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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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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

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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

致密油水平井注采储集层四维地应力演化规律--以鄂尔多斯盆地元284区块为例

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石油勘探与开发 2022年第1期49卷 136-147页

作者：朱海燕宋宇家雷征东唐煊赫成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室成都610059 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 中国石油勘探开发研究院北京100083

综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多... 详细信息

综合考虑储集层物性和力学参数的非均质性、初次压裂裂缝以及实际注采制度影响,提出了一套致密砂岩油注采开发过程中储集层多物理场四维地应力演化数值模拟方法,建立了致密砂岩油储集层渗流-地质力学耦合的四维地应力演化模型,以鄂尔多斯盆地华庆油田元284区块为例,开展了水平井注采开发过程中四维地应力演化规律研究。研究表明:①受注采关系影响,注水井处三向应力增大,生产井处三向应力减小,但平面上水平两向主应力沿各自应力方向呈明显的条带状分布。②注采开发过程中,水平两向主应力差在注水井所对应的水平井井筒处最大,而在注水井之间的未动用区域则最小;在注水井处最大水平主应力方向变化最大,且呈径向汇聚状分布。③注采井网中,水平井重复压裂时,水力裂缝受地应力影响会出现非对称扩展和方向偏转。研究结果有效指导了致密砂岩油水平井注采井网调整和重复压裂设计。

关键词：致密油致密砂岩储集层注采井网地应力演化渗流-地质力学耦合鄂尔多斯盆地

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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

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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高含有机硫天然气的净化研究与探索

化工进展 2022年第10期41卷 5342-5353页

作者：冷南江马国光张涛雷洋彭豪熊祚帅陈玉婷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

在使用单一甲基二乙醇胺(MDEA)溶液脱除天然气中HS的过程中,随着有机硫含量不断地增加,常常造成出料气中HS和总硫含量均不能满足国家二类天然气质量要求。在改变关键参数后,脱硫效果仍然不能改善。因此,本文针对高含量的有机硫,开展了MD... 详细信息

在使用单一甲基二乙醇胺(MDEA)溶液脱除天然气中HS的过程中,随着有机硫含量不断地增加,常常造成出料气中HS和总硫含量均不能满足国家二类天然气质量要求。在改变关键参数后,脱硫效果仍然不能改善。因此,本文针对高含量的有机硫,开展了MDEA+DIPA、MDEA+DEA、环丁砜+MDEA、环丁砜+DIPA 4组高效脱硫剂的复配研究,通过对比HS及有机硫在溶液中的吸收分压,筛选出了吸收效果较优的脱硫剂组合为:环丁砜+MDEA。随后再利用BBD响应面分析法,以环丁砜、MDEA、HO的不同配比为变量,以HS和总硫脱除率最高为目标函数进行寻优,经过混料实验与复合优化,最终得出最优脱硫剂配比为:23.3%环丁砜+54.6%MDEA+22.1%HO。最优配比脱硫剂经现场装置使用后的效果表明,HS脱除率达到99.964%,总硫脱除率达到99.833%,出料气中HS含量为14.4mg/m~3,总硫含量为78.5mg/m~3,满足二类气标准。

关键词：天然气硫化氢有机硫脱硫剂响应面分析法配比优化