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基于高干度泡沫实验的非均质咸水层CO_(2)封存能力分析

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天然气工业 2024年第4期44卷 46-55页

作者：李松岩马芮党法强中国石油大学(华东)石油工程学院

CO_(2)咸水层封存是实现“碳中和”目标的一项重要技术手段。高干度泡沫不仅能更好地控制CO_(2)流度而且还能适应地层的非均质性,明显提高了咸水层的空间利用效率。为探究高干度CO_(2)泡沫在非均质咸水层中的调剖效果与CO_(2)封存能力,... 详细信息

CO_(2)咸水层封存是实现“碳中和”目标的一项重要技术手段。高干度泡沫不仅能更好地控制CO_(2)流度而且还能适应地层的非均质性,明显提高了咸水层的空间利用效率。为探究高干度CO_(2)泡沫在非均质咸水层中的调剖效果与CO_(2)封存能力,利用自行设计的高温高压驱替实验装置,进行了不同渗透率级差的并联岩心CO_(2)泡沫驱室内实验研究,分析了驱替过程中岩心的气液产出情况与CO_(2)饱和度的变化规律,指出了不同渗透率级差非均质岩心模型的碳封存效果与机理。研究结果表明:①与CO_(2)气驱相比高干度泡沫驱用于CO_(2)咸水层埋存具有更大优势,当岩心渗透率级差介于2.6~10.8时,泡沫均能有效封堵高渗透岩心,使阻力因子维持在36左右,增大了驱替压差与低渗透岩心的产气、产液速度;②岩心中气相饱和度与渗透率存在一定关系,当岩心的渗透率小于2450 mD时,最高气相饱和度随渗透率增加而增大,当渗透率超过2450 mD时,岩心最高气相饱和度在80%左右;③采用高干度泡沫驱可以有效扩大岩心中CO_(2)封存量,渗透率级差为4时,泡沫驱的CO_(2)封存体积较气驱增长219%,当渗透率级差扩大至10.8,CO_(2)封存量能始终维持在较高水平。结论认为,咸水层条件下CO_(2)泡沫驱替实验探究了CO_(2)封存能力变化,提供了非均质储层提高碳封存效率的实验认识,可为非均质咸水层中CO_(2)的地质封存技术优化提供参考和借鉴。

关键词：碳中和 CO_(2)地质封存高干度泡沫咸水层非均质地层封存效率

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超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动数值模拟

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天然气工业 2024年第3期44卷 143-151页

作者：汪如军唐永亮朱松柏王浩姚军黄朝琴中国石油塔里木油田公司中国石油大学(华东)石油工程学院

塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂... 详细信息

塔里木盆地克拉苏气田白垩系气藏是罕见的超深层裂缝性致密砂岩气藏,该类气藏的储渗空间具有显著的多尺度特征,基质与多尺度裂缝、断层介质的渗透率级差相差5~6个数量级,常规渗流理论难以准确描述其流动规律和开发机理。为此,基于单裂缝流动物理实验结果及流体力学理论,结合多尺度裂缝几何信息,应用均化理论和体积平均尺度升级方法,将多尺度介质划分为5个流动系统,建立了考虑介质间的非稳态窜流多尺度耦合流动数学模型,并应用有限体积法对耦合流动模型进行了数值求解和数值试井分析。研究结果表明:(1)不同尺度裂缝中具有不同的流动特征,随缝宽增加流速加快,流动模态发生变化;(2)多尺度耦合流动模型与双重介质模型结果存在较大差异,导数曲线具有不同趋势特征;(3)应用所建立的多尺度耦合流动模型成功解释了气藏实际试井数据,模型能够反映实际地层中的流动过程。结论认为,超深层裂缝性致密砂岩气藏多尺度耦合流动模型揭示了多尺度裂缝以及致密基质间逐级动用、协同供气的开发机理,可为类似气藏制订合理开发技术政策及气藏提高采收率提供理论和技术支撑。

关键词：塔里木盆地克拉苏气田裂缝性致密砂岩气藏多尺度裂缝多流动模态耦合流动模型数值模拟

基于微观流固耦合的超深层致密砂岩气藏应力敏感性分析

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天然气工业 2024年第5期44卷 45-55页

作者：姚军王春起黄朝琴周旭李金龙深层油气全国重点实验室•中国石油大学(华东) 中国石油大学(华东)石油工程学院

超深层致密砂岩气藏具有强应力敏感性,目前常用的研究方法包括压力脉冲实验法和实时在线CT扫描法两种,压力脉冲实验法不能揭示产生应力敏感性的微观机理,而实时在线CT扫描法也无法模拟深部地层高压、高应力的条件。为解决应力敏感性实... 详细信息

超深层致密砂岩气藏具有强应力敏感性,目前常用的研究方法包括压力脉冲实验法和实时在线CT扫描法两种,压力脉冲实验法不能揭示产生应力敏感性的微观机理,而实时在线CT扫描法也无法模拟深部地层高压、高应力的条件。为解决应力敏感性实验研究的不足,基于离散单元法与管道网络模型建立了微观流固耦合算法,编制了模拟器,并对模拟器力学计算和流固耦合模块的正确性进行了验证,分析了应力大小、加载方向和孔隙压力对岩心渗透率的影响,最后从微观上揭示了超深层致密砂岩气藏的应力敏感性机理。研究结果表明:①应力通过增加与之垂直方向上喉道两侧的法向压力,减小喉道的水力半径,进而降低储层的渗透率;②较高的孔隙压力能够阻碍岩石颗粒在应力作用下的移动,从而减缓了孔隙和喉道的变形,使模型保持较高的渗透率;③致密砂岩气藏的渗透率受到应力和地层压力的共同控制,并且具有各向异性,在垂直于最小主应力方向上形成渗透率较大的优势通道;④异常高压阻碍了地应力的压实作用,有利于保护储层孔隙,使地层有较好的储集性能和较高的渗透率。结论认为,根据离散元法结合孔隙网络模型建立的流固耦合方法可为理解超深层致密砂岩应力敏感性提供理论参考,并为超深层致密砂岩气藏的科学高效开发提供指导。

关键词：超深层致密砂岩气藏离散元法流固耦合渗透率应力敏感性数值模拟

水驱油藏聚乙烯亚胺交联聚合物凝胶体系研究进展

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化工进展 2024年第3期43卷 1506-1523页

作者：王凯罗明良李明忠黄飞飞蒲春生蒲景阳樊乔中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 延安大学石油工程与环境工程学院陕西延安716000 中国石油大学(北京)碳中和示范性能源学院北京102249

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI... 详细信息

聚乙烯亚胺(PEI)是一种低毒性环保材料,它与聚合物交联的凝胶体系具有适用温度范围广、成胶时间可控、成胶后强度大、高温稳定时间长、几乎不受储层岩石矿物影响等优点。本文回顾了以PEI作为交联剂的各类凝胶体系的研究动态,阐明了PEI与各类聚合物的交联反应机理及其凝胶体系特点,分析了各类因素对凝胶性能的影响,并列举了改善凝胶性能的方法和成功的矿场应用实例,重点分析了提高凝胶体系交联活性的方法研究。最后,提出聚丙烯酰胺(PAM)/PEI凝胶体系作为环保型调驱体系在中低温油藏深部调控方面具有非常大的应用前景,应继续深入研究提高PAM/PEI凝胶体系交联效率的方法及其作用机理,以降低聚合物与交联剂用量,为这一体系的推广应用提供理论依据与实验基础。

关键词：聚合物凝胶聚乙烯亚胺交联剂黏度调剖堵水

扩散吸附作用下CO非混相驱微观渗流特征模拟

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岩性油气藏 2024年

作者：崔传智李静吴忠维中国石油大学(华东)石油工程学院长江大学石油工程学院

利用数值模拟方法建立CO2非混相驱数值模型，使用水平集法模拟扩散吸附作用下CO2非混相驱和近混相驱的微观渗流规律，并对CO2在孔隙中的微观渗流特征及扩散吸附特征进行研究，选取注入速度、扩散系数、吸附反应速率常数等参数研究近混... 详细信息

利用数值模拟方法建立CO2非混相驱数值模型，使用水平集法模拟扩散吸附作用下CO2非混相驱和近混相驱的微观渗流规律，并对CO2在孔隙中的微观渗流特征及扩散吸附特征进行研究，选取注入速度、扩散系数、吸附反应速率常数等参数研究近混相驱微观渗流特征的影响因素。研究结果表明：（1）相场法CO2驱数值模拟采出程度为51.29%，水平集法CO2驱数值模拟采出程度为53.60%，因此水平集法更适用于CO2非混相驱的渗流过程模拟。（2）非混相驱条件下，CO2优先向大孔隙扩散，采收率为87.7%，出口含气率为71.60%,CO2最大表面吸附浓度为3.16×10-4mol/m2；近混相驱条件下，CO2更易向小孔隙扩散，采收率为91.1%，出口含气率为97.01%,CO2最大表面吸附浓度为5.81×10-4mol/m2。（3）非混相驱微观渗流特征受注入速度、扩散系数、吸附反应速率常数等因素影响。注入速度增大，出口含气率和采收率均提高；扩散系数和吸附反应速率常数增大，会使采收率提高，出口含气率下降。

关键词： CO 非混相驱微观渗流特征注入速度扩散系数吸附反应速率常数采收率数值模拟

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水平井定向喷砂射孔工具设计与动力学分析

中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第4期48卷 109-114页

作者：周卫东李罗鹏中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

基于水力喷砂射孔技术,结合重力定向原理,设计水平井定向喷砂射孔工具,动力学分析与地面验证试验表明喷枪轴线与井筒轴线存在偏心时能够可靠定向,建立定向偏角与喷枪偏转动力矩、过盈配合阻力矩、液柱压力导致的密封件阻力矩以及轴承旋... 详细信息

基于水力喷砂射孔技术,结合重力定向原理,设计水平井定向喷砂射孔工具,动力学分析与地面验证试验表明喷枪轴线与井筒轴线存在偏心时能够可靠定向,建立定向偏角与喷枪偏转动力矩、过盈配合阻力矩、液柱压力导致的密封件阻力矩以及轴承旋转阻力矩之间的力学模型。结果表明:偏心距与喷枪自重是提升定向精度的关键因素,而密封件与转轴之间的过盈配合是阻碍定向的关键因素;设计条件下其最大阻力矩占比可达68.4%,地面射孔试验的孔眼与基准位置的偏离角度为2°~4°,喷枪定向效果良好;变更射孔位置时无论拖动还是转动,喷枪均都能够自如地回到初始位置,且打压后喷枪稳定性较好,不存在无序转动、摆动现象。

关键词：水力喷砂射孔定向射孔重力定向力学模型

常规压汞-恒速压汞联合曲线构型模式及其指示意义

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新疆石油地质 2024年

作者：代金友雷禧桢皮莎沈小述陈代欣中国石油大学(北京)石油工程学院

利用构型理论和层次分析方法，对常规压汞-恒速压汞联合曲线构型形貌进行划分，建立具有较为普遍意义的常规压汞-恒速压汞联合曲线三段式构型模式，探讨了该模式对岩石多尺度孔喉体系及其润湿滞后特性的指示意义。结果表明：常规压汞-... 详细信息

利用构型理论和层次分析方法，对常规压汞-恒速压汞联合曲线构型形貌进行划分，建立具有较为普遍意义的常规压汞-恒速压汞联合曲线三段式构型模式，探讨了该模式对岩石多尺度孔喉体系及其润湿滞后特性的指示意义。结果表明：常规压汞-恒速压汞联合曲线由a、b和c构型段组成，各构型段相互衔接，形貌各异；a构型段呈重叠形貌，指示了大孔喉体系，常规压汞-恒速压汞联合曲线无润湿滞后特性；b构型段呈分离形貌，可细分为b1和b2构型亚段，b1构型亚段指示了中孔喉体系，恒速压汞曲线无润湿滞后，常规压汞曲线有润湿滞后特性，b2构型亚段指示了中孔喉体系，常规压汞-恒速压汞联合曲线关联润湿滞后特性；c构型段呈重叠形貌，指示了小孔喉体系，常规压汞-恒速压汞联合曲线具有同等润湿滞后特性；常规压汞汞弯液面变形集中于b—c构型段，恒速压汞汞弯液面变形集中于b2—c构型段；常规压汞曲线和恒速压汞曲线的b1构型亚段可用于接触角校正。常规压汞-恒速压汞联合曲线的三段式构型模式，对分段接触角校正及表征岩石孔喉分布有重要指导意义。

关键词：常规压汞恒速压汞毛管压力曲线构型模式孔喉体系润湿滞后

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考虑酸蚀效应的缝洞交互行为研究

油气地质与采收率 2024年

作者：史宏伟赵海峰甘贵鹏徐凯强中国石油大学(北京)石油工程学院

缝洞型碳酸盐岩储层具有低孔、低渗透和非均质性强的特点，酸压是该类储层增产改造的主要技术手段，压裂改造的关键在于高效沟通缝洞储集体。由于受到非均质性和随机分布孔洞的影响，酸压过程中裂缝扩展路径复杂，缝洞交互规律认识尚不... 详细信息

缝洞型碳酸盐岩储层具有低孔、低渗透和非均质性强的特点，酸压是该类储层增产改造的主要技术手段，压裂改造的关键在于高效沟通缝洞储集体。由于受到非均质性和随机分布孔洞的影响，酸压过程中裂缝扩展路径复杂，缝洞交互规律认识尚不清。为此，开展室内实验，研究碳酸盐岩酸蚀前后孔隙度、渗透率和力学性质变化规律。实验结果表明：酸岩反应对岩石力学参数影响显著，以质量分数为15%胶凝酸为例，酸蚀作用后，岩心孔隙度、渗透率增加，岩心抗压强度、弹性模量分别降低了42%和60%，泊松比增加了25%。通过在经典内聚力模型中引入岩石物理力学演化方程，建立了一种考虑酸岩反应的裂缝扩展模型，将该模型与常规水力裂缝扩展模型和室内酸压物理模拟实验对比，验证了该模型的有效性和正确性。利用建立的模型研究了孔洞尺度、注液排量、水平地应力差对裂缝扩展路径的影响，结果表明：（1）人工裂缝倾向于贯穿小孔洞、绕过中型孔洞、沟通大型孔洞。（2）当水平地应力差超过5MPa，注液排量超过0.057 m3/s时，有助于裂缝与孔洞沟通。（3）酸岩反应能明显提高缝洞沟通效率，注液排量为0.1 m3/s时酸压裂缝扩展面积是常规水力压裂的2倍。因此，改造高应力差碳酸盐岩储层时，为了提高缝洞沟通效率、改善酸压效果，应适当提高注液排量。

关键词：碳酸盐岩储层酸化压裂缝洞交互行为酸岩反应内聚力单元数值模拟

废弃油基钻井液的环境影响特性及其亚微米固相性质研究

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现代化工 2024年

作者：苏锐黄维安江琳王婧雯李轩杨雄中国石油大学(华东)石油工程学院大庆油田采油工程研究院

采用化学絮凝方法有效清除废液中亚微米固相钻井液，利用气相色谱-质谱联用仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等分析了固控设备处理后的废弃油基钻井液的组分、污染特性、毒性以及废液中亚微米固相的性质。结果... 详细信息

采用化学絮凝方法有效清除废液中亚微米固相钻井液，利用气相色谱-质谱联用仪、X射线衍射仪、X射线荧光光谱仪、傅里叶变换红外光谱仪等分析了固控设备处理后的废弃油基钻井液的组分、污染特性、毒性以及废液中亚微米固相的性质。结果表明，废弃油基钻井液的固相、油类含量明显超标，主要有机物为长链烷烃，占总质量的91%，无机物主要有石英石、赤铁矿、硬石膏及斜长石；废液中的镉元素、COD和BOD5的含量超标，不易被生物降解，属于危险废弃物，可根据废液特征选择合适的无害化处理方式；废弃油基钻井液中固相的粒径分布在0.1～100μm，平均为4.5μm。

关键词：废弃油基钻井液亚微米固相污染特性絮凝法无害化处理