设备需求:目前主要采用手指,患者心中理想的辅助设备是电子训练仪,操作性和舒适性是患者关注的重点。结论眼眶骨折术后患者对眼球运动训练缺乏一个全面性、系统性的认知,护理人员应加强注意事项及不适症状等方面的宣教,针对患者康复期中存在的不遵医行为及时进行干预,同时考虑患者对训练辅助设备的需求,从操作性、舒适性角度开发患者理想的训练器材,提高患者的遵医行为,保证患者的康复效果。

深层常压页岩气工程技术新进展与发展建议

与中浅层页岩气勘探开发相比,深层页岩气埋藏深、构造复杂、压力体系多变,钻井提速难;储层可压性差、体积改造难。如何提高钻完井效率、降低钻完井成本,是实现深层页岩气经济效益开发最大的挑战。为明确当前深层常压页岩气钻完井技术水平和存在的问题,总结分析国内外深层页岩气钻完井工程新进展,指出了当前存在的问题并提出了发展建议。在四川盆地威荣、永川等区块已经实现了深层常压页岩气的经济效益开发,基本形成了以低成本高性能油基钻井液、强化钻井参数、配套大扭矩螺杆和个性化钻头、长水平井精准导向和高效控制、钻井实时监测与智能优化为核心的深层页岩气长水平井高效钻井技术体系,水平段最长长度达4386 m,最长一趟钻进尺达4225 m。但与北美地区先进钻井指标相比,国产螺杆寿命、旋转导向工具稳定性和可靠性、超级一趟钻技术与比率、近钻头推靠工具还存在一定差距,需进一步加大核心配套工具和技术研发,进一步提高深层页岩气井的钻井效率。北美地区受经济开发效益限制而较少开发4200 m以深的深层页岩气,国内已经突破了4700 m深层页岩气体积压裂技术,形成了以压裂工艺、分段工具、主体材料和监测技术为核心的独立自主的4700 m以浅深层页岩气压裂技术体系。但在复杂构造区深层和超深层页岩储层中形成复杂裂缝网难度大,还需进一步完善裂缝扩展机理研究,研发降阻性能更好的压裂液体系和175 MPa压裂装备,以尽快突破4700~6000 m埋深页岩气井高效压裂瓶颈。

橇装式海洋油气压裂设备的噪声特性研究

海上压裂设备作为海洋油气资源增产作业的关键设备之一,在保证高效、安全运行的同时,其噪声问题对设备与从业人员也产生重要影响。以某型号橇装式海洋油气压裂设备为研究对象,对噪声数值模拟和测试方法进行研究,建立橇装式海洋油气压裂设备三维模型、压裂设备整机有限元模型和压裂设备边界元网格模型;利用Virtulal.Lab Acoustic对压裂设备整机辐射噪声进行预测,获取压裂设备声场声压云图及噪声显著频段;通过对压裂设备进行噪声测试,确定出不同工况下各测点的最大声压级、总声压级、平均声压级和声功率级。研究结果分析出压裂设备辐射噪声的显著频段,压裂设备噪声呈明显的宽频特性,泵头处噪声较为显著。将数值仿真结果与噪声测试结果进行对比,验证了仿真分析结果的准确性。仿真分析所得结果为压裂设备后续优化设计和噪声控制提供了指导和参考。

中国石化页岩气电动压裂技术现状及发展建议

随着技术的进步和环保要求的日益提高,页岩气压裂施工采用传统柴油机驱动压裂泵车组施工噪声大、能耗高和占地面积广等不足逐步显现出来,电动压裂设备因其功率和排量大、噪声和能耗低、施工占地少等优势逐步得到规模应用。在系统总结分析国内外电动压裂技术的发展应用历程及特点的基础上,重点介绍了中国石化电动压裂技术的应用规模、时效和成本,剖析了存在的不足,提出了全面升级电动压裂系统、强化施工过程管理、大规模推广应用全电动压裂技术等建议,以期推动我国电动压裂技术发展和应用,为我国深层和常压页岩气开发提供经济高效的技术手段。

川渝地区页岩气压裂设备发展新方向

随着非常规油气超深井和长水平井数量的不断增加,油气开采的储层改造技术也在持续跟进,进而促进了压裂作业设备朝着大功率、高负荷、连续工作及智能化等方向发展。川渝区块是我国“十四五”页岩气开发的主战场,在介绍传统压裂设备作业现状的基础上,分析了其在川渝地区页岩气压裂作业中存在的短板,指出了压裂设备将朝着电驱压裂设备、涡轮压裂设备方向发展;就压裂机组故障状态监测与故障诊断系统、压裂储能(变电)系统技术及低压一体化物联系统等技术在压裂设备中的应用进行了展望,进而指出我国压裂技术装备的发展方向,即朝着环境优化型、轻量化、自动化发展。所得结论可为我国川渝页岩气的高效开发及压裂设备的现场应用和优化提供参考。

低渗污染地层气液驱动原位压裂增渗技术与设备

我国土地受工业开发长期影响,低渗地层污染现象十分严重,低渗污染场地亟待高效快速修复。传统异位修复技术对土壤扰动强,生态环境恢复缓慢,不足以解决目前的修复困境,原位立体缝网压裂修复技术的研究刻不容缓。低渗污染场地立体修复目前面临土层裂隙扩展机理不明、现有支撑剂易在主裂缝口沉降和压裂设备碎片化等难题,受实验条件和机理研究制约,在低渗土层缝网扩展机理、多场耦合、新型支撑剂和一体化压裂装备等方面需要进一步突破。本文重点研究低渗介质多场耦合下力学行为及提高原位压裂裂隙有效支撑的压裂装备进展和可行性,提出土体缝网起裂和扩展机理、流-固-化多场耦合模型、新型可控仿贻贝覆膜支撑剂和气液驱动压裂技术及装备等关键研究要点,指导低渗污染地层气液驱动缝网压裂增渗修复设计,提高药剂的传输效率和铺置范围,实现低渗污染场地原位立体高效修复。

TBM穿越断层破碎带施工技术研究

为解决TBM穿越断层破碎带施工的难点,以山西垣曲二期抽水蓄能电站为工程背景,揭露了断层破碎带的地质特征,分析造成TBM的施工风险及影响,提出始发导台方法,根据不同地层的地质条件,总结不同典型地层掘进参数,通过现场施工经验解决机电设备出现的问题,最终形成TBM穿越断层破碎带的整套施工技术。

成套电驱压裂设备在长庆油田页岩油压裂改造中的应用

为解决长庆油田页岩油开发压裂改造规模大(大排量+大液量+大砂量)、占用设备多、噪声污染严重等问题,同时实现压裂改造成本下降的目的,在长庆油田陇东页岩油区域开展了成套电驱压裂设备配套和先导性应用试验。采用桥射联作+泵送可溶桥塞体积压裂+CNI纳米变黏滑溜水压裂液体系工艺,生产组织模式采用拉链式+工厂化作业模式。现场应用显示,电驱压裂设备具有单机输出功率大、零碳排放的特点,同时噪音污染降低26.1%,占地面积缩小30%,可有效降低压裂改造成本35%以上。

长庆区域电驱压裂装备配套技术研究及应用

在国家大力提升深层页岩油气资源勘探开发力度的背景下,电驱压裂成为储层改造业务板块实现降本增效、节能减排的有效手段。目前电驱压裂技术在长庆油气产区的应用正处于起步阶段,存在现场供电基础薄弱、电网负荷率低、设备单机负载率低等问题,亟需加强装备配套技术方面的研究。结合陇东页岩油、致密气压裂现场应用情况,对比分析了电驱和柴驱设备相关经济技术指标,提出一套适合长庆区域的电驱压裂装备配套技术方案。研究结果表明,需提前统筹规划页岩油气平台电网布局,建立“电网供电为主,燃气发电为补充”的供电模式,同时优化压裂机组配置,充分发挥电驱压裂装备单机功率密度大、作业效率高、购置维保成本低、节能环保等优势,在最短的时间内泵注最多的液量,以确保电驱压裂经济效益最大化。该研究对于推动国内电驱压裂装备规模化应用具有现实指导意义。

渤海油田YL2井压裂工艺技术

渤海油田YL2井孔店组砂砾岩储层孔渗性差,非均质性强,但储量丰富,为改善储层物性以获得工业产能,借鉴陆地油田砂砾岩压裂作业经验,同时考虑海上空间受限的特点,优化前置液量、施工排量、砂量等参数,结合“变密度组合加砂”技术、多级段塞、阶梯式提升排量等工艺措施,成功实施了YL2井孔店组砂砾岩储层的压裂作业。该井净压裂液量及支撑砂量均为海上探井单层压裂规模之最,为海上探井大规模压裂施工积累了宝贵的经验。

大采高与正常采高工作面水力压裂放顶试验与对比

目前非定向水力压裂技术已经普遍应用于处理坚硬难垮落顶板,但能够在一定程度上控制水力裂纹的定向水力压裂技术由于切槽刀具的限制,在现场的应用相对较少。以郭家湾煤矿2个综采工作面作为工程背景,在正常采高的51108工作面采用非定向水力压裂技术进行放顶试验,在大采高的51109工作面采用定向水力压裂技术进行放顶试验,分析对比2个工作面的放顶效果发现定向水力压裂的放顶效果更好。并自主研发了新型封压一体式双封型封孔器和新型钻割一体式切槽刀具,使得水力压裂施工更加高效便捷,也为定向水力压裂技术在现场应用的普及奠定了基础。

水压致裂技术在两硬煤层顶板的应用研究

针对安平煤业在5-1层两硬煤层顶板工作面岩层强度高、初采及回采时难以及时垮落的问题,在8121工作面采用水压致裂技术进行初采预裂和切顶卸压。在切眼布置两排预裂孔,第一排在正帮,方位角为90°,仰角为50°,钻孔直径为Φ50 mm,施工深度为34 m,孔间距为15 m。第二排在副帮,方位角为270°仰角为80°,钻孔直径为Φ50 mm,施工深度为25 m,孔间距为15 m,与正帮钻孔相间7.5 m布置。通过实施分段多次压裂方式,弱化顶板岩层强度,显著降低了工作面初次垮落步距,工作面未产生飓风,同时也降低了工作面周期来压步距和强度,保障了工作面安全生产。

距下关节镜下联合辅助器械精准微创治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折

目的探讨距下关节镜下联合辅助器械精准微创治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折手术方法及临床疗效。方法回顾性研究2017年8月-2020年1月收治的58例58足闭合性跟骨关节内骨折患者的临床资料,根据治疗方法不同分为关节镜组(29例29足)和微创组(29例29足)。关节镜组采用关节镜下联合辅助器械(国家发明专利)精准微创治疗;微创组采用跗骨窦切口切开复位,微创锁定接骨板内固定。比较两组的术前准备时间、切口长度、手术时间、切口并发症、后足活动度、美国足踝外科协会(AOFAS)后足功能评分;术前、术后、末次随访均行X线及CT检查,测量Bohler角、Gissane角、跟骨宽度,评价骨折复位情况。结果两组术前一般资料比较差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。术后58例均获得随访,随访时间10~18个月,平均(14.30±1.45)个月。关节镜组术前准备时间(2.24±1.33)d、切口长度(1.53±0.97)cm优于微创组(5.62±3.05)d、(4.52±2.03)cm;关节镜组切口并发症(0%)低于微创组(10.34%);后足活动度评分(4.83±1.12)分高于微创组(2.45±0.86)分,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组在手术时间、(American Orthopaedic Foot and Ankle Society,AOFAS)踝-后足功能评分比较,差异无统计学意义(P>0.05)。影像学分析,两组术后的Bohler角、Gissane角、跟骨宽度均有改善,末次随访,复位无明显丢失;两组术后及末次随访Bohler角、Gissane角、跟骨宽度比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论关节镜下联合辅助器械精准微创治疗SandersⅡ、Ⅲ型跟骨骨折,可明显缩短住院时间,手术过程简单清晰,复位固定精准微创,手术时间短,术后并发症少,骨质血运破坏小,术后骨折愈合快,距下关节无明显僵硬,无需二次手术,临床疗效满意。

电站辅机减速器轴断裂振动特性分析

本文以某电厂电站辅机的减速器为例,提出一种分析电站辅机减速器轴断裂振动特性的方法。通过计算减速器轴齿轮磨损厚度和内部激励结果,构建减速器轴模型,并进行动力学分析,确定减速器轴断裂的原因。该方法可有效分析减速器在启动状态下的变化,获取振动响应曲线和应力分布情况,进而确定齿轮磨损量和故障发生位置和原因。