PAM-AA水凝胶体系中甲烷水合物生成过程的实验研究

作为储量巨大的清洁能源和应用广泛的工业原料,天然气水合物越来越多地受到学者和工业界的关注。实验研究了含聚丙烯酰胺-丙烯酸(PAM-AA)盐溶液中甲烷水合物在反应釜中的生成过程,揭示了PAM-AA水凝胶体系对生成甲烷水合物的作用。结果表明:2℃、8 MPa时,水凝胶体系促进甲烷水合物生成;2℃、4.5 MPa时,水凝胶体系抑制甲烷水合物生成;PAM-AA水凝胶体系能够扰乱甲烷水合物的正常生成,表现为缩短甲烷水合物大量生成的时间(促进)和阻碍气液间的传质(抑制);实验生成的甲烷水合物形态分为两种,即疏松且含有大量孔隙或坚硬且致密,分别对应抑制/促进甲烷水合物生成的体系。通过探究PAM-AA水凝胶体系中甲烷水合物的生成过程,能够为工业领域内甲烷水合物的生成、防治、储存和运输提供借鉴。

固井水泥浆不同凝固状态时的气体窜流实验

针对气体窜流问题,设计和开展了水泥浆不同凝固状态的气体窜流实验,观察了气体窜流现象,测量了气体窜流压力,分析了气体窜流形态及窜流路径,研究了气体窜流规律。研究表明,当水泥浆凝固时间较短(120 min和180 min)时,气体窜流压力较小(低于0.05 MPa),气体主要从水泥浆内部缓慢窜出,窜流通道尺寸总体较小但由下而上逐渐变大;当凝固时间增至200 min和220 min后,气体窜流压力增大至0.15 MPa和0.20 MPa,气体主要从内部突然大量猛烈窜出,窜流通道呈"糖葫芦"形和"裂缝"形且尺寸较大;凝固时间增至240 min后,窜流压力进一步增大至0.22 MPa,此时气体不能从水泥浆内部窜流,只能从水泥浆和井壁之间的胶结界面处窜出。建议针对水泥浆的不同凝固状态采用不同的策略来进行防窜设计。

一种抗240℃超高温固井缓凝剂的研发与评价

随着我国油气资源勘探开发不断向深层挺进,深井、超深井面临着越来越高的温度、压力挑战。为了满足深层、超深层油气开发的需要,针对现有固井缓凝剂抗高温能力差(低于220℃)无法满足大于240℃超高温固井需求的技术难题,根据油井水泥水化产物吸附特点,通过优化分子结构设计,引入强吸附阳离子单体(CP-22)、不饱和羧酸等耐高温单体,制备出了一种新型四元超高温两性离子缓凝剂(HTRP),并通过红外光谱、高温高压稠化等方法对缓凝剂HTRP的分子结构和耐超高温性能进行了研究。研究结果表明:(1) HTRP耐超高温性能优异,在240℃超高温循环温度下水泥浆稠化时间达401 min,可有效延长油井水泥在超高温下的稠化时间;(2)在150~240℃对油井水泥浆调凝性能优异,对温度、加量不敏感,稠化时间线性可调,有利于深井、超深井水泥浆的安全泵送;(3)与其他固井水泥外加剂、不同地区产油井G级水泥配伍性好,对水泥石力学性能影响小,顶部强度发展迅速,可满足超高温井固井施工需求。结论认为,该缓凝剂有效地解决了超深井超高温缓凝剂的高温失效难题,为超高温聚合物类缓凝剂的分子结构设计及耐超高温性能提升提供了新思路,可为我国深层、超深层高温高压油气藏的勘探开发提供技术支持,具备良好的应用前景。

DLH油田低渗砂岩孔隙分形定量表征方法研究

针对常规表征方法难以精确表征低渗砂岩储层孔隙空间分布复杂性和不规则性的问题,提出了适用于低渗砂岩储层的分形维数计算方法,实现了低渗砂岩储层孔隙特征的定量表征。基于不同分形维数计算方法差异性的分析,优选采用MIFA方法求解低渗砂岩储层的分形维数(在2.042~2.324),相关性最佳;确定了排驱压力、平均孔喉半径、变异系数以及均值系数作为储层孔喉分布复杂程度和非均质程度的综合表征参数;基于恒速压汞分形维数的求解,发现低渗砂岩储层非均质程度呈中小孔喉大于微小孔喉,喉道分布大于孔隙分布的特点;低渗砂岩储层的分形维数与启动压力梯度和应力敏感性损害率的实验结果均存在一定的相互关系,分形维数越大,孔喉分布的非均质性越强,启动压力梯度越大且应力敏感性的损害程度也将加剧。低渗砂岩储层分形维数的计算可用于室内实验结果的定性预测和判断,也可作为油藏工程中应用相渗曲线时的重要判别标准。

基于模糊事故树的水下井口回收风险分析

水下井口系统回收过程中操作风险较高,易发生回收工具失效、操作失误等风险事件,进而导致水下井口回收失败。结合水下井口系统回收操作流程和专家现场经验,梳理导致水下井口系统回收失效的基本事件,基于基本事件和逻辑关系建立以水下井口系统回收失效为顶事件的事故树;通过引入专家评价机制,对基本事件的发生概率进行语言评价;利用模糊数学算法将专家对基本事件的语言评价转换为基本事件发生的概率;基于基本事件概率的敏感性分析识别水下井口系统回收过程中的高风险因素。结果表明,表层套管与导管回收刀片损坏失效概率最大,此外割刀卡死、刀片损坏、切割位置不准、人为操作失误对水下井口系统回收失效的影响也较大,需要针对上述因素提出相应的预防和改进措施,研究结果可以为水下井口系统的安全回收提供重要参考。

可固化树脂基固井材料及其固化剂的优选

水泥基固井材料存在脆性大、抗腐蚀性差等缺点,在油气井长期生产过程中易发生脆性破坏导致环空带压、层间窜流等问题。可固化树脂基固井材料具有强度高、弹性模量低、弹塑性强等优点,具有作为固井材料的潜力。通过对几种主要可固化树脂基材料进行分析,在对适合固井需求的环氧树脂优选和固化剂初选的基础上,提出了一种使用黏度-时间曲线代替水泥浆研究中常用的稠化曲线来评价树脂基固井液稠化过程的方法,通过实验进行了树脂固化液体系的优选。结果表明,HSPT固化剂可操作时间较长,反应产物抗压强度超过70 MPa,弹性模量低于3 GPa,气测渗透率低,适合50~90℃下的油气井固井;聚醚胺固化剂的固化产物抗压强度超过75 MPa,弹性模量小于2 GPa,适合30~50℃下的油气井固井。

适用于深水水基钻井液的温敏聚合物流型调节剂

针对深水水基钻井液低温流变调控的要求,利用温敏聚合物在对温度响应的过程中有显著的流体力学体积和分子构象变化的性质,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和丙烯酰胺(AM)为单体,合成了一种流型调节剂PNAAM。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)表征了产物的官能团。热重分析显示产物初始热分解温度在300℃。浊度分析显示,单体配比和盐浓度均是通过影响分子链中亲水基团与水分子氢键的强度来影响产物的LCST(低临界溶解温度)。PNAAM在钻井液中4、25和65℃流变参数比值为AV_(4℃)∶AV_(25℃)∶AV_(65℃)=1.75∶1.22∶1、PV_(4℃)∶PV_(25℃)∶PV_(65℃)=1.8∶1.4∶1、YP_(4℃)∶YP_(25℃)∶YP_(65℃)=1.8∶1∶1.09。机理分析认为,温度小于LCST时,分子链中亲水基酰胺基团做主导,PNAAM分子溶于水,无可测量的流体力学半径;温度大于LCST时,分子链中疏水基做主导,PNAAM分子链之间疏水缔合作用增强,形成三维网状结构,黏度增大,聚合物粒度增大,泥饼膨润土颗粒更加致密有序。

鲁克沁深层稠油油藏空气泡沫驱技术实践

鲁克沁三叠系稠油油藏采用常温水驱开发,由于注入水黏性指进,开发效果逐年变差,为提高油田整体开发效益,开展了深层稠油油藏泡沫驱提高采收率矿场试验。根据油藏条件筛选出耐高温耐高盐起泡剂,结合其他矿场试验优化了发泡气体选择与注入参数,并在YD203井区采用段塞交替注入方式实施减氧空气泡沫驱矿场试验。YD203井区内19口井4年内见效率达到89%,整体含水下降39.5%,累计增油超过2.0万t,预计提高油田采收率6.8%。该研究对进一步提高鲁克沁深层稠油油田采收率、实现油田可持续发展具有重要指导意义。