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深层裂缝性储集层封堵层结构失稳机理与强化方法

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石油勘探与开发 2020年第2期47卷 399-408页

作者：许成元闫霄鹏康毅力游利军张敬逸油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学成都610500

针对深层裂缝性储集层工作液漏失控制问题,以颗粒物质力学为基础,明确了裂缝封堵层多尺度结构,构建了深层裂缝性储集层高温、高压、高地应力环境下裂缝封堵层失稳模式,揭示了封堵层结构失稳机理。基于裂缝封堵层强度模型,提取了堵漏材... 详细信息

针对深层裂缝性储集层工作液漏失控制问题,以颗粒物质力学为基础,明确了裂缝封堵层多尺度结构,构建了深层裂缝性储集层高温、高压、高地应力环境下裂缝封堵层失稳模式,揭示了封堵层结构失稳机理。基于裂缝封堵层强度模型,提取了堵漏材料关键性能参数,选用新型堵漏材料开展室内实验,评价了材料关键性能参数对裂缝封堵效果的影响,最终形成了深层裂缝性储集层堵漏材料选择原则。研究表明,裂缝封堵层承压过程中,堵漏材料相互接触形成力链网络,决定宏观封堵层承压稳定性。摩擦失稳和剪切失稳为裂缝封堵层结构主要失稳模式。细观力链强度取决于微观尺度堵漏材料性能,粒度分布、纤维长径比、摩擦系数、抗压能力、抗高温能力、可溶蚀能力为堵漏材料关键性能参数。室内实验和现场试验结果表明,根据所提取的关键性能参数优选堵漏材料,可有效提高深层裂缝性储集层漏失控制效果。

关键词：深层裂缝性储集层井漏裂缝封堵层多尺度结构强度稳定性堵漏材料

裂缝性储层组合宽度裂缝封堵过程微观可视化实验研究

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裂缝性储层组合宽度裂缝封堵过程微观可视化实验研究

第33届全国天然气学术年会

作者：徐弋影许成元康毅力张洪琳张敬逸油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学

随非常规油气资源逐步开发和油气层开发深度增加,储层裂缝发育更加错综复杂,由成组裂缝诱发的漏失工况更加容易出现,桥接封堵仍然是主流的漏失控制方式,但在桥接材料架桥-充填-封堵的过程中,存在较窄裂缝成功封堵较宽裂缝持续漏失或较... 详细信息

随非常规油气资源逐步开发和油气层开发深度增加,储层裂缝发育更加错综复杂,由成组裂缝诱发的漏失工况更加容易出现,桥接封堵仍然是主流的漏失控制方式,但在桥接材料架桥-充填-封堵的过程中,存在较窄裂缝成功封堵较宽裂缝持续漏失或较宽裂缝成功封堵较窄裂缝被封门等情况,难以满足成组裂缝同时封堵,从而影响封堵成功率。为此,针对裂缝性储层不同尺度裂缝漏失控制问题,制作组合宽度裂缝模型,开展了组合宽度裂缝内固相颗粒微观可视化实验,模拟颗粒体系在组合宽度裂缝中的运移滞留过程,分析固相颗粒体系在组合宽度裂缝中的运移滞留行为。实验得出,在相同压差条件下,颗粒体系优先从较宽裂缝流入,后流入较窄裂缝;由于钻井液中的颗粒级配,颗粒滞留架桥优先形成于较窄裂缝中,后形成于较宽裂缝中;对于不同颗粒浓度,当颗粒浓度大于临界值将增加较窄裂缝的封门率,颗粒浓度小于封堵临界值将增加较宽裂缝的封堵失败率。实验结果表明,堵漏配方中的颗粒级配和颗粒浓度是组合裂缝工作液漏失控制成功与否的关键因素,宜深入研究堵漏材料在组合裂缝中的运移滞留行为,加深油气藏复杂裂缝体系工作液漏失控制认识,增加非常规油气资源勘探开发效益。

关键词：漏失控制组合宽度裂缝微观可视化固相颗粒体系运移滞留行为

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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单相水流诱发裂缝内煤粉启动机理与防控对策

石油学报 2017年第8期38卷 947-954页

作者：皇凡生康毅力李相臣游利军许成元西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

煤层气井排水阶段是产煤粉的关键时期,煤粉运移不但会降低煤层渗透率,而且还会堵塞井筒和损坏设备。基于水动力学原理、扩展DLVO理论和JKR接触理论,开展了单相水流阶段裂缝面黏附煤粉的受力分析,建立了以"压力梯度"为判决条件的煤粉启... 详细信息

煤层气井排水阶段是产煤粉的关键时期,煤粉运移不但会降低煤层渗透率,而且还会堵塞井筒和损坏设备。基于水动力学原理、扩展DLVO理论和JKR接触理论,开展了单相水流阶段裂缝面黏附煤粉的受力分析,建立了以"压力梯度"为判决条件的煤粉启动力学模型,分析了颗粒尺寸、颗粒类型、裂缝缝宽和离子强度对煤粉启动的影响,并围绕"适度出煤粉"和"阻止煤粉运移"两大思路提出了相应的防控对策。结果表明:煤粉启动压力梯度随着粒径的增加,先减小、后增大;裂缝缝宽越大,煤粉启动压力梯度越小;在不利化学黏附条件下有机质颗粒的启动压力梯度小于黏土矿物微粒,但在有利条件下却大于黏土矿物微粒;有利条件下的煤粉启动压力梯度远大于不利条件下的启动压力梯度。基于"适度出煤粉理论"设计煤层合理压力梯度区间时,应以优先改善最大缝宽裂缝的渗透性为原则,向煤层中注入煤粉稳定剂可提高煤粉-裂缝面间的黏附力,从而有效阻止煤粉运移。

关键词：煤层气井煤粉单相水流启动条件适度出煤粉煤粉稳定剂

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裂缝封堵层结构形成与演化机制

石油勘探与开发 2021年第1期48卷 202-210页

作者：许成元张敬逸康毅力徐锋林冲闫霄鹏经浩然商翔宇油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学成都610500 中国石油国际勘探开发有限公司北京100034 中国石油勘探开发研究院北京100086 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室中国矿业大学江苏徐州221116

采用耦合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法模拟了裂缝封堵层结构形成过程,采用自主研制的表征封堵层细观力链网络的光弹实验系统模拟了裂缝封堵层结构承压演化过程,揭示了裂缝封堵层结构形成与演化机制,形成了堵漏材料优选与堵漏配方... 详细信息

采用耦合计算流体力学-离散元(CFD-DEM)方法模拟了裂缝封堵层结构形成过程,采用自主研制的表征封堵层细观力链网络的光弹实验系统模拟了裂缝封堵层结构承压演化过程,揭示了裂缝封堵层结构形成与演化机制,形成了堵漏材料优选与堵漏配方设计新方法,为提高裂缝性储集层漏失控制效果提供理论依据。CFD-DEM模拟结果表明,架桥概率是决定封堵层结构形成和裂缝封堵效率的关键因素。提出了临界架桥与绝对架桥加量指标,作为架桥材料加量设计的依据。随着绝对架桥加量的增加,架桥模式由材料粒径主导向粒径-摩擦力共同主导转变。光弹实验结果表明,细观力链网络是裂缝封堵层结构承压演化的内在机制并决定宏观封堵层强度,堵漏材料性能参数影响力链网络结构和强力链占比,进而影响封堵层承压稳定性。根据研究结果优选了新型高封堵强滞留堵漏材料、优化了堵漏配方,室内裂缝封堵实验结果表明可有效提高裂缝封堵效率与封堵强度。

关键词：井漏储集层保护裂缝封堵层封堵层结构封堵强度封堵效率 CFD-DEM模拟光弹实验堵漏材料

基于力链网络表征的裂缝封堵层结构失稳细观力学机制

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石油学报 2021年第6期42卷 765-775页

作者：闫霄鹏许成元康毅力商翔宇经浩然林冲张敬逸西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116

裂缝封堵层细观结构稳定性控制着宏观结构承压能力,进而影响工作液漏失控制效果。由于缺少裂缝封堵层动态细观力学参数获取方法与细观结构演化的精细刻画方法,裂缝封堵层结构承压失稳细观力学机制尚不明确。利用自主研发的钻井防漏堵漏... 详细信息

裂缝封堵层细观结构稳定性控制着宏观结构承压能力,进而影响工作液漏失控制效果。由于缺少裂缝封堵层动态细观力学参数获取方法与细观结构演化的精细刻画方法,裂缝封堵层结构承压失稳细观力学机制尚不明确。利用自主研发的钻井防漏堵漏裂缝封堵层细观结构表征系统,模拟了承压过程中物理类颗粒材料构成的裂缝封堵层细观结构演化过程,明确了承压过程裂缝封堵层强弱力链演化特征,基于网络科学方法提取了裂缝封堵层细观力链网络,揭示了裂缝封堵层结构失稳细观力学机制。研究结果表明,裂缝封堵层承压过程伴随着细观力链的形成—破坏—再形成。强力链网络构成裂缝封堵层承压的力学基础,强力链网络断裂是裂缝封堵层承压失稳的细观力学机制。裂缝封堵层承压时,颗粒间接触力逐渐增加,强力链占比逐步升高,弱力链占比逐渐降低,链状强力链与三角形、五边形、环状等强力链相连构成了强力链网络。裂缝封堵层承压失稳后,强力链构成的网络形态断裂,演化为交错状、链状力链,强力链占比降低,弱力链占比升高。进一步提出了强力链平均抗剪强度、强力链发育程度和力链网络几何结构3类指标,作为裂缝封堵层细观结构承压稳定性主控因素,进而形成了堵漏配方封堵效果评价新方法,并为新型高封堵强度堵漏材料研发提供依据。

关键词：防漏堵漏裂缝封堵层多尺度结构细观力链网络细观结构失稳光弹实验

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裂缝性致密储层钻井完井液漏失损害带模拟

西南石油大学学报（自然科学版） 2015年第5期37卷 174-182页

作者：康毅力皇凡生游利军许成元米光勇 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油大学四川成都610500 中国石油西南油气田分公司川西北气矿四川江油621709

裂缝性致密储层钻井完井时,钻井完井液固相及其滤液板易侵入储层,使近井地带渗透率下降,影响油气井产能。以九龙山构造珍珠冲组致密砾岩储层为研究对象,基于双重连续介质模型,建立了钻井完井液在裂缝网络中的径向溶质运移数学模型,通过... 详细信息

裂缝性致密储层钻井完井时,钻井完井液固相及其滤液板易侵入储层,使近井地带渗透率下降,影响油气井产能。以九龙山构造珍珠冲组致密砾岩储层为研究对象,基于双重连续介质模型,建立了钻井完井液在裂缝网络中的径向溶质运移数学模型,通过有限差分法求解,确定了不同时间下距离井筒不同位置的钻井完井液无因次浓度分布剖面,定量评价了钻井完井液的漏失损害程度,并通过压力恢复试井解释以及钻井完井液动态损害评价实验对模拟结果进行了验证。模拟结果表明:钻井完井液的侵入深度随井漏时间的增加而增加;漏失损害带半径约为17 m,表皮系数为7.50,试井解释及室内实验结果同数值模拟结果的相对误差均小于10%,证明了模型的可靠性。

关键词：致密砂岩裂缝钻井完井液井漏溶质运移

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颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响

西南石油大学学报（自然科学版） 2021年第3期43卷 81-92页

作者：康毅力经浩然许成元闫霄鹏商翔宇油气藏地质及开发工程国家重点实验室-西南石油大学四川成都610500 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室·中国矿业大学江苏徐州221116

裂缝封堵层结构与裂缝性地层封堵承压能力存在密切联系,并常常决定着钻井防漏堵漏作业的成败。为研究颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响,选用5种不同形状的聚碳酸酯颗粒,模拟压力波动情况,开展裂缝封堵层剪切失稳的二维光弹实验... 详细信息

裂缝封堵层结构与裂缝性地层封堵承压能力存在密切联系,并常常决定着钻井防漏堵漏作业的成败。为研究颗粒形状对裂缝封堵层细观结构稳定性的影响,选用5种不同形状的聚碳酸酯颗粒,模拟压力波动情况,开展裂缝封堵层剪切失稳的二维光弹实验,获得裂缝封堵层细观结构演化过程中的光弹图像,并运用Matlab处理光弹图像,析出强力链占比和强力链方位参数。实验结果表明,在以圆形颗粒为基础的裂缝封堵层中,加入椭圆形、正三角形、正方形和矩形颗粒能够使裂缝封堵层力链结构更加多样,环状力链增加;当存在压力波动时,长条状颗粒对裂缝封堵层细观结构稳定性贡献优于正多边形颗粒,棱角状颗粒相比圆弧状颗粒更能分散力的方向,促使封堵层细观结构更趋稳定。研究发现,刚性堵漏材料中棱角、长条状颗粒占比40%左右时,堵漏效果最佳。基于该认识,调整了钻井防漏堵漏浆配方,增强了裂缝封堵层承压能力,现场试验一次堵漏成功。

关键词：钻井防漏堵漏裂缝封堵层颗粒物质几何形状细观结构力链光弹实验

致密/页岩油气储层损害机理与保护技术研究进展及发展建议

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石油钻探技术 2020年第4期48卷 1-10页

作者：孙金声许成元康毅力张洁中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学) 四川成都610500 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,... 详细信息

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,实现经济高效开发,是目前亟待解决的重大科学问题。为此,在分析致密/页岩油气储层损害特点的基础上,总结了钻井完井、增产改造与开发生产过程中致密/页岩油气储层损害的主要机理,介绍了物理颗粒暂堵、化学成膜暂堵、欠平衡钻井完井和界面修饰等储层保护技术的基本原理及研究进展,以典型案例阐述了储层保护技术对及时发现、准确评价和高效开发致密/页岩油气资源的重要作用,并指出储层损害预测与诊断系统、储层多尺度损害评价方法、智能型储层保护材料、液相圈闭损害防治措施和储层保护–漏失控制–增渗改造一体化技术是致密/页岩油气储层保护的重要发展方向。

关键词：致密油气页岩油气储层保护钻井完井增产改造开发生产技术现状发展建议

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金属材料的晶体建模方法及有限元数值模拟

塑性工程学报 2024年第3期31卷 119-126页

作者：方学彬李贵许成武汉科技大学冶金装备及其控制教育部重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学机械传动与制造工程湖北省重点实验室湖北武汉430081 武汉科技大学精密制造研究院湖北武汉430081

以AA7075-T6材料为研究对象,通过对广泛应用的3种建模方法进行比较研究,分析其晶粒及晶界表征特点。利用Python语言将3种建模方法无缝集成到Abaqus软件,实现晶体模型的参数化建模。基于该软件建立3种晶体有限元模型并进行数值模拟研究... 详细信息

以AA7075-T6材料为研究对象,通过对广泛应用的3种建模方法进行比较研究,分析其晶粒及晶界表征特点。利用Python语言将3种建模方法无缝集成到Abaqus软件,实现晶体模型的参数化建模。基于该软件建立3种晶体有限元模型并进行数值模拟研究。结果表明,在相同设置条件下,模型中的晶粒尺寸越均匀,晶粒的面积分布曲线越趋于正态分布,并且晶界内聚力单元损伤过程演化的进展越快;模型边界附近小晶粒分布越多,裂纹出现的可能性越大,不同晶体模型的内聚力单元在相同的损伤参数下受晶粒尺寸的影响呈现不同的演化规律;晶界单元附近的晶粒单元在拉伸断裂时呈现与实验结果一致的塑性演化规律,并且其损伤演化速度与内聚力单元损伤的速度有关。

关键词：晶体建模 Abaqus 二次开发数值模拟