非常规储层微纳米孔隙介质中流体相态研究进展

非常规油气储层具有岩石骨架颗粒小、比表面积大、微纳米孔隙发育的特点,流体与孔隙介质间存在着诸多复杂的界面效应问题,影响微纳米孔隙介质中流体的相态变化规律。对于受限域流体,经典油气相态理论方法忽略分子间相互作用及界面效应的影响,预测微纳米孔隙介质中流体相变特征存在偏差。为了更全面地揭示油气在受限空间中的相态特征及其微观作用机理,总结当前微纳米孔隙介质中流体相态研究技术现状,详细阐述微观实验测试、相态理论模型和分子模拟3种主流技术方法,指出3种技术各自的优缺点,并对未来流体相态研究技术提出展望。分析认为:微观实验测试方法可通过研究流体热力学参数的变化来确定流体相变点,由于实验误差、人为误差等原因,需与理论计算相结合;相态理论模型方法可通过改进临界参数场、考虑流体与孔壁界面作用、考虑相间毛管压力修正相平衡判据方程等方法建立纳米孔隙空间相态理论模型,但是由于没有综合考虑界面效应带来的影响且缺乏有力的实验数据支撑,难以推广应用;分子模拟方法能在分子尺度上揭示流体分子的相行为,但现有研究主要围绕小分子展开,并且与流体发生相变时的临界参数结合得较少。后续研究应以多界面效应耦合影响的微纳米孔隙介质中油气流体相变特征为研究对象,以微观实验、理论模型和分子模拟为技术手段,为描述微纳米孔隙介质中流体相态提供合理的实验测试手段和可靠的理论计算模型。

缝洞型油藏大尺度可视化水驱油物理模拟实验及机理

缝洞型碳酸盐岩油藏由于其缝洞组合关系的复杂性,使得储层流体的渗流规律有别于常规油藏。根据某油田奥陶系缝洞型碳酸盐岩的实际情况设计制作了大尺度可视化物理模型,并按照现场实际设计了二注三采的实验井网及注采方案,以应用物理模拟实验来研究缝洞型碳酸盐岩油藏的开发特征及油井生产规律。结合实验结果,利用J.Cruz-Hernández建立的数学模型对生产数据进行拟合,以研究缝洞型碳酸盐岩油藏中流体的渗流机理,J.Cruz-Hernández数学模型中的空间系数和流动速度对采收率影响较大,提出模型的改进应考虑重力分异作用、溶洞比例等影响因素。

新型抗高温水溶性暂堵剂实验研究

高温120℃下,使用不同分子量和水解度的聚丙烯酰胺与多种交联剂按照不同比例进行交联反应,得到高温暂堵剂体系,通过对暂堵剂的成冻时间、稳定时间和破胶时间等因素的研究,确定暂堵剂体系的聚合物为PAM1200,聚合物质量浓度为0.4%～0.55%;交联剂为G与YG107(2∶1)复配体,质量浓度为0.1%～0.2%,破胶剂质量浓度0.03%～0.05%。在120℃0,.5%PAM1200,0.1%交联剂G,0.2%交联剂YG107,0.03%破胶剂下,稳定性评价实验及岩心流动实验表明:暂堵剂对不同渗透率的岩心封堵率达92.75%,暂堵后渗透率恢复率高于83.19%,具有较好的破胶液化能力。

低压油藏自生泡沫洗井液体系实验研究

针对大庆油田海拉尔盆地贝301作业区油藏压力低,注水井洗井过程中易出现油层倒灌的问题,室内研究开发了自生泡沫洗井液体系,并对其性能进行了评价。确定该体系的配方为:生气剂A 300～400 g/L+AOS(α-烯基磺酸盐)1.5 g/L+KYPAM(疏水高分子聚合物)1.8 g/L。应用结果表明,自生泡沫洗井液体系泡沫质量好,稳定性强,与油田水配伍性好。此项研究为注水井洗井提供了一种新的技术和方法,拓宽了自生泡沫的应用领域。研究成果具有实际应用价值和参考价值。

基于最大熵原理的油气层流体性质识别

针对目前各种地层流体性质识别方法的模糊性和不确定性，基于信息论中Jaynes最大信息熵原理提出了一种地层流体性质定量评价模型。利用现场试油资料，将油气层、水层以及干层的各种测井曲线特征值作为地层流体性质判别核心。同时，为避免人为因素干扰，拟选用Shannon熵的方法并利用数据自身信息客观地确定熵权，将待判的各种测井评价参数代入熵最大原理的定量评价模型，计算最小的熵值进而识别流体。该方法既能识别地层流体性质，还可以识别岩性，具有较高的识别精度。

鄂尔多斯盆地大牛地气田奥陶系“垮塌”型岩溶储层发育规律

随着水平井压裂技术在大牛地气田奥陶系风化壳气藏开发中的成功运用,低孔、低渗、强非均质性的岩溶储层显示出良好的天然气开发潜力,储层发育规律是风化壳成藏的关键。通过岩心观察,结合大量的测井资料,利用岩石相进行岩溶旋回和储层发育规律的研究,结果表明:1奥陶系马家沟组发育3期岩溶,上部两期岩溶规模较大,下部第三期岩溶规模较小,风化壳储层的发育主要与上部两期岩溶有关;2膏质云岩、泥云岩的长期溶蚀,导致水平洞穴层顶板发生破裂,部分上覆地层垮塌,最终形成一套厚层的岩溶角砾岩;3储层主要发育在岩溶强度相对较弱的区域,平面上主要发育在岩溶斜坡的残丘,纵向上则发育在上部两期岩溶保存相对完整的垂直渗流带,发育的岩石相为裂纹-镶嵌角砾岩相。利用岩溶旋回和岩相对有利储层发育区进行了预测,指明了下一步天然气勘探开发的方向。

缝洞型碳酸盐岩储集层中气体流动新研究

建立了缝洞型碳酸盐岩油气藏多缝多洞复杂连通型储集层中气体流动的数学模型,得出了开井时压力降落阶段与关井后压力恢复阶段各溶洞内压力和各裂缝内气体流量的变化规律,并以六溶洞五裂缝复杂连通的储集层为例,进行了实例计算。发现压力下降阶段时,距离井筒越近的溶洞,压力下降越快;压力下降初期的气体产量主要由靠近生产井的溶洞供给,随着时间的增加远离生产井的溶洞才逐渐开始大量供给气体;压力恢复阶段中,由于缝洞的复杂连通性,各裂缝中流量变化比较复杂,部分裂缝中的流量在后期出现倒流现象。最后,研究了溶洞大小、裂缝长度和裂缝宽度对溶洞内压力与裂缝内气体流量变化的影响。

改进型酚醛树脂交联剂的合成与成胶性能

通过对活性酚醛树脂交联剂的合成方法进行改进,制得改进型酚醛树脂交联剂。该交联剂的的毒性低,稳定性高;而且从制备的凝胶体系性能来看,其成胶强度、热稳定性及抗盐性能均优于常规酚醛交联剂,适用范围更广。

Ni-Fe-P镀层与25-6Mo不锈钢高温高压抗CO_2腐蚀性能比较及抗蚀机理研究

模拟庆深汽田井下的腐蚀环境，通过静态高温高压釜进行了Ni-Fe-P镀层与25．6Mo不锈钢高温高压CO2腐蚀实验，采用SEM、EDS和XRD测试手段，对Ni-Fe-P镀层及25．6Mo不锈钢进行分析。结果显示，在25MPa、60～120℃温度下，Ni-Fe-P镀层较25．6Mo不锈钢有更好的耐蚀能力，在25MPa、150℃时，Ni-Fe-P镀层有较25．6Mo不锈钢高的腐蚀速率；从SEM可知，在此腐蚀条件下25．6Mo不锈钢的腐蚀产物膜表面腐蚀较浅且分布均匀，属均匀腐蚀，而Ni-Fe-P镀层腐蚀后表面出现局部腐蚀，并分析了Ni-Fe-P镀层高抗CO2腐蚀机理。

Fe-Cr-Ni-Mo合金27-7Mo的抗CO_2腐蚀性能

模拟大庆油田井下的腐蚀环境,使用高温高压釜进行了27-7Mo合金钢的腐蚀试验,并采用SEM、EDS和XPS测试手段对该钢的腐蚀产物膜进行了分析。结果表明:27-7Mo合金钢CO2腐蚀速率在温度120℃,压力10MPa条件下出现极大值,在其余试验条件下均属于轻度腐蚀。27-7Mo钢腐蚀产物膜较薄,有浅的沟渠,整体属于均匀腐蚀。其腐蚀产物膜主要由Cr、Ni、Mo、Fe的氧化物和氢氧化物构成。

流速对缓蚀剂成膜效率的影响

油气集输管道因输送的介质中含有腐蚀性气体和离子等成分,会造成严重的管道内腐蚀。缓蚀剂技术因其经济可靠和操作方便,在管道防腐工程中被广泛使用,但管道内流体的流速对缓蚀剂的成膜性能和缓蚀效率具有极大的影响。利用自主研制的动态循环多相流高温高压釜和电化学方法 (电化学阻抗谱、动电位极化)研究了有机胺缓蚀剂对五组试样在不同流速(1、3、5、7、10 m/s)下的缓蚀性能。结果表明,随着流速的增加,缓蚀效率逐步降低,当流速大于7 m/s时,缓蚀效率会明显降低。高速流体的剪切作用降低了缓蚀剂在管道表面的吸附性能,并且试样表面的腐蚀产物膜疏松多孔,易产生点蚀,缓蚀剂的效果显著下降,建议控制流体流速和开发多位点吸附的新型缓蚀剂。

油田注入水配制聚合物凝胶调剖体系的稳定性及适应性

在吉林新立油田新北区块注入水水质分析结果的基础上,进行了聚合物凝胶调剖体系与油田该区块注入水的适应性研究,优选出与吉林新立油田注入水配伍的聚合物、交联剂、杀菌剂类型及其配方。结果表明,优选的调剖体系配方在90 d内表现出较高的强度及良好的稳定性。

基于黏着理论的牵引器驱动轮力学分析及优化

轮式牵引器的牵引力由驱动轮与套管的接触摩擦力决定。目前对驱动轮与套管的接触摩擦研究分析多采用考虑犁沟效应下的单齿模型,未考虑接触部位滑动时的剪切作用。为此,提出了驱动轮六面体梯形齿结构,引入黏着理论,同时考虑黏着效应和犁沟效应,建立了驱动轮与套管之间的力学模型,推导出相应效应下的摩擦因数公式,采用数值模拟的方法对驱动轮齿参数进行优化设计。分析结果表明:驱动轮与套管之间的摩擦因数应为黏着效应摩擦因数和犁沟效应摩擦因数之和,其值为1.046;在套管损伤较轻的情况下,驱动轮齿的最优参数为齿顶角105°、齿倾角120°、下底长4 mm。所得结论可为轮式牵引器牵引力的提高和驱动轮的设计提供理论基础和设计参考。

裂缝性油藏二次交联凝胶调剖体系的研究

针对江苏杨家坝油田裂缝性油藏调剖中存在的高渗透和高滤失问题,室内研制开发了二次交联凝胶调剖体系,对其一、二次成胶性能进行了评价,确定了该体系的最佳配方:KYPAM(抗盐梳型聚丙烯酰胺)浓度为1 500—2 000 mg/L、KYPAM与 Cr^(3+)交联剂质量比为20:1～40:1、第二交联剂 BD 浓度为800～1 200 mg/L、热稳定剂 RW 浓度为5～10mg/L、体系 pH 值为9.0。结果表明,一次交联凝胶的形成对调剖剂原液在裂缝中的滤失具有很好的防护作用,二次交联凝胶体系可明显提高裂缝性油藏的采收率。

天然气集输管道积液对有机胺缓蚀性能的影响

采用室内动态循环多相流高温高压釜模拟气田集输管线的服役环境,在流速5m/s,有无积液存在条件下进行腐蚀试验、电化学试验和接触角测量,研究了积液对于有机胺缓蚀剂缓蚀性能的影响。结果表明:积液的存在使管材的腐蚀速率增大,相对降低了有机胺缓蚀剂的缓蚀率,且加大了试样发生点蚀的概率。建议合理设计各设施的位置、管线的走向和适当的监测,尽量减少管道的落差,从而减少管道中的积液的形成,同时使用具有一定抗冲刷能力的缓蚀剂。

交联结构磺化聚醚醚酮质子交换膜的制备与性能

采用3种具有不同链段长度、分子结构的硅氧烷二胺与磺化聚醚醚酮(SPEEK)反应,制备了3种具有不同交联结构的磺化聚醚醚酮质子交换膜。通过傅里叶变换红外光谱证实了交联结构的存在。通过热重分析仪、万能材料试验机和电化学综合站,研究了不同硅氧烷交联结构对质子交换膜的力学性能、热稳定性、水中尺寸稳定性、甲醇渗透率、可交换阳离子容量和质子传导率等性能的影响。结果表明,交联改性可大幅度提高SPEEK膜的力学性能、阻醇性能以及尺寸稳定性。使用含苯环结构的硅氧烷二胺(PMS)制备的交联结构质子交换膜具有最好的综合性能。相较于SPEEK纯膜,SPEEK/PMS交联质子膜的甲醇渗透系数由2.28×10^(-6) cm^2/s减小到1.89×10^(-7) cm^2/s,有效选择性是纯膜的5.6倍,溶胀比降低了59.7%。

水平气井不稳定产能分析

水平井能够数倍地增加储层泄气面积,有效提高气井产量,准确预测水平气井产能有助于合理开发产层,提高气藏采出程度。基于气体不稳定渗流理论,应用Newman乘积原理和Green函数得到了水平气井不稳定压降解析解。分别用半解析法和解析法对模型进行求解,对比讨论了如何取得合理的均流量点,并分析了水平气井产能随时间的变化规律。研究表明:沿水平井段单位长度井筒流量呈"U"型分布,随时间增加,"U"型面加深,均流量点从井筒两端向井筒中部移动,最后稳定在一点;根据半解析法得到的均流量点,用解析法对比误差不超过2%,产气量随时间的增加而不断减小,后趋于一定值,流动达到拟稳态。

苯并噁嗪/二苯基碘鎓六氟磷酸盐体系的催化固化研究

以二苯基碘鎓六氟磷酸盐(PF)为催化剂实现了对双酚A型苯并噁嗪(BA)的催化固化。通过差示扫描量热仪(DSC)和动态机械热分析仪(DMA)研究了PF对BA固化行为以及热力学性能的影响,并采用Kissinger和Ozawa方法研究了体系的固化动力学参数。研究表明,当PF添加量(质量分数)为1%时,BA的起始固化温度(T_i)和峰值固化温度(T_p)分别下降了41℃和25℃;PF添加量提升到3%时,T_i和T_p分别下降了43℃和31℃。BA在200℃固化30 min时的固化度为72%,而BA/PF-1%和BA/PF-3%体系在相同条件下固化度分别达到91%和99%。DMA测试表明,当添加1%的PF时,树脂的玻璃化转变温度(T_g)提升至213℃,比纯聚苯并噁嗪高13℃,且体系在25℃时的储能模量达到7 069 MPa,比纯聚苯并噁嗪树脂提高了近50%(25℃)。动力学研究结果表明,BA以及BA/PF体系的固化过程符合自催化固化模型。

Ni-Fe-P化学镀层的制备及其在CO_2和H_2S/CO_2环境中的耐蚀性能

为了改善石油天然气行业含CO2和H2S/CO2的腐蚀液中油套管的耐蚀性,在N80钢表面制备了Ni-Fe-P化学镀层,考察了Ni-Fe-P镀层的形貌、成分及相结构,并研究了其在模拟油田采出水(饱和CO2环境)和含H2S/CO2的腐蚀液中的耐蚀性。结果表明:制备的Ni-Fe-P镀层为非晶态结构的高磷镀层;Ni-Fe-P镀层有较高的抗CO2腐蚀性能;在含H2S的腐蚀液中加入CO2会加速Ni-Fe-P镀层的腐蚀;在含H2S/CO2的腐蚀液中,Cl-加速了Ni-Fe-P镀层钝化膜的破坏。

结合物质平衡—三项式产能方程计算封闭性凝析气藏单井动态储量

据统计，约有50％～60％的油气井试井结果不服从二项式规律，1992年，Hopotaeb提出三项式产能方程这一概念，经论证，三项式具有更强的实用性。本文结合物质平衡与三项式产能方程，求解凝析气井流压，与实际生产过程中的流压曲线进行拟合。