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电脉冲破岩钻井地层主要参数敏感性分析
被引量:
1
1
作者
程晋
乔汉
+2 位作者
李星月
韩飞
王宏伟
《石油机械》
北大核心
2024年第1期20-28,共9页
岩石的硬度、耐磨性等严重限制了深层超深层油气资源的高效开采,而电脉冲破岩钻井技术在破碎硬岩方面具有独特优势。为探究地层特性对电脉冲破岩效果的影响,根据电脉冲破岩的基本原理,并基于基本破岩单元建立了动态电损伤模型。基于动...
岩石的硬度、耐磨性等严重限制了深层超深层油气资源的高效开采,而电脉冲破岩钻井技术在破碎硬岩方面具有独特优势。为探究地层特性对电脉冲破岩效果的影响,根据电脉冲破岩的基本原理,并基于基本破岩单元建立了动态电损伤模型。基于动态电损伤模型,讨论了特定高压脉冲电源参数下,岩石特性对电脉冲破岩效果的影响。通过讨论分析可知,相对介电常数越大,岩石内部发生电击穿的时间成本越低,破坏深度与损伤总量也会越大;电击穿时间、破坏深度会随泊松比和弹性模量的变化出现小幅波动,但不具有规律性;岩石的密度不会对电脉冲破岩造成影响。相关结论可为电脉冲破岩钻井技术的进一步工业化应用提供一定参考。
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关键词
电脉冲破岩
钻井
岩
石特性
电
击穿
破
岩
地层参数敏感性
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职称材料
影响高压电脉冲破岩效率的关键因素分析
被引量:
4
2
作者
刘伟吉
张有建
+3 位作者
祝效华
胡海
何灵
陈梦秋
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期112-124,共13页
随着石油、天然气、地热等资源勘探开发钻井深度的不断增加,传统的机械钻井方式表现出效率低、能耗高等缺点,难以满足深层、超深层钻探的需要。为此,在系统梳理和总结高压电脉冲破岩机理、放电破岩类型和电脉冲钻进原理的基础上,开展了...
随着石油、天然气、地热等资源勘探开发钻井深度的不断增加,传统的机械钻井方式表现出效率低、能耗高等缺点,难以满足深层、超深层钻探的需要。为此,在系统梳理和总结高压电脉冲破岩机理、放电破岩类型和电脉冲钻进原理的基础上,开展了高压电脉冲破岩过程中的电学结构参数、岩石特征参数和电极结构参数对高压电脉冲破岩效率的影响研究,并探讨了电脉冲钻井技术的发展趋势与研究方向,最后提出了一种电脉冲—机械复合高效破岩新技术。研究结果表明:①高压电脉冲破岩过程的电学参数对破岩效率有显著影响;②岩石内部裂缝、裂隙倾角和裂隙度同样会直接影响高压电脉冲破岩效率;③电极钻头结构设计需结合其在井底处流场分布并考虑高温烧蚀因素;④复合钻头将高压电脉冲破岩技术与机械旋转钻井技术相结合,既保留了机械钻头修整井壁质量的能力,又加入了电极钻头高效的破岩能力,保证其在硬岩地层的长时间钻进,大大提高了钻井效率。结论认为,高压电脉冲破岩技术作为一种新型高效破岩技术,其合理使用可为钻井提速技术创新提供有益参考,其与机械钻井相复合的新型钻井技术能够实现深部难钻地层和干热岩地层的高效低成本钻井。
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关键词
高压
电
脉冲
破
岩
机理
电
极结构
非均质花岗
岩
电
脉冲
—机械复合
破
岩
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职称材料
高压电脉冲破碎非均质花岗岩数值模拟
被引量:
1
3
作者
祝效华
陈梦秋
刘伟吉
《中国石油大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期151-159,共9页
对高压电脉冲破碎机制的研究是提高钻井破岩效率和优化电脉冲电参数的关键。利用颗粒流离散元软件及Voronoi划分建立非均匀介电性质的花岗岩模型,从电流场、电路场、电击穿场进行等离子通道生长过程仿真,并分析非均质度对击穿路径的影响...
对高压电脉冲破碎机制的研究是提高钻井破岩效率和优化电脉冲电参数的关键。利用颗粒流离散元软件及Voronoi划分建立非均匀介电性质的花岗岩模型,从电流场、电路场、电击穿场进行等离子通道生长过程仿真,并分析非均质度对击穿路径的影响;对比不同花岗岩的电破岩效率和电脉冲破岩效果。结果表明:花岗岩的非均质度增大使得初始电场极值增大,相应地降低了电破岩的能量需求;等离子通道的生长方向存在优先发展区域,等离子通道的生长过程体现出通道尖端处电场集中现象强于通道躯干处;花岗岩非均质度的差异使得等离子通道的总长度和平均贯穿深度存在显著差异,在一定非均质度范围内电脉冲破碎效果和非均质度呈正相关;不同非均质度花岗岩的单脉冲电破岩效率差异不大,等离子通道的总长度越长,电破岩效率越高。
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关键词
电脉冲破岩
非均质花岗
岩
电
击穿
等离子通道钻井
钻井提速
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职称材料
围压条件下电脉冲破碎干热岩机理
被引量:
4
4
作者
刘伟吉
胡海
+2 位作者
祝效华
罗云旭
陈梦秋
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期117-129,共13页
干热岩储集层具有埋深大、温度高、岩石硬度高、研磨性强、可钻性差、地层环境复杂多变且施工难度大等特点,现有钻井技术难以满足地热资源的有效开发。利用高压电脉冲破岩技术开采干热岩热能有利于避免机械钻井过程中钻头磨损的问题,但...
干热岩储集层具有埋深大、温度高、岩石硬度高、研磨性强、可钻性差、地层环境复杂多变且施工难度大等特点,现有钻井技术难以满足地热资源的有效开发。利用高压电脉冲破岩技术开采干热岩热能有利于避免机械钻井过程中钻头磨损的问题,但其破岩机理尚不清楚。为此,基于离散元颗粒流GBM和等离子体通道路径生成的概率发展模型建立了电脉冲破岩热—力耦合模型,并就围压—液柱压力范围介于5~25 MPa,围压—液柱压力比K介于0.05~20时的花岗岩进行电脉冲破碎后产生的裂纹类型及数量、破碎体积分数分析。研究结果表明:①电脉冲破碎花岗岩后,花岗岩内部产生了晶内拉伸、晶内剪切、晶间拉伸与晶间剪切4种微观裂纹,并以前3种裂纹为主;②当K≥1,且围压大于15 MPa时会促进花岗岩的电脉冲破碎,随围压的增大,晶间拉伸裂纹的萌生和扩展得到加强;③K<1时,对于不同的K值,各个类型的裂纹数量曲线呈现出不同的形态,并且产生的裂纹总数少;④在围压处于很低水平时,无论液柱压力如何变化,相对于围压较大的情况电脉冲破岩效率会更高,破碎体积分数更大。结论认为,利用高压电脉冲对岩石进行破碎,是一种新型的破岩方式,围压条件下电脉冲破碎干热岩机理的揭示,为干热岩的高效钻井开发提供了理论支撑和技术参考。
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关键词
干热
岩
GBM
花岗
岩
电脉冲破岩
围压
液压
裂纹
数值模拟
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职称材料
题名
电脉冲破岩钻井地层主要参数敏感性分析
被引量:
1
1
作者
程晋
乔汉
李星月
韩飞
王宏伟
机构
中国石油集团工程技术研究院有限公司
出处
《石油机械》
北大核心
2024年第1期20-28,共9页
基金
中国石油天然气集团有限公司科学研究与开发项目“深井超深井优快钻井技术研究”(2021DJ4101)。
文摘
岩石的硬度、耐磨性等严重限制了深层超深层油气资源的高效开采,而电脉冲破岩钻井技术在破碎硬岩方面具有独特优势。为探究地层特性对电脉冲破岩效果的影响,根据电脉冲破岩的基本原理,并基于基本破岩单元建立了动态电损伤模型。基于动态电损伤模型,讨论了特定高压脉冲电源参数下,岩石特性对电脉冲破岩效果的影响。通过讨论分析可知,相对介电常数越大,岩石内部发生电击穿的时间成本越低,破坏深度与损伤总量也会越大;电击穿时间、破坏深度会随泊松比和弹性模量的变化出现小幅波动,但不具有规律性;岩石的密度不会对电脉冲破岩造成影响。相关结论可为电脉冲破岩钻井技术的进一步工业化应用提供一定参考。
关键词
电脉冲破岩
钻井
岩
石特性
电
击穿
破
岩
地层参数敏感性
Keywords
electric pulse rock-breaking drilling
rock properties
electric breakdown
rock-breaking
for-mation parameter sensitivity
分类号
TE21 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
影响高压电脉冲破岩效率的关键因素分析
被引量:
4
2
作者
刘伟吉
张有建
祝效华
胡海
何灵
陈梦秋
机构
西南石油大学机电工程学院
石油天然气装备教育部重点实验室
西南石油大学地热能研究中心
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第10期112-124,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目“电脉冲—机械复合破岩提速机理研究”(编号:52034006)
“深层干热岩钻进井壁围岩宏细观破裂机理及稳定性控制研究”(编号:52274231)
+1 种基金
四川省自然科学基金项目“深部难钻地层高温热致裂辅助钻头破岩提速机理研究”(编号:2023NSFSC0431)
南充市与西南石油大学科技战略合作项目“高压电脉冲—机械复合破岩高速钻井机理研究”(编号:SXHZ004)。
文摘
随着石油、天然气、地热等资源勘探开发钻井深度的不断增加,传统的机械钻井方式表现出效率低、能耗高等缺点,难以满足深层、超深层钻探的需要。为此,在系统梳理和总结高压电脉冲破岩机理、放电破岩类型和电脉冲钻进原理的基础上,开展了高压电脉冲破岩过程中的电学结构参数、岩石特征参数和电极结构参数对高压电脉冲破岩效率的影响研究,并探讨了电脉冲钻井技术的发展趋势与研究方向,最后提出了一种电脉冲—机械复合高效破岩新技术。研究结果表明:①高压电脉冲破岩过程的电学参数对破岩效率有显著影响;②岩石内部裂缝、裂隙倾角和裂隙度同样会直接影响高压电脉冲破岩效率;③电极钻头结构设计需结合其在井底处流场分布并考虑高温烧蚀因素;④复合钻头将高压电脉冲破岩技术与机械旋转钻井技术相结合,既保留了机械钻头修整井壁质量的能力,又加入了电极钻头高效的破岩能力,保证其在硬岩地层的长时间钻进,大大提高了钻井效率。结论认为,高压电脉冲破岩技术作为一种新型高效破岩技术,其合理使用可为钻井提速技术创新提供有益参考,其与机械钻井相复合的新型钻井技术能够实现深部难钻地层和干热岩地层的高效低成本钻井。
关键词
高压
电
脉冲
破
岩
机理
电
极结构
非均质花岗
岩
电
脉冲
—机械复合
破
岩
Keywords
High voltage electric pulse
Rock breaking mechanism
Electrode structure
Heterogeneous granite
Electric pulse–mechanical composite rock breaking
分类号
TE242 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
高压电脉冲破碎非均质花岗岩数值模拟
被引量:
1
3
作者
祝效华
陈梦秋
刘伟吉
机构
西南石油大学机电工程学院
石油天然气装备教育部重点实验室
西南石油大学地热能研究中心
出处
《中国石油大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第5期151-159,共9页
基金
国家自然科学基金项目(52225401,52034006)。
文摘
对高压电脉冲破碎机制的研究是提高钻井破岩效率和优化电脉冲电参数的关键。利用颗粒流离散元软件及Voronoi划分建立非均匀介电性质的花岗岩模型,从电流场、电路场、电击穿场进行等离子通道生长过程仿真,并分析非均质度对击穿路径的影响;对比不同花岗岩的电破岩效率和电脉冲破岩效果。结果表明:花岗岩的非均质度增大使得初始电场极值增大,相应地降低了电破岩的能量需求;等离子通道的生长方向存在优先发展区域,等离子通道的生长过程体现出通道尖端处电场集中现象强于通道躯干处;花岗岩非均质度的差异使得等离子通道的总长度和平均贯穿深度存在显著差异,在一定非均质度范围内电脉冲破碎效果和非均质度呈正相关;不同非均质度花岗岩的单脉冲电破岩效率差异不大,等离子通道的总长度越长,电破岩效率越高。
关键词
电脉冲破岩
非均质花岗
岩
电
击穿
等离子通道钻井
钻井提速
Keywords
electric pulses rock-breaking
heterogeneous granite
electric breakdown
plasma channel drilling
rate of penetration
分类号
P642 [天文地球—工程地质学]
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职称材料
题名
围压条件下电脉冲破碎干热岩机理
被引量:
4
4
作者
刘伟吉
胡海
祝效华
罗云旭
陈梦秋
机构
西南石油大学机电工程学院
西南石油大学地热能研究中心
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期117-129,共13页
基金
国家自然科学基金项目“电脉冲—机械复合破岩提速机理研究”(编号:52034006)
“热致裂辅助钻齿切削破碎非均质硬岩机理研究”(编号:52004229)。
文摘
干热岩储集层具有埋深大、温度高、岩石硬度高、研磨性强、可钻性差、地层环境复杂多变且施工难度大等特点,现有钻井技术难以满足地热资源的有效开发。利用高压电脉冲破岩技术开采干热岩热能有利于避免机械钻井过程中钻头磨损的问题,但其破岩机理尚不清楚。为此,基于离散元颗粒流GBM和等离子体通道路径生成的概率发展模型建立了电脉冲破岩热—力耦合模型,并就围压—液柱压力范围介于5~25 MPa,围压—液柱压力比K介于0.05~20时的花岗岩进行电脉冲破碎后产生的裂纹类型及数量、破碎体积分数分析。研究结果表明:①电脉冲破碎花岗岩后,花岗岩内部产生了晶内拉伸、晶内剪切、晶间拉伸与晶间剪切4种微观裂纹,并以前3种裂纹为主;②当K≥1,且围压大于15 MPa时会促进花岗岩的电脉冲破碎,随围压的增大,晶间拉伸裂纹的萌生和扩展得到加强;③K<1时,对于不同的K值,各个类型的裂纹数量曲线呈现出不同的形态,并且产生的裂纹总数少;④在围压处于很低水平时,无论液柱压力如何变化,相对于围压较大的情况电脉冲破岩效率会更高,破碎体积分数更大。结论认为,利用高压电脉冲对岩石进行破碎,是一种新型的破岩方式,围压条件下电脉冲破碎干热岩机理的揭示,为干热岩的高效钻井开发提供了理论支撑和技术参考。
关键词
干热
岩
GBM
花岗
岩
电脉冲破岩
围压
液压
裂纹
数值模拟
Keywords
Hot dry rock
GBM
Granite
Electric pulse rock breaking
Confining pressure
Liquid column pressure
Crack
Numerical simulation
分类号
P314 [天文地球—固体地球物理学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
电脉冲破岩钻井地层主要参数敏感性分析
程晋
乔汉
李星月
韩飞
王宏伟
《石油机械》
北大核心
2024
1
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职称材料
2
影响高压电脉冲破岩效率的关键因素分析
刘伟吉
张有建
祝效华
胡海
何灵
陈梦秋
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023
4
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职称材料
3
高压电脉冲破碎非均质花岗岩数值模拟
祝效华
陈梦秋
刘伟吉
《中国石油大学学报(自然科学版)》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
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职称材料
4
围压条件下电脉冲破碎干热岩机理
刘伟吉
胡海
祝效华
罗云旭
陈梦秋
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
4
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职称材料
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