SMA在石油工程中的应用研究进展

形状记忆合金(SMA)是一种新型功能材料,不仅具有形状记忆效应、超弹性等功能特性,还具有良好的耐腐蚀性、耐磨性和综合力学性能。SMA能在一定温度下恢复形状并产生较大的回复力,被认为是驱动件、密封件、温控件的理想材料,在石油工程领域有着广泛的应用。介绍了SMA的发展、种类以及SMA的形状记忆效应、超弹性机制,综述了石油工程SMA在管接头、封隔器和内补口、堵漏等方面的应用和研究进展,对SMA今后的发展进行了展望。

高含水后期非均质油藏W/O型表面活性剂调驱实验研究

针对常规低界面张力表面活性剂驱在非均质油藏易发生窜流、调驱效果差等问题,选用具有良好乳化增黏性能的W/O型表面活性剂调驱体系HC-2,促使油水两相在地层发生乳化,形成高黏度W/O型乳状液驱,有效驱替油藏低渗区域的残余油,改善高含水后期非均质油藏的开发效果。室内模拟高含水、非均质油藏条件,对W/O型表面活性剂调驱体系HC-2进行了基本性能评价及乳状液驱油研究。研究结果表明,HC-2的乳化增黏性能良好,在水油比小于7∶3时,可促使油水两相完全乳化形成高黏度的W/O型乳状液,且乳化稳定系数SI均在66%以上;同时在X油藏条件下,HC-2可将油水界面张力降低至10-2 mN/m。岩心驱油实验结果表明,在高含水及高含水后期,W/O型表面活性剂HC-2调驱体系可提高原油采收率23%~28.77%;HC-2调驱体系具有较强的非均质性调控能力,在渗透率级差小于7.5时,可有效地增大驱替相黏度,改善高、低渗层吸液剖面,提高原油采收率。

注空气全温度域原油氧化反应特征及开发方式

通过模拟实验揭示了从30℃到600℃的注空气全温度域原油氧化反应特征,将原油注空气氧化反应划分为溶解膨胀、低温氧化、中温氧化和高温氧化4个温度区间,总结了不同温度区间的氧化反应机理。根据原油氧化特征结合矿场试验成果,提出稀油油藏注空气开发技术划分为减氧空气驱和空气驱,稠油油藏注空气火驱技术划分为中温火驱和高温火驱。稀油油藏温度低于120℃,应选择减氧空气驱,高于120℃,可直接采用空气驱开发;普通稠油油藏燃烧前缘温度低于400℃可选择注空气中温火驱开发,普通稠油油藏和胶质、沥青质含量较高的特/超稠油油藏,燃烧前缘温度高于450℃可选择注空气高温火驱开发。中国石油天然气股份有限公司近10年的攻关和开发试验证实,空气与其他气体驱油介质相比在技术、经济和气源等方面具有明显优势,不仅适用于低/特低渗透稀油油藏、中高渗透稀油油藏,也适用于稠油油藏,是一种很有潜力的新型驱油介质。

注气速度对空气泡沫防气窜性能影响的实验研究

通过岩心渗流物模实验,采用气液同注方式,对不同注气速度条件下空气泡沫防气窜能力进行了实验研究。实验测量了岩心两端注入压差随注气速度增长的变化值,对比了含聚泡沫和无聚泡沫防气窜能力,得出在注气速度一定的情况下,含聚泡沫的注入压差明显高于无聚泡沫,且含聚泡沫能在更高的注气速度条件下防气窜,并且界定了气窜发生的临界注气速度。

潜山油藏微球-天然气驱实验评价

裂缝型潜山油藏储集层非均质性强,油藏开发过程中驱替流体指进和窜流频发,封堵裂缝、大孔道等高渗流通道是提高原油采收率的有效措施。通过岩心流动实验,评价了微球对B1潜山油藏储集层岩心裂缝及大孔道的封堵效果,探究了采用微球-天然气驱提高剩余油动用的有效性。结果表明,单一水驱或天然气驱的驱油效率不显著,采用微球驱,微球进入岩心后的膨胀和封堵作用使得阻力系数、注入压力等显著增大;微球粒径直接影响封堵性能,若粒径太小,达不到封堵的效果,若粒径太大,不易注入;微球注入岩心后的膨胀、封堵、解堵、变形后再封堵及天然气溶解的协同作用,对裂缝型潜山油藏开发过程中的驱替流体指进及窜流有明显抑制作用,微球-天然气驱可大幅提高剩余油采出程度。

页岩矿物不同润湿性表征与吸附微观机理

无机矿物作为页岩气吸附的重要载体,其表面性质对甲烷吸附能力有着重要影响,而润湿性作为固体重要表面性质之一,对矿物气体吸附能力的影响不可忽视.文章以蒙脱石和石英作为研究对象,通过对矿物表面甲基化(-CH_(3))和羟基化(-OH)处理来改变其润湿性,以探究无机矿物表面润湿性对甲烷吸附能力的影响.采用分子动力学方法研究矿物体系的润湿性,用接触角对润湿性进行定量表征,并构建纳米狭缝,结合巨正则蒙特卡罗方法模拟润湿性改变前后,CH4在矿物中的吸附变化.研究结果表明,水滴在羟基化矿物表面迅速破裂并铺展在矿物表面,而在甲基化表面铺展程度较小,普遍呈半球形.羟基化蒙脱石和石英表面的润湿接触角分别为12.7°和26.5°,均小于其甲基化表面接触角62.5°和85.7°.甲基化矿物甲烷吸附量均高于其羟基化,气体几乎大都以吸附状态位于孔隙壁面,随着矿物亲水性的减弱,其对甲烷吸附能力增强.

川中地区下寒武统龙王庙组白云岩储层成岩作用

下寒武统龙王庙组是四川盆地一个全新的含油气层,尤其是随着近期川中地区该层位取得重大突破,龙王庙组展现出了巨大的勘探潜力。通过岩心薄片观察、扫描电镜及X衍射分析等研究手段结合常规储层物性分析方法等对川中龙王庙组储层成岩作用进行了探讨。研究结果发现龙王庙组储层发育良好,储集岩以砂屑白云岩及粉晶白云岩为主,粒间溶孔、晶间溶孔以及溶洞较为发育,孔隙度集中在2%～6%间,渗透率集中在0.001×10^-3～0.1×10^-3μm2间,结合孔渗相关关系分析认为龙王庙组储层包括中孔中渗的孔隙型储层及低孔高渗的裂缝-孔洞型储层两类。储层在成岩阶段经历了压实作用、胶结作用、白云石化作用、重结晶作用及多期溶蚀作用。压实作用及胶结作用使得原生孔隙大幅度减少,对储层的形成具有破坏性作用;白云石化及重结晶作用造成孔隙结构发生改变,进而提高储层的有效孔隙度。研究表明龙王庙组白云岩成因主要与同生-准同生阶段局限高盐度海水有关;而多期溶蚀作用产生了大量的次生孔洞成为现今主要的储集空间。

美国页岩油研究对我国的启示

页岩油是指以游离态、吸附态及少量溶解态赋存于泥页岩层系中的原油,目前已在美国实现商业开采,而我国页岩油研究起步晚,相关基础理论研究还比较薄弱.在页岩油一般特征分析的基础上,结合近年来美国海相页岩油勘探开发实践,总结了国内外在页岩油形成条件、储层特征、成藏机理及评价方法等方面取得的进展和重要认识.对中国和美国页岩油发育特征的系统对比与分析结果表明：我国湖相暗色泥页岩分布广、厚度大、结构复杂,与砂质互层频繁;富有机质泥页岩发育较好,TOC质量分数一般大于2％,但成熟度普遍偏低（Ro为0.5％～1.2％）;细粒碳酸盐和黏土矿物含量较高（质量分数大于50％）,储集物性较差;页岩油成藏主要受生烃条件（特别是成熟度）和储集条件控制,而在断陷等构造强烈地区还受保存条件的影响;混合岩性型和裂缝型页岩油总体显示好,勘探潜力较大,基质型次之.建议在理论研究基础上,重点在页岩油赋存机理、微观孔隙结构、页岩油滞留成藏机理、构造保存条件、勘探评价体系和资源评价方法等方面展开研究,以期为我国页岩油勘探开发提供指导.

裂缝性油藏控水堵水方法研究与应用

随着油田逐渐进入后期开采,调堵井的数量不断增加,所面临的问题是如何在高温、高盐以及裂缝性等恶劣油藏条件下提高采收率技术。目前凝胶类和颗粒类堵剂依然是裂缝性油藏化学调堵体系的主流;另外基于对水体分布、能量预测等油藏地质条件全面认识下的各种物理堵水技术也得到了较好应用。从裂缝性油藏控水堵水难点出发,介绍了国内外的配套技术,重点综述了恶劣油藏条件下的各种凝胶体系,并分析了提高凝胶体系热稳定性的研究思路,认为聚合物高温碳化作用对凝胶的使用有着变革性意义。用某种高吸水材料配成的软颗粒状凝胶完井液130℃高温下与低渗岩心动态污染时,在岩心端面形成强度高、韧性好的黄-黑色胶质暂堵层,极大地避免了漏失,降低了水相圈闭的损害,在中国东海天外天高温低渗气田A1s、A7完井中取得了较好应用效果。另外,丙烯酰胺与丙烯酸叔丁酯的共聚物(PAtBA)用聚乙烯亚胺作交联剂的凝胶体系在国外已得到了成功的应用,聚乙烯亚胺有着低毒、环境友好等诸多优点,研制出性能更优越的聚合物与之交联对未来的凝胶体系研究有着重要意义。最后从控水-堵水-治水整体思路出发,提出了对今后的研究设想。

川中地区下寒武统龙王庙组沉积相特征

结合四川盆地下寒武统龙王庙组区域地质资料,以及川中地区录井、测井及岩心等资料,探讨了研究区龙王庙组的沉积特征及沉积相展布。研究认为:川中地区在早寒武世龙王庙组沉积期位于陆表海碳酸盐局限—蒸发台地内,包括局限泻湖、台内滩、台坪和混积潮坪等4种亚相。龙王庙组沉积期经历了2次海侵—海退旋回,纵向上发育了2套完整的泻湖—台内滩—台坪—混积潮坪沉积组合,分别对应于龙王庙组上段和下段。泻湖亚相发育于各段底部,具有水体局限和能量弱的沉积特征;台内滩亚相发育于各段中部,分别沉积了一套厚层砂屑白云岩和鲕粒白云岩,在研究区分布稳定;台坪亚相发育于各段中上部,沉积物以浅色细晶粒白云岩为主,具有沉积水体浅且易暴露的沉积环境特征;混积潮坪亚相仅发育于各段顶部,为海退最晚期的沉积产物。受龙王庙组沉积期乐山—龙女寺水下古隆起的影响,川中地区位于水下隆起斜坡部位,水动力整体较强,其沉积相分布与水下古隆起密切相关。

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.

藏北温泉盆地地热田水文地球化学特征研究

藏北温泉盆地地热资源丰富,但研究程度较低。为查明温泉盆地地热资源赋存状态及热源来源,揭示热循环机理,定量评估研究区热储温度、冷水混入比例、热循环深度等,利用温泉盆地地热田共18组温泉水样进行水化学分析,进行定量计算。结果表明:温泉盆地温泉水水化学类型主要为Ca-HCO3·SO4型。温泉盆地地下热水在向上运移过程中,受浅层地下水的混合作用影响,使得热水变为“未成熟水”。温泉水中文石、方解石等钙质热液的饱和度指数大于0。热储温度60.93~96.52℃,热循环深度3238.06~5215.28 m,冷水混入比例在20.97%~70.19%之间。硅-焓模型计算出未混入冷水时深部热储温度在81.94~167.26℃之间,热储循环深度4405.56~9145.56 m。

塔河油田12区海西早期岩溶作用

通过沉积学、地震学、地球化学等研究表明,塔河油田12区发育了海西早期岩溶作用,表现为中下奥陶统碳酸盐岩与下石炭统巴楚组不整合接触、溶塌角砾岩与暗河沉积的存在以及溶洞充填物Sr/Ba值存在的差异特征等识别标志,该期岩溶地貌可划分为岩溶高地、岩溶Ⅰ及Ⅱ级斜坡和岩溶盆地4类地貌单元,研究区主要处于岩溶Ⅱ级斜坡区。由于海西早期运动具有脉动式抬升的特点,因而发育了3套岩溶旋回,研究区主要发育第Ⅱ和第Ⅲ套洞穴层;该期岩溶平面上发育在上奥陶统桑塔木组尖灭线以北的地区,纵向上发育在中下奥陶统质地较纯的碳酸盐岩中,古地貌和断裂对该期岩溶具有根本的控制作用,同时岩溶作用所形成的裂缝和溶蚀孔洞是影响储层储渗性能的关键;最后综合上述成果建立了海西早期岩溶发育模式,并将其发展进程划分为快速抬升剥蚀阶段、三幕抬升岩溶发育阶段及下降改造阶段。

米仓山前缘早志留世软沉积物变形构造及其触发机制

地质历史时期软沉积物变形构造在不同时空沉积岩中均有分布,然而学术界对其变形过程、作用力及触发机制等仍存在许多争议。通过对米仓山前缘野外露头观测,早志留世砂岩、粉砂岩、页岩地层中,发育有多套软沉积物变形构造,其层位分布稳定,但不同层位的形态特征差异较大,包括波浪状变形层构造、包卷层理、枕状(椭球状)构造、火焰构造等,多与丘状交错层理相伴生,可分为三种组合类型,均发育于中陆棚沉积环境中。基于该区软沉积物变形构造特征,结合碳同位素分析、古气候、古板块资料,并与现代飓风研究成果对比,认为研究区早志留世时大体上处于风暴频繁的炎热环境,区内软沉积物变形构造多为风暴作用的结果,较强的风暴触及海底,使未固结成岩的沉积物的孔隙压力增加,切变强度降低,使之液化,进而发生变形。米仓山前缘早志留世软沉积物变形构造的发现及其触发机制的探讨对区内古地理、古气候的恢复,以及古扬子板块的演化具有重要的意义。

基于相似结构的双孔油藏非线性渗流模型研究(英文)

根据油气藏的渗流机理,建立了考虑二次压力梯度项、有效井筒半径、井筒储集的变流率生产状态下的双孔油藏非线性渗流模型.利用Laplace变换和合理的近似处理,获得了无量纲地层压力和井底流压的Laplace空间解的相似结构(只与内边界条件有关)和相似核函数(相似核函数与渗流定解方程的基础解系及外边界条件有关,不同外边界条件对应于不同的相似核函数,且与内边界条件无关).此项研究揭示了双孔油藏中流体渗流的本质特征,为深入研究该类油藏的非线性渗流规律提供了又一个理论分析方法,也方便了相应的试井分析软件的快捷地编制,具有广泛的应用前景.

微弧离子沉积阻燃涂层对TC11钛合金力学性能的影响

为使阻燃涂层早日在我国航空发动机上得到应用,在提高涂层阻燃性能的同时,研究涂层对基体力学性能的影响十分必要。文中采用微弧离子表面改性技术在TC11钛合金基体上制备阻燃涂层,研究阻燃涂层对钛合金拉伸性能、压缩性能、蠕变性能及裂纹扩展速率的影响。结果表明,采用微弧离子表面改性技术在TC11基体上制备的阻燃涂层主要由TiC2、W2C及Ti组成,涂层结构致密,与基体结合良好。涂层试样规定非比例延伸强度、抗拉强度以及断面收缩率有轻微降低,降低幅值约为基体抗拉强度5%左右;断后延长率基本无变化,弹性模量随测试温度提高逐步下降,试样抗压强度增大,400℃高温蠕变性能变好,常温裂纹扩展速率降低。综合分析表明,在钛合金基体上制备阻燃涂层后,试样整体力学性能变化幅值小于5%,符合航空发动机部件强度设计要求。

NT80SS钢在高含H2S／CO2环境中的腐蚀行为

模拟罗家寨气田高含H_2S/CO_2腐蚀环境,研究NT80SS套管钢的腐蚀规律及环境因素(总压、温度、腐蚀时间、Cl^-、流速)对其腐蚀的影响;并采用动电位扫描、电化学交流阻抗谱(EIS)和扫描电镜(ESM)等手段分析了腐蚀产物膜的电化学特性和形貌。结果表明,在所研究的温度范围内,NT80SS钢在60℃腐蚀速率最低;当总压≥9MPa时,在120℃下的腐蚀速率比90℃的小,而总压<9MPa时,情况则相反;腐蚀速率随时间的延长而降低;Cl^-能促进钢的腐蚀;介质流速增加,钢的腐蚀速率增大.电化学实验结果指出,在30℃～120℃的温度范围内,60℃时钢腐蚀产物膜的阻抗能力强、阳极极化率高,腐蚀产物膜的致密性最好,因而NT80SS钢在60℃时腐蚀速率最低。

影响井下防喷器胶筒与套管间摩擦因数的因素

通过摩擦试验,研究了正压力、相对滑动速度以及润滑条件对井下防喷器胶筒与套管间摩擦因数的影响。结果表明:相同正压力下,无润滑剂和水润滑摩擦时,两者间的摩擦因数随着滑动速度的增加而增加,在油润滑时,滑动速度的增加有利于润滑膜的形成,使摩擦因数降低;在相同正压力和相对滑动速度下,油润滑摩擦因数均值最小,水润滑时次之,无润滑剂时最大;正压力的影响无规律性。

川西北厚坝地区上沙溪庙组沉积特征及油砂预测

川西北厚坝油砂岩为我国典型的一类非常规石油资源,油砂主要发育在上沙溪庙组中下部的中-粗砂岩中。以层序地层学及沉积学相关理论为指导,通过野外观察、岩心描述、测井相分析、地震解释等手段对厚坝地区上沙溪庙组的沉积特征及油砂分布情况进行了研究。结果表明,上沙溪庙组发育低位体系域、水进体系域和高位体系域;该套地层发育的沉积相类型包括河流相、辫状河三角洲相和湖泊相;沙溪庙沉积期研究区西北部的龙门山古陆为物源区,碎屑向东南注入湖盆,在平面上,沉积相带从西北到东南依次为河流相、三角洲相、湖泊相。通过对野外露头以及单井沉积相研究发现油砂层主要发育在上沙溪庙组河道砂体中,孔渗性能较好,含油率较高,由此可知河道以及三角洲平原上的分支河道为有利沉积相。最后通过多口井的合成记录与地震剖面进行对比,从而标定并计算出油砂层的位置及厚度,绘制出油砂岩的厚度平面分布图,预测出上沙溪庙组油砂层的有利勘探区带。

表面活性剂驱油藏适应性研究

在广泛调研国内外文献的基础上,重点论述了砂岩油藏构造特征、沉积环境、储集层特征、流体性质及开采方式等因素对表面活性剂驱油的影响,对砂岩油藏表面活性剂驱替的适应性进行了分析与总结。结合美国在20世纪80—90年代采用表面活性剂体系开采的油田实例,对碳酸盐岩油藏采用表面活性剂驱替进行了积极的探索。通过评价表面活性剂驱对油藏的适应性,为优选提高油田原油采收率方法提供新的思路。