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盐穴储气库溶腔促溶工具设计及流场优化分析

石油机械 2024年第9期52卷 52-58页

作者：查春青庞瑞豪王帅周俊然孟振期孙学斌北京工业大学材料与制造学部中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团西部钻探准东钻井公司

目前在盐穴储气库腔体的建造中,促溶工具缺乏参数优化过程,没有关于其技术参数与所形成腔体大小、形状之关系的阐释。为此,设计了延伸式快速溶腔促溶工具,利用Fluent软件对此工具的外流场进行仿真,研究喷嘴角度、入口排量和工具旋转速... 详细信息

目前在盐穴储气库腔体的建造中,促溶工具缺乏参数优化过程,没有关于其技术参数与所形成腔体大小、形状之关系的阐释。为此,设计了延伸式快速溶腔促溶工具,利用Fluent软件对此工具的外流场进行仿真,研究喷嘴角度、入口排量和工具旋转速度对盐穴储气库前期的建槽大小、形状的影响。分析结果表明:该工具能实现工作状态可控、延伸自适应,且喷嘴可更换;45°喷嘴角度为建槽期的最佳建槽角度;入口排量越大,高速喷射流的喷射距离和喷射范围越大,但是当入口排量超过一定值时,其对喷射距离的增长幅值会快速减小;建议工具在工作时采用较低的转速,以减少单个高速喷射流的动能损耗。所得结论可为延伸式快速溶腔促溶工具的现场应用提供理论指导。

关键词：盐穴储气库促溶工具数值模拟外流场旋转射流

玛北地区二叠系风城组页岩油钻井优化实践与下步建议

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钻采工艺 2024年

作者：伊明范川闽赵志俊宗泽斌禹江中国石油西部钻探钻井工程技术研究院中国石油西部钻探准东钻井公司中国石油西部钻探克拉玛依钻井公司

近年来,玛湖风城组页岩油勘探取得重大突破,落实3.05×10～8 t储量规模,成为玛湖油田上产500×10～4 t的主要战略接替层系,玛湖页岩油在压力系统、埋深、岩性等方面与其他区块页岩油存在巨大差异,现有技术适用性差,单井投资高,难以支撑... 详细信息

近年来,玛湖风城组页岩油勘探取得重大突破,落实3.05×10～8 t储量规模,成为玛湖油田上产500×10～4 t的主要战略接替层系,玛湖页岩油在压力系统、埋深、岩性等方面与其他区块页岩油存在巨大差异,现有技术适用性差,单井投资高,难以支撑效益开发建产。为了进一步降低玛湖风城组开发成本,在玛51X井区进行钻井优化先导试验攻关,通过提高生产组织衔接、基于MSE机械比能科学优选钻井参数、强化井眼清洁措施、优选提速工具与优化钻头等一系列钻井优化实践,形成一套水平井钻井优化技术。通过攻关试验,大斜度井钻井周期由78.21 d减少至59.60 d,水平段趟钻最高进尺由296 m提升至460 m,极大地降低了钻井成本。但目前针对难钻高阻地层钻进仍需进一步优化,钻头复合片耐磨及抗崩性能需要进一步提升,配套大扭矩螺杆实现高效钻进。

关键词：玛湖玛北风城组页岩油钻井优化提速

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疏水材料在油田化学领域研究进展与展望

化工进展 2024年

作者：章超孙金声吕开河黄贤斌戴嘉君李茂姚如钢中国石油集团长城钻探工程有限公司钻井液公司中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油大学(华东)石油工程学院

在油田化学领域，通过研选合适的疏水材料对井壁或储层岩石表面进行润湿性改造，可以减弱表面对水相的亲和性，从而达到抑制岩石水化、减少储层水相圈闭及改善储层油气渗流能力等目的，极大的提高了油气田的开发效益。本文简要介绍了疏... 详细信息

在油田化学领域，通过研选合适的疏水材料对井壁或储层岩石表面进行润湿性改造，可以减弱表面对水相的亲和性，从而达到抑制岩石水化、减少储层水相圈闭及改善储层油气渗流能力等目的，极大的提高了油气田的开发效益。本文简要介绍了疏水材料的种类并分析了疏水材料形成憎水性表面的原理，重点从稳定井壁、保护储层、提高油气采收率和改善乳液及泡沫稳定性四个关键方面阐述了疏水材料在油田化学领域中的研究进展。针对于目前存在的不足，展望了疏水材料作为一种油田化学助剂，未来应向着低成本、强配伍、多功能、环境友好型方向发展，以满足其在油田化学领域中不断增长的需求。

关键词：疏水材料水亲和性润湿性改造疏水原理油田化学

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冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验

石油机械 2024年第2期52卷 36-43页

作者：田雨张昕张鹏翔孙耀宁许晨星宋西岩新疆大学机械工程学院中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司

二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。... 详细信息

二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。

关键词：机械钻速冲击频率 PDC单齿设计参数现场应用

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陇东太原组铝土岩分布特征及成藏主控因素

岩石矿物学杂志 2024年第4期43卷 889-904页

作者：肖文同和丽安王雷王文泽马喆朱佳宝中国石油集团西部钻探工程有限公司录井工程分公司新疆克拉玛依834000 中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院长庆分院陕西西安710000 中国石油集团测井有限公司长庆分公司陕西西安710000

近期,太原组铝土岩气藏已经成为鄂尔多斯盆地陇东地区的勘探热点。为系统探究铝土岩分布及成藏主控因素,基于最新钻井岩心、岩石薄片、三维地震、测井、扫描电镜、模型正演等方法,详细研究了太原组铝土岩分布特征,进而阐述了铝土岩成藏... 详细信息

近期,太原组铝土岩气藏已经成为鄂尔多斯盆地陇东地区的勘探热点。为系统探究铝土岩分布及成藏主控因素,基于最新钻井岩心、岩石薄片、三维地震、测井、扫描电镜、模型正演等方法,详细研究了太原组铝土岩分布特征,进而阐述了铝土岩成藏主控因素。研究结果表明,含铝岩系纵向具有典型的五段式,其中C段是铝土岩的主要储集层段,硬水铝石含量超过80%。含铝岩系纵向岩性组合主要受岩溶古地貌单元控制,铝土岩在岩溶高地、岩溶斜坡及岩溶洼地分别呈点状、带状及片状分布特征,其中岩溶斜坡区铝土岩储层最为发育。铝土岩天然气富集主要受优质储层、断裂、裂缝及构造位置综合控制,其中储层是天然气富集高产的前提,早期断裂表现出建设作用,晚期断裂表现出破坏作用,裂缝能够改善储层物性,构造高部位的低幅度构造或鼻状圈闭更易成藏,岩溶斜坡区是最有利于铝土岩天然气成藏的古地貌单元。

关键词：鄂尔多斯盆地岩溶古地貌含铝岩系分布特征天然气富集

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多因素影响下射孔段管柱振动力学分析

振动与冲击 2024年第10期43卷 223-229页

作者：杨文武李浩林勇任四武张智亮徐少俊李富强西南石油大学机电工程学院成都610500 四川宝石机械石油钻头有限责任公司成都610052 中国石油集团西部钻探工程有限公司井下作业公司新疆克拉玛依834000 成都信息工程大学自动化学院成都610200 中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院乌鲁木齐830011

聚能射孔爆轰产生的冲击载荷作用于井下射孔段管柱系统,导致管柱发生屈曲断裂等事故。结合管柱自重、射孔液阻尼、地层围压和爆炸冲击载荷的影响,建立射孔冲击载荷下油管—射孔枪动力学模型,得到射孔段管柱纵向振动微分方程。应用有限... 详细信息

聚能射孔爆轰产生的冲击载荷作用于井下射孔段管柱系统,导致管柱发生屈曲断裂等事故。结合管柱自重、射孔液阻尼、地层围压和爆炸冲击载荷的影响,建立射孔冲击载荷下油管—射孔枪动力学模型,得到射孔段管柱纵向振动微分方程。应用有限元软件,对射孔段管柱进行显示动力学响应分析,并将模拟结果同理论数值解进行对比验证。结果显示,应力波由管柱底端向上传播,管柱等效应力和轴向位移均呈现周期性变化,且逐渐衰减。分析不同油管长度、外径、壁厚和单发装药量对管柱动态响应的影响。基于数值模拟结果,利用MATLAB软件进行多元非线性回归,拟合得到射孔段管柱应力峰值经验公式,并与现场试验数据进行对比,验证公式可靠性。

关键词：冲击载荷射孔管柱振动力学动态响应

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国产自动垂直钻井系统技术突破与现场应用

钻采工艺 2024年第2期47卷 159-168页

作者：伊明赵继斌方弘廉李振宝武智中国石油西部钻探工程技术研究院中国石油西部钻探玉门钻井公司

自动垂直钻井系统是集机、电、液一体的智能闭环钻井工具,具有主动防斜、解放钻压、提高井筒质量的技术优势,已成为高陡构造等易斜井段钻井防斜打快的核心装备之一。西部钻探公司自2010年研发成功三翼推靠式自动垂直钻井系统以来,通过... 详细信息

自动垂直钻井系统是集机、电、液一体的智能闭环钻井工具,具有主动防斜、解放钻压、提高井筒质量的技术优势,已成为高陡构造等易斜井段钻井防斜打快的核心装备之一。西部钻探公司自2010年研发成功三翼推靠式自动垂直钻井系统以来,通过试验应用逐步完善,在控制理论、系统结构设计上已经有所突破,但没有实现规模产业化应用,主要问题在于工具系统工作寿命低、近钻头井斜测不准、质量不稳定等。近两年,针对这些问题,西部钻探公司通过系统分析与现场试验,进行机械零部件结构改进、控制程序优化等,使得工具工作寿命、质量稳定性等大幅提升。在塔里木油田、新疆油田、青海油田等现场应用验证,工具寿命稳定突破至150 h以上,为国产自动垂直钻井系统的成熟应用与推广提供技术价值。

关键词：垂直钻井系统信号传输高陡构造井下工具防斜打快

基于钻井储能系统的热管理仿真与风道结构优化

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石油机械 2024年第9期52卷 17-26页

作者：赵友贵中国石油集团长城钻探工程有限公司

钻井储能系统在油气工业电气化中具有重要作用。储能电池作为核心部件存在热失控风险,储能系统的热管理至关重要。为提高电能利用效率,促进石油工业的能源替代和节能减排,解决集装箱式电池储能系统内部电池紧密排布且环境相对封闭而导... 详细信息

钻井储能系统在油气工业电气化中具有重要作用。储能电池作为核心部件存在热失控风险,储能系统的热管理至关重要。为提高电能利用效率,促进石油工业的能源替代和节能减排,解决集装箱式电池储能系统内部电池紧密排布且环境相对封闭而导致的温升问题,采用STARCCM软件对钻井储能系统进行热管理分析。通过建立系统的三维模型来提取传热和散热路径。运用计算流体动力学(CFD)仿真技术对系统内的流场和温度场进行详细分析。通过CFD仿真技术成功分析了钻井储能系统内部的流场和温度场,识别出热点区域并分析了温升的原因。基于仿真结果,对风道进行了优化设计,有效改善了电池排布区域的散热条件,降低了系统的整体温度。研究结果可为储能系统的热管理设计提供重要参考依据。

关键词：钻井储能系统热管理风道结构计算流体力学仿真

考虑盐度影响的深水水合物地层钻井井筒流动规律

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石油机械 2024年第7期52卷 19-27页

作者：郭庆丰蔡骁刘伟张景田张鑫门明磊中国石油大学(北京) 中国石油集团工程技术研究院有限公司中国石油集团西部钻探工程有限公司

水合物分解的气-液-固多相流动问题是深水水合物地层钻井面临的一个新问题。考虑钻进过程中井筒内的多相流动、传热和水合物分解三者之间相互耦合关系,建立了考虑海水盐度影响的含水合物相变气-液-固多相非等温瞬态流动模型。采用室内... 详细信息

水合物分解的气-液-固多相流动问题是深水水合物地层钻井面临的一个新问题。考虑钻进过程中井筒内的多相流动、传热和水合物分解三者之间相互耦合关系,建立了考虑海水盐度影响的含水合物相变气-液-固多相非等温瞬态流动模型。采用室内试验数据与现场实测数据验证了模型的准确性。案例井计算结果表明:随着海水盐度的增加,井筒内水合物分解区域和分解速率逐渐增大。同时,海水盐度越高,钻井过程中井底压力降低的幅度越大,井口气体含量也越高。井口回压和注入流体温度可以有效控制井筒内水合物的分解量。为了保证井口安全,降低水合物分解速率,井口回压应大于4.5 MPa。当入口流体温度在15~30℃范围内时,海水盐度应控制在0.8%~1.9%之间,这将保证井口最大气相体积分数小于10%。研究结果可为深水水合物的开采提供理论支撑。

关键词：水合物地层气-液-固三相流海水盐度水合物分解

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