可循环泡沫类钻井液在中国石油钻井工程中的应用

1998年微泡钻井液在国外问世,经过二十年的发展,标准微泡钻井液和增强微泡钻井液相继在现场得到应用。其实,在国内早在1996年可循环泡沫钻井液已在我国胜利油田成功应用。至今除了在胜利、吐哈油田较大规模的应用外,其它油田也开发了可循环微泡钻井液技术,但是却仅限于为降低液柱压力钻井和防漏堵漏,没有开发出更先进的技术。应用实例表明微泡钻井液在过平衡情况下能够控制漏失,并且可用于非目的层的防漏堵漏。本文通过工程实例,阐述了可循环微泡钻井液在国内的应用现状,希望可以促进其在国内的发展。

深水石油钻采工程模拟试验装置的研制

深水恶劣的海洋环境及复杂的地质条件,使得深水油气田在钻采过程面临巨大的挑战。为此,研制了深水石油钻采工程模拟试验装置。该装置可以模拟3 000～5 000 m水深的海底环境。在试验装置底部加装海底土后能够进行深水喷射法下表层套管、深水浅层地质灾害预测、深水水下井口稳定性、深水水下采油树力学分析及深水石油装备等模拟试验,也可以开展自升式钻井平台桩腿插拔桩等模拟试验研究。该装置具有环境压力高、内部空间大、土质置换方便、操作简单、数据采集可靠以及试验过程可视化等特点。深水模拟试验装置为我国深水钻完井模拟试验提供了一个良好的试验平台。

我国石油商业储备体系战略规划及对策设计

与国家石油战略储备对比而言,石油商业储备更具有灵活及时地稳定市场的作用,其体系建设的意义重大。以较高的对外依赖及复杂的国际石油进口形势为背景,文章从"以民为本"、"和谐社会"、"政企双赢"等多个方面论证了我国的石油商业储备体系建设的必要性和紧迫性,结合我国石油商业储备具有的设备条件和经济条件,设计了我国石油商业储备体系的结构由主体、协同体和外延体三部分组成,进行了总体发展三步走战略规划和区域布局,给出了七个方面系统化建议。

石油工程岩石力学学科发展与课程思政建设

石油工程岩石力学基础作为油气专业的主干课,在众多工科专业中有着广泛的应用。在黄荣樽教授的倡导下,中国石油大学(北京)在国内最早开设此课程,迄今有近40年的发展历史,在国内外誉有一定的知名度。岩石力学实验室多年致力于石油工程岩石力学领域的科学研究与技术开发,发挥领航作用,不断推动石油工程岩石力学的理论进步和产学结合,培养了众多岩石力学领域的领军人才。该文结合石油工程专业特色,回溯国内外石油工程岩石力学的发展历史,并对中国特色社会主义新时代和新工科背景下课程的教学、培养和思政等进行探讨,可对石油工程岩石力学相关学科的院校和学科发展提供借鉴。

石油磺酸盐与原油乳化影响因素研究

采用显微观测与乳状液析水率测定相结合的方法研究石油磺酸盐与原油乳化问题。通过正交实验,研究石油磺酸盐质量分数、油水体积比及振荡次数等因素对乳状液液滴结构及稳定性的影响。结果表明,油水体积比对乳状液液滴结构影响最大,随着油水体积比的增大,乳状液平均粒径和分散度先增大再减小。乳状液破乳前期,油水体积比对乳状液析水率的影响最大;乳状液破乳后期直至破乳结束,石油磺酸盐质量分数对乳状液析水率的影响最大;振荡次数对乳状液析水率的影响较小。

低油价条件下提高石油高校学生学习积极性的对策

为了应对低油价对石油院校学生的学习积极性的影响,阐述了石油在国民经济中的重要地位及石油科学技术的重要性,从能源供求趋势、技术发展趋势分析,表明石油行业仍是一个有朝气的行业。分析了油价的变化规律,引导学生从长远的观点看待油价,而不被眼前的低油价所迷惑。启迪学生石油行业大有可为,必须认真学习、掌握本领。

助剂辅助稠油射频加热模拟实验及稠油温度影响因素

为了解决原始稠油储层射频加热技术存在加热距离短的技术难题,提出助剂辅助稠油射频加热技术。在介绍加热机理和工艺的基础上,设计了模拟实验系统并开展了助剂辅助稠油射频加热模拟实验并对稠油温度分布的影响因素进行了研究。结果表明:稠油样品温度随着金属镍粉末和活性炭粉末注入量的增大而升高,但金属镍粉末对稠油样品温度的影响程度较活性炭粉末更大;在助剂使用总量相同的情况下,金属镍粉末和活性炭粉末协同作用比其单独运用时稠油样品的温度更高、射频加热效果更好。研究结果对于射频加热助剂优选和提高射频加热性能提供了指导。

缝洞型油藏溶洞-裂缝组合体内水驱油模型及实验

根据相似理论设计了满足几何相似、运动相似、动力相似和缝洞特征参数相似的缝洞组合体物理模型和模拟实验,研究了缝洞组合体内流体流动特征、水驱油特征的影响因素以及不同驱替方式的提高采收率特征。模拟实验结果表明:油水密度差异导致的油水置换效应是水驱油主要机理;注水速度对剩余油分布和含水率变化规律无影响;缝洞连接关系是决定无水采收率、极限剩余油和含水率变化规律的主要因素;油水黏度比是影响产油速度、换油率和经济极限剩余油的重要因素;充填疏松时充填作用对剩余油几乎没有影响,充填致密时剩余油包括"阁楼油"和充填孔隙中剩余油两部分;水驱转泡沫驱主要通过启动溶洞顶部"阁楼油"提高采收率,泡沫驱后剩余油位于溶洞中部;水驱转聚合物驱主要通过增加注入水的换油率和采油速度提高经济极限采收率,对水驱极限剩余油无影响。

中、高煤阶煤岩压裂裂缝导流能力实验研究

运用FCES-100长期裂缝导流仪,测试了中、高煤阶煤岩水力裂缝的长期导流能力,并考虑了煤粉对导流能力的伤害,提出了简易测试煤层复杂裂缝导流能力的方法。通过室内实验测试分析认为,不同煤阶煤岩由于力学性质等的不同,在相同条件下其导流能力有明显的差异,煤层水力压裂施工设计中应考虑煤阶对裂缝导流能力的影响;支撑剂嵌入对煤岩裂缝导流能力伤害严重,适当增加铺砂浓度、加大支撑剂粒径、压裂液中加入分散剂可以降低支撑剂嵌入和煤粉的伤害;裂缝形态对煤岩的导流能力也存在影响,多条裂缝与单一裂缝的导流能力不同。

多孔喷嘴破岩钻孔特性的实验研究

采用自行研制的实验装置研究了孔数和水力参数(冲蚀时间、喷嘴压降、喷距、围压)对多孔喷嘴破岩效果的影响规律。结果表明:喷嘴孔数越多,成孔形状越圆整;破岩效果随着射流压力的增大而呈线性增加;0围压条件下多孔喷嘴存在获得最大破岩体积和孔深的最优喷距约为5～6倍喷嘴当量直径。在围压条件下,多孔喷嘴破岩效果随着围压的增大而大幅下降;当量喷嘴直径相同时,破岩效果随孔数的增加而减小;在保证钻孔孔径的情况下,减少孔眼数量有利于提高多孔喷嘴破岩效率。实验结果可为超短半径水平钻孔射流钻头设计提供依据。

稠油油藏注蒸汽开发后转热水驱实验与数值模拟

注蒸汽是目前稠油油藏开发的主要方式,随着开发进程的加快,注蒸汽开发油藏大多已进入后期阶段,注汽效果差、井间汽窜严重等逐渐成为稠油油藏开发亟待解决的问题。以热采剩余油为研究对象,运用室内物理实验和数值模拟方法,研究了稠油油藏注蒸汽开发后的转换方式。不仅建立了不同温度和不同时机下的蒸汽驱转热水驱模型、水汽交替注入模型和氮气泡沫热水驱模型,而且建立了不同厚度、不同韵律以及不同变异系数下的稠油油藏注蒸汽开发转热水驱数值模型。研究结果表明,采用120℃的热水,注蒸汽采收率为22%时转热水驱效果最好;厚度大于5m,变异系数小于0.4的反韵律油层转热水驱效果较好。

低渗透油藏二氧化碳混相驱超前注气实验研究——以吉林油田黑79区块为例

为了进一步提高低渗透油藏采收率,进行了二氧化碳混相驱超前注气可行性实验研究。以吉林油田黑79区块为例,利用细管实验确定二氧化碳驱的最小混相压力,通过长岩心物理模拟实验研究低渗透油藏超前注气室内驱油效果,并与相同地层条件下水驱和同步注气的驱油效果进行了对比分析。结果表明,二氧化碳混相驱超前注气、同步注气和水驱的最终采收率分别为77.03%,73.09%和56.47%。二氧化碳混相驱超前注气最终采收率最高,原因是超前注气能够在开采前就使地层压力升高、地层能量增加,并且提前注入的气体与原油接触混相,可降低原油粘度、增加原油流度。

稠油油藏气体-泡沫辅助注蒸汽实验与数值模拟

针对蒸汽吞吐过程中由于能量不足以及严重汽窜等导致热效率低、吞吐效果变差的问题,从室内物理模拟以及数值模拟两方面,开展了在蒸汽中添加气体及高温泡沫以改善蒸汽吞吐开发效果的研究。首先,通过引入泡沫综合指数,筛选了合适的发泡剂;其次,进行了4组室内平行双管实验,分别为单纯蒸汽驱、蒸汽-烟道气泡沫驱、蒸汽-氮气泡沫驱以及蒸汽-氮气驱。实验结果表明:在注入条件相同的情况下,蒸汽-烟道气泡沫驱和蒸汽-氮气泡沫驱均能够有效地封堵高渗管,启动低渗管,与单纯蒸汽驱相比,采出程度最高分别提高了28.98%和26.04%;蒸汽-氮气驱调剖效果有限,不能有效地启动低渗管,采出程度比单纯蒸汽驱提高了10.56%。结合物理模拟的结果,采用数值模拟方法,分析了地层参数对烟道气-泡沫辅助吞吐和单纯蒸汽吞吐开发效果的影响,结果显示,对于层薄、油稠的非均质油藏,烟道气-泡沫辅助吞吐与单纯蒸汽吞吐相比具有显著的优势,能够有效地提高蒸汽吞吐开发效果。对河南油田井楼零区烟道气-泡沫辅助蒸汽吞吐方案进行了参数优化,得到最佳日注汽量为100 m^3,最佳气汽比为12,最佳焖井时间为7 d。

致密气藏动态启动压力梯度实验研究

针对目前启动压力梯度测试不能准确表征储层真实启动压力梯度的现状,通过引入高精度回压控制系统,建立致密气藏储层条件下的启动压力梯度测试方法。与常压下测试结果相比,在渗透率相同的条件下,新方法得到的启动压力梯度更小,且岩心渗透率越低,2种方法测定结果相差越大。研究结果表明,启动压力梯度在开发过程中并不是定值,而是随着孔隙流体压力的下降而不断变化,呈现动态启动压力梯度。为此,提出并定义启动压力梯度敏感性和启动压力梯度敏感系数的概念,用其描述致密气藏动态启动压力梯度特征,并通过实验对动态启动压力梯度的影响因素进行分析。结果表明,启动压力梯度随孔隙流体压力的下降而线性增大。岩心渗透率越低、含水饱和度越大,在储层条件下的启动压力梯度越大,在开发过程中启动压力梯度的变化幅度也越大,启动压力梯度敏感性越强,动态启动压力梯度现象越明显。

四川盆地高石梯—磨溪区块震旦系储层敏感性实验评价

储层敏感性是指对储层造成伤害的各种因素的敏感程度。储层敏感性分析的主要目的是研究各种敏感因素对储层的伤害程度,并提出预防措施,从而提高原油的最终采收率。为了研究四川盆地高石梯—磨溪区块震旦系在开采过程中对储层的伤害,对其岩心做了大量的室内实验研究,并利用储层敏感性实验评价方法,参照储层评价标准对该区敏感程度进行了评价。结果表明:研究区速敏程度中等偏强,水敏程度弱,盐敏程度中等;当p H值小于10时,碱敏程度弱;当p H值大于10时,碱敏程度强;酸化对储集层渗透率有明显的改善作用。

聚驱后油藏井网调整与深部调剖三维物理模拟实验

针对聚合物驱后油藏剩余油分布特点,提出了井网调整与深部调驱相结合的提高采收率方法。孤岛油田中一区Ng3注聚区为模型原型,以相似准则为理论基础,设计并制作了平面非均质三维物理模型;研制了具有自组装特性的聚合物微球,优选出由BS与AES复配而成适用于目标油藏的乳化剂体系;原始一注四采五点法井网注聚后采收率为34.1%,在进行驱替试验的同时,采用电阻率法测量了模型中含水饱和度分布;调整原始井网,对非均质油藏模型分别注入聚合物溶液和聚合物微球与乳化剂复合体系深部调驱2组实验。结果表明,2个方案均可以提高聚驱后油藏采收率,单一聚合物溶液提高6百分点,而聚合物微球与乳化剂复合体系可提高采收率16百分点。分析各驱替阶段剩余油分布情况,聚合物微球与乳化剂复合体系能够封堵高渗层,使后续驱替液转向进入两侧低渗区域。

稠油油藏注空气燃烧管实验及数值模拟研究

针对新疆某油田J7井区稠油油藏条件,利用燃烧管实验装置研究了火驱过程中温度场及压力场的分布规律,并结合数值模拟研究了影响火驱的重要因素。重点分析了火驱过程中油墙形成对高温燃烧前缘传播稳定性的影响。结果表明,J7井区稠油油藏原油在350℃且黏土存在条件下可实现点火及火线的推进;火线推进到燃烧管3/4处的采收率为60%;油墙的形成使得驱替压差增大,压降主要消耗在该段内,油墙的封堵效应,使得空气注入困难,燃烧变得不稳定。低渗稠油油藏火驱开发将面临2个难题:空气注入困难、火驱见效时间晚。

裂缝性低渗油藏二氧化碳驱注入方式实验

低渗透油藏一般都伴有裂缝发育,由于裂缝具有较高的导流能力,致使注入的CO_2沿裂缝发生气窜,严重影响CO_2驱效果。针对这一问题,提出了将裂缝作为注气通道,在裂缝两侧布井采油的方法。运用岩心驱替物理模拟实验,研究了沿裂缝注CO_2的速度对波及效率和采收率的影响,以及缝注侧采后关闭气窜井和焖井措施对采收率的影响。结果表明:沿裂缝注CO_2能够有效地消除裂缝气窜的不利影响,提高采收率17.72百分点;驱替速度越小,岩心的波及效率和采出程度越高;关停气窜井是有效抑制气窜的措施,焖井后驱替能够进一步挖掘剩余油,提高采收率7.52百分点。

过热蒸汽与稠油之间的水热裂解实验

高温水热裂解实验一般都是在稠油与高温高压热水间进行,而过热蒸汽与稠油间的水热裂解反应目前尚无研究。为了展开此项研究,在调研的基础上设计了一种可变体积的高温高压反应釜替换定体积反应釜,实现了稠油过热蒸汽下的水热裂解实验。通过该设备实验研究了不同温度、不同含水量条件下过热蒸汽对稠油水热裂解的影响规律。实验结果表明,原油与过热蒸汽之间发生了明显的水热裂解反应。进一步分析可知,水热裂解反应后,原油黏度降低,饱和烃与芳香烃增加,胶质、沥青质含量降低,原油中的碳原子含量降低,氢原子含量明显增加,硫原子含量减小。随着含水量的增加,反应后原油的黏度先减小后增加,含水量为30%时,原油黏度最小。

微裂缝超低渗储层的应力敏感实验研究

为了评价应力敏感对微裂缝超低渗透储层渗流的影响,采用微波炉加热方法,制备热应力微裂缝超低渗岩心(钻井取心很难取到微裂缝岩心),近似模拟实际成岩、沉积过程中形成的微裂缝;通过微裂缝岩心的应力敏感性室内实验,进行应力敏感性评价。结果表明:制造的微裂缝能够近似地模拟地层在成岩、沉积过程中形成的微裂缝;微裂缝岩心的渗透率应力敏感滞后程度不明显,应力卸载后渗透率恢复程度高,不存在强应力敏感;对岩石进行应力敏感性评价时,应以地层压力条件下的渗透率为初值,否则会夸大岩石的应力敏感性;在微裂缝低渗透岩心中,随着微裂缝所占导流能力的增加,微裂缝岩心的渗透率滞后恢复程度越高;应力敏感性对微裂缝超低渗储层的产能影响很小。