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页岩油储集层压后焖井时间优化方法

石油勘探与开发 2022年第3期49卷 586-596页

作者：王强赵金洲胡永全任岚赵超能西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室成都610500

建立了考虑毛管压力、渗透压、膜效应以及弹性能的压裂-焖井-生产多过程多相流模型,提出了以产能最大化为目标的页岩油水平井分段多簇压裂后焖井时间优化方法,采用现场生产数据和商业软件验证了该模型的准确性。基于该模型和方法,根据... 详细信息

建立了考虑毛管压力、渗透压、膜效应以及弹性能的压裂-焖井-生产多过程多相流模型,提出了以产能最大化为目标的页岩油水平井分段多簇压裂后焖井时间优化方法,采用现场生产数据和商业软件验证了该模型的准确性。基于该模型和方法,根据现场压裂压力数据反演裂缝参数,建立物理模型,模拟了压裂、焖井以及生产阶段储集层孔隙压力、含油饱和度的变化动态,并研究了7种因素对最优焖井时间的影响规律,通过开展正交实验明确了最优焖井时间的主控因素。研究表明,随着焖井时间增加,累计产量增量先快速增加后趋于某一稳定值,变化拐点对应的焖井时间为最优焖井时间。最优焖井时间与基质渗透率、孔隙度、毛管压力倍数及裂缝长度呈非线性负相关,与膜效率、注入液体总量呈非线性正相关,与排量呈近线性正相关。对最优焖井时间的影响程度从大到小依次为注入液体总量、毛管压力倍数、基质渗透率、孔隙度、膜效率、压裂液矿化度和排量。

关键词：页岩油储集层焖井时间渗吸作用水力压裂渗透压主控因素

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致密油多级压裂水平井流-固全耦合产能数值模拟

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石油勘探与开发 2022年第2期49卷 338-347页

作者：张东旭张烈辉唐慧莹赵玉龙西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致... 详细信息

基于多孔介质弹性理论与流-固耦合作用机理,建立了致密油储集层多重孔隙介质变形与流体流动的全耦合数学模型,采用有限元方法对模型进行数值求解并验证了模型的准确性。对致密油储集层多级压裂水平井进行产能数值模拟研究,结果表明:致密油井生产过程中近人工裂缝区域储集层物性大幅度降低,其中人工裂缝开度和人工裂缝导流能力损失幅度分别达到52.12%和89.02%;模拟致密油储集层水平井生产3000 d,全耦合模型与未耦合模型的产能预测误差达38.30%,忽略流-固耦合效应的影响会使产能预测结果产生严重偏差;致密油储集层水平井产能对启动压力梯度最敏感,人工裂缝开度次之,提高人工裂缝初始导流能力有助于提高致密油井产能;压裂施工设计需考虑人工裂缝导流能力、间距、数量、长度的综合影响,片面追求增加裂缝条数无法取得预期的增产效果。

关键词：致密油多重孔隙介质流-固全耦合水平井多级压裂油藏数值模拟产能预测

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基于光电催化的硫化氢高值利用研究进展

材料导报 2023年第3期37卷 129-135页

作者：唐春吴梦南段超余堂杰于姗周莹西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南石油大学新能源与材料学院

油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢(H2S)气体。传统处理H2S的方法是克劳斯工艺，该工艺只能提取H2S中的硫元素，潜在的氢能直接以水的形式排放，从而造成巨大的能源浪费。因此，开发与设计出能够实现硫化氢高值利... 详细信息

油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢(H2S)气体。传统处理H2S的方法是克劳斯工艺，该工艺只能提取H2S中的硫元素，潜在的氢能直接以水的形式排放，从而造成巨大的能源浪费。因此，开发与设计出能够实现硫化氢高值利用的新技术已迫在眉睫。光电催化技术是一种能够实现将硫化氢同时转化为氢能与硫化工产品的新型绿色低碳技术，目前已被广泛研究。然而，光电催化H2S走向实际应用的挑战主要在于开发抗硫毒化的高活性光电催化材料和调控硫氧化反应实现高附加值产品的定向转化。因此，本文从光电催化H2S的反应原理、反应类型、高活性H2S分解光电材料构筑策略和H2S耦合利用四方面进行概述，指出目前光电催化H2S高值利用研究体系存在的问题并对未来发展方向进行了展望，以期为光电催化H2S高值利用的发展提供参考。

关键词：光电催化硫化氢氢能硫化工产品

四川盆地超深高含硫气田井下管柱完整性设计理念与方法

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天然气工业 2023年第4期43卷 148-156页

作者：张智蔡楠赵苑瑾葛枫 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学中国石油西南油气田公司

四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀... 详细信息

四川盆地天然气“气大庆”建设过程中气井面临高温高压、H_(2)S/CO_(2)强腐蚀环境、管柱强度衰减等诸多技术挑战,管柱腐蚀穿孔、开裂等井下管柱完整性失效事件时有发生。为此,针对现有管柱腐蚀速率测试方法在井下精细流动模拟以及腐蚀环境设计上的不足,使用自研高温高压多相流动态循环腐蚀实验装置,综合考虑多种腐蚀介质下的酸性环境设计方法,还原了井下管柱的服役环境,对比了不同生产阶段腐蚀速率;并基于DCB实验,提出了高温高压强腐蚀环境下管柱断裂韧性的测试方法及管柱强度校核模型;最后,以四川盆地X井为例,得到了管材剩余服役年限与优化建议。研究结果表明:①对腐蚀环境与井下流动的精细化模拟,还原了不同服役阶段的腐蚀速率与特征,保证了腐蚀速率测定的准确性;②气井生产后期积水阶段管材平均腐蚀速率远大于生产初期携水阶段,且积水阶段点蚀现象极为严重,易造成管柱腐蚀穿孔甚至开裂;③C110管材的断裂韧性衰减严重,平均衰减比例达41.37%,必须针对应力腐蚀开裂现象开展管材DCB实验及强度校核;④在管柱服役寿命预测时,需综合考虑均匀腐蚀、点蚀及磨损对管柱强度的衰减作用,校核结果应满足安全服役的要求。结论认为,四川盆地超深高含硫气田是盆地天然气稳产、上产的主要对象,保障其安全高效开发对于四川盆地天然气“气大庆”建设具有重要现实意义,提出的井下管柱完整性设计理念及方法可为超深高含硫气田井下管柱完整性设计提供参考和借鉴。

关键词：四川盆地高含硫气井腐蚀环境设计高温高压强度校核管柱完整性服役年限完整性设计

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磷酸盐完井液高温腐蚀特征及膜转化缓蚀方法

石油勘探与开发 2023年第6期50卷 1307-1317页

作者：贾虎何威牛骋程西南石油大学油气藏地质与开发工程国家重点实验室成都610500

通过分析170℃下磷酸盐完井液对P110钢的腐蚀特征,揭示了磷酸盐完井液的高温腐蚀机理,提出膜转化缓蚀方法并优选高效成膜剂,采用扫描电子显微镜图像、X射线能谱及X射线衍射结果表征腐蚀试片表面沉淀膜的微观形貌、元素组成及物相组成,... 详细信息

通过分析170℃下磷酸盐完井液对P110钢的腐蚀特征,揭示了磷酸盐完井液的高温腐蚀机理,提出膜转化缓蚀方法并优选高效成膜剂,采用扫描电子显微镜图像、X射线能谱及X射线衍射结果表征腐蚀试片表面沉淀膜的微观形貌、元素组成及物相组成,明确了膜转化缓蚀效果与机理。研究表明:磷酸盐完井液通过高温水蒸气及其水解产物腐蚀试片,生成铁系磷酸盐腐蚀产物膜。Zn^(2+)成膜剂通过改变腐蚀反应路径,在试片表面生成耐高温、厚度均匀、晶体堆积紧密的KZnPO_(4)沉淀膜,抑制试片腐蚀,缓蚀效率可达69.63%。Cu^(2+)成膜剂与Fe通过电化学反应在试片表面析出微量单质Cu,从而形成保护膜,抑制金属腐蚀,缓蚀效率可达96.64%,但耐磨性差。将0.05%Cu^(2+)成膜剂与0.25%Zn^(2+)成膜剂复配后,在试片表面形成KZnPO_(4)晶体与单质Cu复合保护膜,缓蚀效率可达93.03%,既保证了较高的缓蚀效率又生成耐温耐磨的沉淀膜。

关键词：磷酸盐完井液腐蚀机理膜转化缓蚀机理

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不同冷却时间对高温花岗岩可钻性实验研究

地质科技通报 2023年第2期42卷 356-364页

作者：陈帅石祥超高雷雨唐杨李清鲮西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化,同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响,对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2,4,24,48 h),通过可钻性实验和铸体薄片鉴定,得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理,同时也... 详细信息

为了研究高温后花岗岩的可钻性和微观损伤变化,同时也为了研究高温后不同冷却时间对可钻性的影响,对高温热处理后的花岗岩冷却不同时间(2,4,24,48 h),通过可钻性实验和铸体薄片鉴定,得到高温对花岗岩可钻性的影响规律和影响机理,同时也得到不同冷却时间对花岗岩可钻性的影响。研究结果表明,花岗岩在热处理不超过500℃和自然冷却2 h的约束下始终保持一个较高的可钻性级值,在冷却4,24,48 h后,高温对可钻性的影响表现为3个阶段(第一次劣化阶段、强化阶段、第二次劣化阶段)。微裂纹产生的位置及数量影响着岩石抵抗破碎的难易程度,400℃热处理后花岗岩内部微裂纹开始显著增加,当石英颗粒内部产生大量微裂纹时,花岗岩的可钻性显著降低。100℃热处理后同时冷却不超过4 h会显著影响花岗岩的可钻性,200~400℃热处理后,花岗岩的可钻性级值会随着冷却时间(4~48 h)的继续增加显著增加,500℃对花岗岩产生的损伤是不可恢复的,600℃已经完全使花岗岩劣化。弄清高温和冷却时间对花岗岩可钻性的影响,可以为干热岩资源的高效开采提供基础的理论支撑。

关键词：冷却时间高温花岗岩可钻性

含氧官能团修饰的石墨表面润湿性及其对气水分布的影响

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地质科技通报 2023年第3期42卷 93-101页

作者：熊健唐俊方周雪刘向君梁利喜西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610500

润湿性是储层岩石表面重要的物理性质之一,是影响毛细管力、相对渗透率、束缚水饱和度以及流体微观分布的关键因素。基于分子模拟方法,研究了含氧官能团修饰的石墨表面(有机质表面)润湿行为及甲烷-水体系在有机质狭缝孔中的分布特征。... 详细信息

润湿性是储层岩石表面重要的物理性质之一,是影响毛细管力、相对渗透率、束缚水饱和度以及流体微观分布的关键因素。基于分子模拟方法,研究了含氧官能团修饰的石墨表面(有机质表面)润湿行为及甲烷-水体系在有机质狭缝孔中的分布特征。结果表明:随着含氧官能团的增多,水分子与有机质表面间相互作用能减小,有机质表面润湿接触角增大;随着温度的升高,有机质表面与水分子间的相互作用能增大,润湿接触角减小;在对称C/O比的石墨狭缝孔模型中,水分子对称分布在含氧官能团化的石墨壁面附近区域,且随着C/O比的减小,水分子的相对浓度增大、扩散系数减小,而甲烷分子则聚集分布在孔中心区域;在不对称C/O比的石墨狭缝孔模型中,水分子不对称分布在含氧官能团化的石墨壁面附近区域,而甲烷分子仍聚集分布在孔中心区域,其中C/O比低的一侧,壁面亲水性强,水分子的相对浓度高,而C/O比高的一侧,壁面疏水性强,水分子的相对浓度低。研究结果对于页岩储层特征影响研究有重要的意义。

关键词：甲烷有机质含氧官能团润湿性气水分布石墨

“多尺度高密度”压裂技术理念与关键技术——以川西地区致密砂岩气为例

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天然气工业 2023年第2期43卷 67-76页

作者：郭建春路千里刘壮曾凡辉郭彤楼刘言刘林邱玲 “油气藏地质及开发工程”国家重点实验室·西南石油大学 610500 中石化西南油气分公司 610041

四川盆地致密砂岩气资源丰富,是增储上产和规模化开发的重要对象。为了解决砂体展布非连续、河道宽度窄、平面和纵向非均质性强等问题导致的传统压裂改造模式效果不理想的难题,基于对四川盆地西部地区(以下简称川西地区)致密砂岩气藏地... 详细信息

四川盆地致密砂岩气资源丰富,是增储上产和规模化开发的重要对象。为了解决砂体展布非连续、河道宽度窄、平面和纵向非均质性强等问题导致的传统压裂改造模式效果不理想的难题,基于对四川盆地西部地区(以下简称川西地区)致密砂岩气藏地质工程特征的剖析,从渗流力学理论出发,充分借鉴川西地区致密砂岩气前期多轮储层改造的经验以及非常规油气体积压裂技术,提出了致密气“多尺度高密度”的压裂技术理念,阐明了其理念内涵、关键技术与实施效果。研究结果表明:(1)渗流特征决定了增加裂缝密度和改造体积是实现致密气储量高效动用的必然选择;(2)“多尺度高密度”压裂强调高密度布缝合理性以及多尺度裂缝流动能力匹配性,目标是通过压裂在致密储层内构建有效支撑和长效流动的多级裂缝体;(3)采用“广、密、撑、稳、精”五位一体改造技术措施,提高单井产量和EUR;(4)在ZJ气田侏罗系沙溪庙组、三叠系须家河组致密储层开展了“多尺度高密度”压裂系统性工程实践,单井平均测试产气量达到15.6×104m^(3)/d,较之前增产1.96倍,有力支撑了ZJ气田千亿立方米储量大气田的建设。结论认为,“多尺度高密度”压裂技术理念与关键技术的形成,有效支撑了川西地区致密气的高效开发,为致密气储层改造下一步攻关指明了方向,相关认识为我国致密气规模效益开发提供了参考和借鉴。

关键词：四川盆地三叠系须家河组侏罗系沙溪庙组致密气储层改造水力压裂多尺度高密度裂缝扩展关键技术

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某油田深冷空分制氮工艺优化研究

石油与天然气化工 2022年第6期51卷 61-69,76页

作者：张涛马国光冷南江彭豪熊祚帅雷洋陈玉婷油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学

目的某大型油田采用深冷空分制氮工艺获取氮气来注氮驱油,为改善该工艺比功耗高、氮收率低等问题,利用中心复合旋转设计(CCRD)响应面分析法进行生产运行参数优化。方法基于HYSYS软件建立深冷空分制氮流程,并对工艺中的关键运行参数进行... 详细信息

目的某大型油田采用深冷空分制氮工艺获取氮气来注氮驱油,为改善该工艺比功耗高、氮收率低等问题,利用中心复合旋转设计(CCRD)响应面分析法进行生产运行参数优化。方法基于HYSYS软件建立深冷空分制氮流程,并对工艺中的关键运行参数进行单因素分析,由此确立各参数优化选值区间,利用CCRD响应面分析法在区间内进行参数寻优。结果以工艺的比功耗最小为目标,使用工艺运行参数的最佳组合,优化后的流程氮气产量从16905 m^(3)/h增加到18541 m^(3)/h,提高了9.68%;氮气中氧摩尔分数从0.00026%下降到0.00024%,降低了7.7%;氮收率从70.92%上升到77.75%,增加了9.63%;比功耗从0.3745 kW·h/m^(3)下降到0.3457 kW·h/m^(3),减少了7.69%。结论利用CCRD响应面法进行生产运行参数优化对存在问题的改善有明显效果。

关键词：深冷法制氮双塔精馏响应面分析中心复合旋转设计(CCRD) HYSYS模拟