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烟道气辅助注蒸汽开采稠油增效机理及应用

石油学报 2024年第3期45卷 574-585页

作者：李博良李宾飞冀延民盖平原王建李兆敏王成建中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油化工集团有限公司胜利油田鲁胜石油开发有限责任公司山东东营257000 中国石油化工集团有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院山东东营257000 淄博华润燃气有限公司山东淄博255000

烟道气作为辅助剂可改善蒸汽开发稠油的效果。为探究烟道气与不同相态蒸汽协同作用下的增产机制、推动烟道气在油田的规模化应用,通过控制一维驱油实验参数,系统研究烟道气对蒸汽/热水驱油特征的影响,利用二维可视化实验探究烟道气对蒸... 详细信息

烟道气作为辅助剂可改善蒸汽开发稠油的效果。为探究烟道气与不同相态蒸汽协同作用下的增产机制、推动烟道气在油田的规模化应用,通过控制一维驱油实验参数,系统研究烟道气对蒸汽/热水驱油特征的影响,利用二维可视化实验探究烟道气对蒸汽腔扩展规律及驱油生产动态的影响,并开展烟道气辅助蒸汽吞吐现场试验,对效果进行了验证。研究结果表明,烟道气能显著提高蒸汽的驱油效率;当蒸汽为液态时,烟道气将液相转变为气液两相,改善微观波及效果,且随着温度升高,烟道气增效作用变强;当蒸汽为汽态时,烟道气改善蒸汽的干度,大幅提高蒸汽与稠油的接触程度和热利用效率,但是随着温度升高,烟道气增油效果减弱;烟道气发挥作用的优势区域在汽—液相态边界处,驱油效率增幅可达24.2%。烟道气促进蒸汽驱过程中蒸汽腔中下部的发育,使蒸汽腔波及系数提高17.4%,采收率提高25.4%。现场应用25井次,平均周期增油量为120 t,油汽比提高0.1,典型井周期增油量为775 t,油汽比由0.3提高到0.9。

关键词：稠油烟道气蒸汽相态提高采收率现场应用

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深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 87-94页

作者：刘琪苏伟张瑞瑛李延朋冯绪杨亮中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产... 详细信息

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

关键词：矿井热害防治地热能利用煤热共采同轴套管换热

基于紧密堆积理论的深水低密度三元固相水泥浆体系

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天然气工业 2024年第2期44卷 122-131页

作者：郑少军谷怀蒙刘天乐陈宇蒋国盛王韧代天秦榜伟徐浩万涛中国地质大学工程学院岩土钻掘与防护教育部工程研究中心中国海油研究总院有限责任公司中国石油工程技术研究院有限公司中国石油渤海钻探第一录井公司

深水浅表层固井作业过程中由于海底低温导致水泥环早期力学强度发展缓慢、内部密实度不高,易引发水气窜流,进而导致固井质量低劣甚至密封失效等复杂情况。为此,采用分形特征方程对G级油井水泥、纳米CaCO_(3)(NC)和漂珠(CS)进行紧密堆积... 详细信息

深水浅表层固井作业过程中由于海底低温导致水泥环早期力学强度发展缓慢、内部密实度不高,易引发水气窜流,进而导致固井质量低劣甚至密封失效等复杂情况。为此,采用分形特征方程对G级油井水泥、纳米CaCO_(3)(NC)和漂珠(CS)进行紧密堆积,然后结合室内实验评价,优选出了一套密度为1.50 g/cm^(3)的具有低温早强性能的三元固相水泥浆体系,并利用抗压强度测试、XCT、SEM等方法对紧密堆积体系的增强机理进行了表征和分析。研究结果表明:(1)三元紧密堆积体系早期力学强度发展快速,在10℃的低温条件下,24 h抗压强度可达3.5 MPa以上;(2)相比于相同密度的NC二元体系和CS二元体系,孔隙率降低了19.10%~33.05%,抗压强度提高了7.0%~21.1%;(3) NC可以为水泥水化提供成核位点、填充细化孔隙,CS可以部分替代水而提高体系致密性,在两种材料的协同作用和紧密堆积效应下可实现早期力学强度的快速发展。结论认为,三元固相级配水泥浆体系利用紧密堆积理论发挥了3种材料的各自优势,进而实现了早期力学强度的快速发展,对于深水井表层套管固井作业防止水气窜流具有很好的理论指导意义和应用推广价值。

关键词：深水低温低密度固井水泥浆分形理论抗压强度

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新型可变黏度共聚物压裂液的研制与应用

特种油气藏 2024年

作者：马收邸士莹魏玉华程时清刘明明缪立南中国石化华东石油工程公司中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室中国石油大庆油田有限责任公司

为解决深层页岩气开发时常规压裂液携砂能力差、造缝能力低、变黏度工序复杂等技术难题，结合川南丁山区块深层页岩储层特点及施工需求，研制出单体S1、T1。将一定量的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠、单体S1和T1共聚形成共聚物... 详细信息

为解决深层页岩气开发时常规压裂液携砂能力差、造缝能力低、变黏度工序复杂等技术难题，结合川南丁山区块深层页岩储层特点及施工需求，研制出单体S1、T1。将一定量的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基十四烷基磺酸钠、单体S1和T1共聚形成共聚物溶液，并对共聚物溶液进行室内性能评价与现场应用。结果表明：共聚物溶液具有较强的变黏作用，在低质量分数（0.005%）时分子呈现单分散性，黏度低，高质量分数（0.50%）下分子通过分子间力形成空间网络结构，弹性强；中高质量分数共聚物溶液具有较好的携砂能力，60℃下，在质量分数为1.50%的矿化水溶液中的沉降速度为0.17cm/min；此外，还具有良好的破胶能力和抗盐性能。现场应用表明，新型可实时变黏度共聚物压裂液能够实现低黏、中黏、高黏压裂液的实时转换，能够有效提高造缝和携砂能力。该研究可为改善深层页岩气压裂效果提供理论指导和技术支撑。

关键词：深层页岩气可实时变黏压裂液共聚物携砂性破胶性抗盐性

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聚合物强化泡沫体系的性能与岩心流动特征

油田化学 2024年第1期41卷 122-130页

作者：刘潇潇王勃琛郭程飞濮阳石油化工职业技术学院河南濮阳457001 西安石油大学石油工程学院陕西西安710300 陕西延长石油(集团)有限责任公司陕西西安710065

为解决现场泡沫驱出现的气窜问题,通过外加聚合物稳泡剂构建强化泡沫体系,可提高泡沫的稳定性,实现泡沫性能的优化,以提高泡沫驱的应用效果。但强化泡沫体系在提高泡沫稳定性的同时也存在降低发泡性的问题,需要进一步明确强化泡沫体系... 详细信息

为解决现场泡沫驱出现的气窜问题,通过外加聚合物稳泡剂构建强化泡沫体系,可提高泡沫的稳定性,实现泡沫性能的优化,以提高泡沫驱的应用效果。但强化泡沫体系在提高泡沫稳定性的同时也存在降低发泡性的问题,需要进一步明确强化泡沫体系的适用条件。为此,开展了聚合物PAAO-1强化泡沫体系性能评价与岩心流动特征实验研究。结果表明,强化泡沫体系随聚合物PAAO-1浓度增加,泡沫体积减小、泡沫半衰期增大,泡沫综合指数始终大于无聚合物泡沫体系,确定聚合物PAAO-1使用浓度为1200 mg/L。强化泡沫体系平均泡沫直径大于无聚合物泡沫体系,需较强扰动作用或较高能量引入才能形成细腻、均匀的泡沫。驱替速度较低时,泡沫形成不充分,强化泡沫体系泡沫有效黏度较小,临界发泡渗流速度为0.12 m/d。强化泡沫体系液膜强度高,有效黏度最高达到435 mPa·s,对高渗透层的封堵能力强,不易发生气窜。在均质岩心中,强化泡沫体系提高采收率幅度为13.67百分点,与无聚合物泡沫体系相当;而在非均质岩心中,强化泡沫体系改变分液率及提高采收率幅度更高。强化泡沫体系适合渗流速度较大、渗透率范围较广以及非均质严重的油层条件,为现场合理选择泡沫驱油体系提供依据。

关键词：强化泡沫发泡性稳定性提高采收率适用条件

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深部煤层近井激光热裂机理及工艺参数优化

煤田地质与勘探 2024年第2期52卷 161-170页

作者：赵海峰杨紫怡梁为钟骏兵中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100095

中国深部煤层气资源丰富,是煤层气进一步开发的重要领域,但深部煤层气地质条件复杂,具有低孔、超低渗特征。在钻井过程中,钻井液进入储层易造成近井污染,常规水力压裂技术趋于在最大水平主应力方向造缝,全井眼的解堵困难。激光热裂技术... 详细信息

中国深部煤层气资源丰富,是煤层气进一步开发的重要领域,但深部煤层气地质条件复杂,具有低孔、超低渗特征。在钻井过程中,钻井液进入储层易造成近井污染,常规水力压裂技术趋于在最大水平主应力方向造缝,全井眼的解堵困难。激光热裂技术具有短时间破裂岩石、同时通过机械设备调控能自由改变激光照射角度,形成径向裂缝、解决近井污染等优势。使用ABAQUS有限元软件,建立激光热裂煤层模型,探讨激光热裂机理及激光工艺参数的影响。分析裂缝长度与数量的变化规律,优选出解决现场近井污染区域的最佳激光参数。结果表明:(1)激光照射热裂煤层是使煤层表面存在温差而产生热应力导致煤层破裂。(2)裂缝数量与激光功率、激光照射煤层的时间呈正相关,激光功率由400 W增大到1000 W时,裂缝数量由10条增加到37条;激光功率600 W时,照射时间由1 s增至15 s,裂缝数量由24条增至36条;裂缝数量与激光频率呈负相关,随着激光照射煤层距离增大先增大后减小,照射距离为10 cm时产生裂缝数量最多。(3)裂缝长度与激光功率、照射煤层时间以及激光频率呈正相关,与照射煤层距离呈负相关,其中激光照射时间影响最明显,照射时间1 s时裂缝长度为1.52 mm,照射时间增加到5 s时裂缝长度激增为57.6 mm。以陕西韩城深部取心样品为例,激光热裂深部煤层2 m范围内的近井污染最佳激光功率为20 kW,最佳激光照射时间为2280 s。相较于水力压裂,激光热裂煤层能形成更加复杂的裂缝,但形成的裂缝长度较小,实际应用中,建议将水力压裂技术与激光热裂技术相结合,以实现解堵和增渗的目的。

关键词：深部煤层激光热裂近井解堵机理裂缝 ABAQUS有限元

胍胶压裂液有机硼交联剂JSA-1的合成与性能评价

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精细化工 2024年第5期41卷 1127-1134页

作者：徐栋朱卫平刘川庆王玉斌王争凡孟令鹏吴明杨中石油煤层气有限责任公司工程技术研究院陕西西安710082 中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京100089 中国石油集团工程材料研究院有限公司国家石油管材质量检验检测中心陕西西安710077

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,... 详细信息

以硼酸、正丁醇、乙二醇、二乙烯三胺为反应原料,采用一锅法合成了有机硼交联剂(JSA-1)。考察了胍胶质量分数(即含量,以胍胶占胍胶基液总质量计)、JSA-1用量(即添加量,以胍胶基液质量为基准,下同)、pH对JSA-1交联性能的影响。结果表明,胍胶质量分数越大(0.09%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、表观黏度越高、耐温能力越强;JSA-1用量越大(0.04%~0.4%),胍胶压裂液的交联状态越好、交联时间越短、耐温能力越强;pH(pH=4~14)越高,胍胶压裂液的交联时间越长、耐温能力越强。JSA-1对pH和胍胶质量分数的适用范围较广,在低温配方中,可以使低质量分数的胍胶实现有效交联,胍胶质量分数为0.13%的胍胶基液与JSA-1交联后,在常温、100 s^(–1)剪切下表观黏度可达到50 mPa·s;在高温配方中,胍胶质量分数为0.4%的胍胶基液与JSA-1交联后制备的压裂液具备较好的耐温耐剪切能力,在120℃、100 s^(–1)剪切条件下表观黏度可以稳定保持在300 mPa·s左右。

关键词：胍胶压裂液有机硼交联剂合成低浓度胍胶性能评价耐温耐剪切油田化学品

基于贝叶斯算法的自升式平台桩靴基础砂-黏地层峰值阻力预测

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中国海上油气 2024年第2期36卷 216-224页

作者：赵军黄文静张恩韬朱青云李光銮西安石油大学石油工程学院海洋油气工程系陕西西安710065 中船泛华(西安)科技有限公司陕西西安710061 中石化胜利石油工程公司海洋钻井公司山东东营257000

自升式平台在含有砂-黏地层井位就位过程中,受下卧软土层影响,易发生桩靴大位移贯入下卧地层造成穿刺破坏,准确预测桩靴基础砂-黏地层峰值阻力及相应深度,对保障平台安全至关重要。基于已有离心机模型试验数据,通过引入服从Beta-PERT分... 详细信息

自升式平台在含有砂-黏地层井位就位过程中,受下卧软土层影响,易发生桩靴大位移贯入下卧地层造成穿刺破坏,准确预测桩靴基础砂-黏地层峰值阻力及相应深度,对保障平台安全至关重要。基于已有离心机模型试验数据,通过引入服从Beta-PERT分布的不确定性因子,构建了自升式平台桩靴基础砂-黏地层潜在峰值阻力及对应深度的先验概率和似然概率计算模型;结合桩靴贯入过程中的监测数据,利用贝叶斯算法计算并持续更新后验概率,以提高桩靴基础砂-黏地层峰值阻力的预测精度。在此基础上,通过反分析25组离心机模型试验,对基于贝叶斯算法的桩靴基础砂-黏地层峰值阻力预测方法的有效性进行了验证。结果表明,相较于现行ISO规范和SNAME规范推荐的荷载扩展法和冲剪法以及新近发展的3种峰值阻力计算方法,基于贝叶斯算法的概率预测方法可有效提高桩靴基础砂-黏地层峰值阻力的预测精度。研究成果为自升式平台桩靴基础在含有砂-黏地层井位就位安全评估提供了方法支持。

关键词：自升式平台桩靴穿刺砂-黏地层贝叶斯算法峰值阻力预测方法

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新疆后峡盆地煤层气井产量影响因素分析

煤矿安全 2024年第4期55卷 1-10页

作者：李鹏李小军涂志民车延前常新龙李腾中国石油煤层气有限责任公司北京100028 西安石油大学石油工程学院陕西西安710065

新疆后峡盆地煤层气井单井产量差异悬殊,单井产量控制因素不明确,采用统计分析、线性回归分析法和灰色关联数学分析法,对煤层气井单井产能影响因素进行了定量表征。基于后峡盆地煤层气井单井产能差异性,煤层气井主要被划分为了3种不同... 详细信息

新疆后峡盆地煤层气井单井产量差异悬殊,单井产量控制因素不明确,采用统计分析、线性回归分析法和灰色关联数学分析法,对煤层气井单井产能影响因素进行了定量表征。基于后峡盆地煤层气井单井产能差异性,煤层气井主要被划分为了3种不同的类型;I类煤层气井储层特征好,采用较小的加砂强度和加液强度,结合较小的压降,排采效果好;III类煤层气井储层特征较差,尤其是含气量较低,采用同样的储层改造手段和排采制度较难获取好的排采效果。对筛选的22个影响煤层气井产能的因素进行定量评价分析,研究表明:含气量对煤层气井产能具有显著的控制作用,而储层改造程度和排采制度的合理制定,是煤层气井高效生产的关键。

关键词：煤层气井产量灰色关联含气量储层改造排采