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油气勘探开发中的工程地质力学问题及研究方法 被引量:11
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作者 李皋 张毅 杨旭 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期72-80,共9页
工程地质力学研究在复杂油气藏勘探开发及地质-工程一体化中的作用日趋重要,但目前还有诸多问题需要探索,其中最为核心的是地层岩石的地质演变与力学研究结合尚不够紧密。以岩石力学性质随地质演变为内在联系,综合沉积相、成岩作用、构... 工程地质力学研究在复杂油气藏勘探开发及地质-工程一体化中的作用日趋重要,但目前还有诸多问题需要探索,其中最为核心的是地层岩石的地质演变与力学研究结合尚不够紧密。以岩石力学性质随地质演变为内在联系,综合沉积相、成岩作用、构造演化及工程影响,将地质和工程因素更为紧密地结合到工程地质力学研究中。所形成的新方法强调在区域三维地质构造建模的基础上,根据不同岩类的地质演变特征实现区域—井区—单井跨尺度岩石力学参数赋值。在建立区域岩石力学相后,结合井工程的干扰机制,逆向修正参数场,从而优化和调整井工程设计,提高区域地质认识和地质信息预测的准确性,可为地应力评价、裂缝展布预测、孔隙压力系统分析、产能评价等提供科学研究手段。 展开更多
关键词 工程地质力学 地质-工程一体化 岩石力学 构造建模 地质演变
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页岩气井地质工程套管变形类型及影响因素研究进展 被引量:5
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作者 闫建平 来思俣 +5 位作者 郭伟 石学文 廖茂杰 唐洪明 胡钦红 黄毅 《岩性油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1-14,共14页
通过调研国内外大量页岩气井套管变形方面的文献,总结了页岩气井套管变形的类型,探讨了深、浅层页岩气套管变形影响因素差异及面临的问题,并提出了针对性的防治措施及下一步主要研究方向。研究结果表明:(1)页岩气井套管变形类型主要包... 通过调研国内外大量页岩气井套管变形方面的文献,总结了页岩气井套管变形的类型,探讨了深、浅层页岩气套管变形影响因素差异及面临的问题,并提出了针对性的防治措施及下一步主要研究方向。研究结果表明:(1)页岩气井套管变形类型主要包括挤压缩径变形和剪切变形,深层页岩气井出现套管变形的概率较中浅层更大,主要为剪切变形。(2)造成套管变形的工程因素包括井筒降温、固井质量、套管疲劳、套管质量以及井眼狗腿度等,地质因素包括岩石力学特性、非均匀地应力以及天然裂缝/断层滑移等;深层页岩气井套管变形主要受天然裂缝/断层滑移的影响。(3)页岩气井套管变形风险防治措施包括控制井筒温度及注入强度,采用水泥环力学性能参数较低的水泥进行固井作业,适当减小套管外径、增大壁厚、提升钢级等提高套管质量,以及尽量让井轨迹平滑等;对深层页岩气井可通过将井眼水平段延伸方向与岩层层理方向设计为一致,掌握裂缝分布情况、尽量避开高风险剪切滑移层段,对不同级别滑移风险层段合理降低压裂规模、调整井筒方位等措施来降低套管剪切变形的风险。(4)页岩气井套管变形防治研究方向主要包括优选岩石力学特性好的压裂层段、最优井轨迹与地应力的关系分析、裂缝识别与评价、断层滑移量与套变量计算等方面。 展开更多
关键词 页岩气 套管变形 剪切变形 水力压裂 天然裂缝 断层滑移 水平井 固井作业 地应力
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考虑应力敏感及变井筒储集效应的水平井油气两相流试井模型
3
作者 聂仁仕 张雨晴 +5 位作者 周杰 袁安意 蔡明金 张焘 卢聪 曾凡辉 《岩性油气藏》 北大核心 2025年第4期184-191,共8页
考虑具有应力敏感特性的均质储层和井筒流体的变井筒储集效应,建立了水平井油气两相流试井模型,绘制了典型的试井样板曲线,分析了各参数的敏感性。研究结果表明:(1)运用Laplace变换、Duhamel原理、摄动变换及Stehfest数值反演等数学方... 考虑具有应力敏感特性的均质储层和井筒流体的变井筒储集效应,建立了水平井油气两相流试井模型,绘制了典型的试井样板曲线,分析了各参数的敏感性。研究结果表明:(1)运用Laplace变换、Duhamel原理、摄动变换及Stehfest数值反演等数学方法对所建模型进行求解,可获得真实空间中的数值解。(2)根据该模型得出的试井理论曲线可识别4个主要的流动阶段,即变井储和表皮效应影响段、早期径向流阶段、水平井线性流阶段及晚期拟径向流阶段。(3)变井筒储集效应主要影响早期渗流段,变井储系数越大总导流能力越强;水平井长度主要影响早期水平井线性流阶段,水平井长度越大泄流面积越大,压力降落幅度越小;应力敏感性主要影响晚期径向流阶段,随应力敏感系数增大渗透率下降幅度增大;含油饱和度越大,油气两相流流动阻力越大。(4)利用该模型拟合实测压力恢复试井数据,拟合精度高,解释的储层参数和地质认识一致性较好,验证了模型的准确性。 展开更多
关键词 应力敏感 变井筒储集效应 油气两相流 渗流方程 水平井 试井 数学模型 物理模型
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高速下节流管汇材料冲蚀实验及模拟研究
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作者 曾静 邓宽海 +2 位作者 周军平 刘冰 林元华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期166-180,共15页
高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和... 高压高产气井井控装置的节流管汇内高压差、高流速、高含砂使得高速气-固冲蚀磨损问题尤为突出、节流管汇失效频繁,极易诱发溢流、井涌及井喷事故,加剧井控风险,带来安全隐患。为此,依据标准ASTM G76—2013,采用气-固喷嘴冲蚀实验法和空气射流冲蚀实验台,开展了不同入口气压(0.06~0.15 MPa)和冲击角(15°~90°)下节流管汇材料30CrMo合金钢的高速(107~149 m/s)气-固喷嘴冲蚀实验,得到了30CrMo合金钢在不同实验条件下的冲蚀速率,创建了适用于高速固体颗粒冲击的30CrMo合金钢冲蚀速率方程;依据冲蚀实验结果,构建了适用于高速可压缩流动的最佳颗粒运动模型;结合离散相模型和气-固两相耦合计算方法,建立了“缩径管-喷嘴-冲蚀腔”三维CFD冲蚀模型,开展了节流管汇材料30CrMo合金钢在不同冲击角和入口气压下的气-固喷嘴冲蚀模拟,揭示了流场分布特征和颗粒运动轨迹、冲击速度分布和滑移特征,并通过实验验证了模拟结果的准确性及可靠性。 展开更多
关键词 高压高产气井 节流管汇 气-固喷嘴冲蚀 CFD冲蚀模型 冲蚀速率
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基于纳米压痕实验的藻白云岩力学参数跨尺度评价方法
5
作者 李皋 上官自然 +4 位作者 杨旭 李红涛 冯佳歆 李明昊 李泽 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期124-135,共12页
碳酸盐岩储层经历了复杂的沉积、成岩和构造作用,内部发育着不同尺度的孔、洞、缝结构,往往表现出强烈的非均质性,常规力学实验难以全面评估其内部结构对岩石力学参数的影响。为此,以四川盆地震旦系灯影组灯四段藻白云岩为例,利用微米C... 碳酸盐岩储层经历了复杂的沉积、成岩和构造作用,内部发育着不同尺度的孔、洞、缝结构,往往表现出强烈的非均质性,常规力学实验难以全面评估其内部结构对岩石力学参数的影响。为此,以四川盆地震旦系灯影组灯四段藻白云岩为例,利用微米CT扫描和纳米压痕实验,系统表征了孔洞、藻凝块及白云石的微观结构特征和力学属性,然后结合均匀化理论提出了一种藻白云岩的岩石力学性质跨尺度评价方法,并揭示了白云石与藻凝块在力学性能上的差异及其对宏观力学参数的影响规律。研究结果表明:①白云石矿物展现出更高的微观强度、更低的塑性变形以及更强的抗裂缝扩展能力,而藻凝块的微观力学参数具有更强的分散性;②白云石与藻凝块在微观层面的弹性模量、硬度及断裂韧性之间呈现良好的线性相关性,通过均匀化方法预测得到的藻白云岩宏观弹性模量和泊松比分别是单轴实验测得值的1.90和1.39倍;③藻白云岩弹性模量随孔洞发育程度增加逐渐降低,其预测范围逐渐收窄,而泊松比与之相反,孔洞纵横比和微裂纹进一步控制宏观力学性质,当孔洞纵横比为0.087~0.202或裂缝线密度为0.30~0.63条/m时,均匀化预测结果与实验值一致。结论认为,该方法不仅避免了传统岩心采集中成本高昂和实验重复性差的问题,还有效降低了传统均匀化方法导致的高估现象,为复杂碳酸盐岩储层的精细力学参数表征提供了新思路,为复杂储层的力学建模与参数预测奠定了理论基础。 展开更多
关键词 纳米压痕 微米CT扫描 藻白云岩 多尺度力学性质 岩石力学 灯四段 均匀化方法
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砂泥岩组合体冲击动力学及破坏特征实验研究
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作者 汪翰林 李皋 +1 位作者 李红涛 王浩 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期41-49,共9页
为深入探究气体钻井作业时钻遇砂泥岩互层时发生井壁失稳的机理,文章采用霍普金森压杆实验系统,开展不同冲击载荷和静载条件下砂泥岩组合体冲击实验,分析砂泥岩组合体动力学特性、能量变化规律以及破坏特征。研究结果表明不同条件下砂... 为深入探究气体钻井作业时钻遇砂泥岩互层时发生井壁失稳的机理,文章采用霍普金森压杆实验系统,开展不同冲击载荷和静载条件下砂泥岩组合体冲击实验,分析砂泥岩组合体动力学特性、能量变化规律以及破坏特征。研究结果表明不同条件下砂泥岩组合体动态应力-应变曲线均存在线弹性、塑性屈服、峰后应力积蓄、破坏卸荷4个阶段,其动态抗压强度随轴压增加呈先增大后减小趋势,与冲击载荷和围压呈线性正相关关系;高冲击载荷下,砂泥岩组合体与压杆的波阻抗匹配效果更好,试样吸收的能量更多,三向静载增大会降低冲击载荷携带的能量进入岩石;砂泥岩组合体破坏主要表现在泥岩,砂岩更多承担能量蓄积与传递功能,冲击载荷对组合体破坏起正向激励作用,三向静载对组合体破坏起约束作用。研究结果有助于进一步认识气体钻井井壁失稳机理,为气体钻井安全作业提供一定的科学依据。 展开更多
关键词 砂泥岩组合体 霍普金森压杆 动力学特性 能量 破坏
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鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气层应力敏感实验
7
作者 李兵 甯冼逸 +4 位作者 朱卫平 陈明君 何朋勃 康毅力 赖哲涵 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第1期30-40,共11页
鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气层致密,孔缝结构复杂,非均质性强,导致应力敏感具有特殊性。选取鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩样品,开展了不同有效应力下的岩心应力敏感实验,明确了储层应力敏感程度,并结合储层岩性和物性特征,揭... 鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩气层致密,孔缝结构复杂,非均质性强,导致应力敏感具有特殊性。选取鄂尔多斯盆地东缘海陆过渡相页岩样品,开展了不同有效应力下的岩心应力敏感实验,明确了储层应力敏感程度,并结合储层岩性和物性特征,揭示了研究区海陆过渡相页岩气层应力敏感机理。研究结果表明,有效应力从3 MPa增大至35 MPa时,人工裂缝、天然裂缝和基块岩心的渗透率分别降低了97.1%、86.8%和50.5%。有效应力卸载过程中,渗透率恢复率分别为21.4%、19.0%和11.6%,表现出显著的应力敏感滞后效应。人工裂缝、天然裂缝和基块页岩的应力敏感系数分别为0.65、0.58和0.19,应力敏感程度分别为强~中等偏强、强~中等偏弱和弱,表明研究区页岩多尺度孔缝结构的应力敏感显著。海陆过渡相页岩矿物组分、裂缝发育程度和孔隙结构是应力敏感损害的主控因素,建议制定保护储层的采气工艺制度,通过控压生产,保障气井高产和稳产。 展开更多
关键词 页岩气 海陆过渡相 应力敏感 渗透率 裂缝 鄂尔多斯盆地东缘
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深层超深层油气钻井提速研究与展望
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作者 祝效华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1-9,共9页
提高钻速、井下复杂防控、提高油气钻遇率是深层超深层油气钻井面临的3大问题。围绕这3大问题,“十二五”以来,中国在旋转导向、精细控压、高效PDC钻头及提速钻具、承压堵漏等技术方面取得重要进展,钻成了一批8000 m左右的超深井。聚焦... 提高钻速、井下复杂防控、提高油气钻遇率是深层超深层油气钻井面临的3大问题。围绕这3大问题,“十二五”以来,中国在旋转导向、精细控压、高效PDC钻头及提速钻具、承压堵漏等技术方面取得重要进展,钻成了一批8000 m左右的超深井。聚焦钻井提速,总结近年来在钻柱动力学、高效破岩和辅助提速钻具方面的研究进展,主要包括:回顾了国内外钻柱动力学理论发展历程,探讨了钻柱振动与屈曲以及动态摩阻扭矩评价方法;聚焦深部硬岩塑脆性临界高效破岩理论,总结了基于塑脆性临界破碎的钻头选型与优化设计方法;系统介绍了基于冲击加速裂纹扩展和振荡减阻等视角研制的系列提速钻具和基于CAE数值计算的相关分析评价方法;以及总结分析了基于能量高效传递与高效利用的综合提速方法;并提出了加大井下动力钻具攻关和开展新型破岩方式的研究建议。研究工作对提高深难钻地层和超深层复杂结构井的钻井速度有一定参考价值。 展开更多
关键词 深层超深层 提高钻速 钻柱动力学 塑脆性临界高效破碎 提速钻具
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可解释机器学习在油气领域人工智能中的研究进展与应用展望 被引量:8
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作者 闵超 文国权 +2 位作者 李小刚 赵大志 李昆成 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期114-126,共13页
人工智能作为战略性新兴产业及新质生产力正迅速地渗透入油气领域,并有望成为行业发展的新引擎和制高点。“黑盒”的机器学习模型缺乏透明度和可解释性,导致现有机器学习方法在油气领域的认可度和信任度不高,制约了以机器学习为核心的... 人工智能作为战略性新兴产业及新质生产力正迅速地渗透入油气领域,并有望成为行业发展的新引擎和制高点。“黑盒”的机器学习模型缺乏透明度和可解释性,导致现有机器学习方法在油气领域的认可度和信任度不高,制约了以机器学习为核心的人工智能在油气田中的融合和发展。为此,系统介绍了可解释机器学习方法在油气田勘探开发过程的研究现状,阐述了机器学习模型的可解释性是促进油气领域人工智能大规模应用的关键,以及事后可解释方法在油气机器学习方法上的局限性,并对技术的应用进行了展望。研究结果表明:(1)利用Shapley加性解释(SHAP)和模型无关局部解释(LIME)等事后可解释方法进行煤层气产能主控因素实例验证,指出了可解释的油气田特征指标还不足以完全指导可解释模型的构建和分析,需要基于本质可解释思路建立符合油气田勘探开发自身特点的本质可解释机器学习方法;(2)利用机理模型、因果推断和反事实解释等本质可解释方法,分析油气田数据和模型参数之间的因果关系,构建了本质可解释机器学习方法;(3)选取典型煤层气压裂数据进行产能预测实例验证,发现因果推断能有效挖掘地质参数、施工参数和产能之间的本质关系,且基于因果关系建立的机器学习模型可以实现预测泛化性能提升。结论认为,基于事后可解释和本质可解释机器学习方法不仅是未来油气领域人工智能发展的必然趋势,而且是解决人工智能在油气领域现场落地的“瓶颈”问题及关键技术。 展开更多
关键词 油气田勘探开发 人工智能 机器学习 可解释机器学习 事后可解释 本质可解释
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基于深度学习模型的油气管道焊缝缺陷智能识别 被引量:6
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作者 罗仁泽 王磊 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期199-208,共10页
焊接技术在油气管道连接时广泛应用,确保焊缝区域可靠是保障油气管道安全运行的关键。受工艺和技术制约,油气管道焊接过程中可能出现不同类型的焊缝缺陷。针对油气管道焊缝部分缺陷尺寸小、缺陷与背景差异性较小导致焊缝缺陷识别效果不... 焊接技术在油气管道连接时广泛应用,确保焊缝区域可靠是保障油气管道安全运行的关键。受工艺和技术制约,油气管道焊接过程中可能出现不同类型的焊缝缺陷。针对油气管道焊缝部分缺陷尺寸小、缺陷与背景差异性较小导致焊缝缺陷识别效果不理想、人工识别工作量大等问题,提出了基于SCT-ResNet50模型的管道焊缝缺陷智能识别新方法。首先将焊缝区域图像输入特征提取网络;然后在特征提取的浅层使用SCC(Spatial Channel Context)进行局部空间和通道信息融合,在特征提取较深的层次使用ECA-MHSA(Efficient Channel Attention-Multi-Head Self-Attention)来捕捉长程依赖和上下文信息;最后通过全连接层和Softmax得到最终的缺陷识别结果。研究结果表明:(1)该新方法在油气管道X射线图像焊缝缺陷数据集上缺陷识别准确率达到98.28%;(2)相较于ResNet50、VGG16、DenseNet121、MobileNetv3和EfficientNetv2分类方法,其准确率分别提高了3.05%、46.05%、28.99%、15.95%和18.84%;(3)在缺陷尺寸小、缺陷和背景差异较小的场景下,该新方法在油气管道焊缝缺陷识别中具有更高的准确率。结论认为,该新方法的优势在于结合SCC模块与ECA-MHSA模块学习图像的局部信息和全局信息,能较好解决油气管道焊缝缺陷分类效果不理想的问题,为保障油气管道安全运输提供了技术支撑。 展开更多
关键词 深度学习 图像处理 油气管道焊缝 缺陷智能识别 注意力机制
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基于模糊评判决策的天然气驱油藏开发效果评价 被引量:4
11
作者 胡书勇 郑冰洋 阴艳芳 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期105-114,共10页
注天然气提高采收率有着良好的应用前景,但目前针对天然气驱油藏缺乏相对应的开发效果评价指标体系及标准,无法对开发效果进行正确、客观、科学的评价。根据油田开发行业标准、水驱和CO_(2)混相驱开发效果评价指标体系,筛选出了评价天... 注天然气提高采收率有着良好的应用前景,但目前针对天然气驱油藏缺乏相对应的开发效果评价指标体系及标准,无法对开发效果进行正确、客观、科学的评价。根据油田开发行业标准、水驱和CO_(2)混相驱开发效果评价指标体系,筛选出了评价天然气驱油藏开发效果的10项评价指标:采收率提高幅度、换油率、增产倍比、储量动用程度、储量控制程度、压力保持水平、存气率、气油比增长倍数、阶段注采比及注气时机。结合W天然气驱油藏的地质特征、生产动态以及注气开发特点,建立了天然气驱开发效果评价指标体系及评价标准。应用层次分析法、模糊变换原理和最大隶属度原则建立了基于模糊综合评判决策的天然气驱油藏开发效果评价方法,将传统的单指标、定性开发效果评价转化为多因素、定量的开发效果评价。应用实例表明,该天然气驱开发效果评价指标体系及评价方法具有可行性和有效性,对同类型天然气驱油藏开发效果的评价具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 天然气驱油藏 开发效果评价 评价指标体系 层次分析法 模糊评判决策
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基于自吸实验的页岩有效渗透率确定方法
12
作者 曾凡辉 蒋静 +2 位作者 马健 郭建春 穆轲帆 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2024年第6期129-136,共8页
有效渗透率是表征页岩储层特征的关键参数之一。针对致密页岩储层通过常规流动实验获取有效渗透率受到极大限制这一难题,开展了基于自吸实验预测岩石有效渗透率方法的研究。研究中首先通过开展页岩自吸实验获取自吸能力系数,综合考虑页... 有效渗透率是表征页岩储层特征的关键参数之一。针对致密页岩储层通过常规流动实验获取有效渗透率受到极大限制这一难题,开展了基于自吸实验预测岩石有效渗透率方法的研究。研究中首先通过开展页岩自吸实验获取自吸能力系数,综合考虑页岩渗透压、迂曲度、动态毛管力等因素,建立基于自吸能力系数的储层有效渗透率预测方法。结果表明,建立的有效渗透率预测方法考虑因素全面、需要参数较少、计算过程清晰,更符合地层真实情况;渗透压、迂曲度对有效渗透率有明显影响,忽略渗透压将导致有效渗透率结果偏大,不考虑迂曲度导致有效渗透率预测结果偏小,为有效、快速评价页岩储层有效渗透率提供一种新途径。 展开更多
关键词 页岩储层 自吸实验 渗透压 动态毛管力 自吸能力系数 有效渗透率
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三气合采固态流化气举分层调控工具设计与实验
13
作者 唐洋 张玉林 +1 位作者 付强 王国荣 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期94-104,共11页
三气合采是实现海域天然气水合物(以下简称水合物)早期商业性开发的有效途径之一,但现有海洋油气井下配产工具无法实现对三气合采中各层位产出天然气压力及流量的分层与精细调控,无法满足三气合采中高效气举助排固态流化水合物浆液的需... 三气合采是实现海域天然气水合物(以下简称水合物)早期商业性开发的有效途径之一,但现有海洋油气井下配产工具无法实现对三气合采中各层位产出天然气压力及流量的分层与精细调控,无法满足三气合采中高效气举助排固态流化水合物浆液的需求。为此,针对井下配产工具难以满足该工艺中对不同层位天然气进行分层调控的需求问题,提出了一种水合物固态流化气举分层调控工程实施方案,发明了一种采用笼套段与固定油嘴组成的二级节流结构的井下分层调控工具,可实现根据生产需求通过调节分层调控工具阀芯模块对天然气压力、流量的精确调控。研究结果表明:①井下分层调控工具阀芯模块采用笼套端与固定油嘴组成的多级节流结构,具有降压性能好和降温幅度适中的优点;②随着出口压力的增大,出口气体质量流量在13.0 kg/s的小范围内波动,当出口压力达到13 MPa,阀芯内部天然气最低温度低于水合物生成温度阈值;③随着阀芯开度变化,阀芯内部气体质量流量和体积流量变化接近线性变化,调控工具能够在高压环境下实现对天然气流量的精细调控。结论认为,发明的井下分层调控工具能够满足对天然气流量进行线性精细调控的需求,满足了三气合采中对固态流化水合物浆液高效气举助排的技术需求,并可为我国实现水合物商业化开发提供工程技术装备的支撑。 展开更多
关键词 海洋油气井 天然气水合物 三气合采 分层调控 调控工具
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非常规油气井压裂过程中水泥环完整性实验评价 被引量:4
14
作者 关志刚 邓宽海 +2 位作者 吴彦先 林志伟 林元华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期121-132,共12页
非常规油气井大规模压裂使水泥环处于极端服役环境,极易导致水泥环屏障失效,而避免水泥屏障失效的关键在于弄清压裂诱导的交变压力下水泥环完整性失效机理。因此,采用自主研发的实验装置模拟井筒环境开展了全尺寸“生产套管普通(高强度... 非常规油气井大规模压裂使水泥环处于极端服役环境,极易导致水泥环屏障失效,而避免水泥屏障失效的关键在于弄清压裂诱导的交变压力下水泥环完整性失效机理。因此,采用自主研发的实验装置模拟井筒环境开展了全尺寸“生产套管普通(高强度)水泥环技术套管”两种组合体在交变压力下的密封性能和界面力学性能测试及评价,利用密封失效循环次数和界面胶结强度分别表征了水泥环密封性能和界面力学性能,获取了普通水泥环在4种交变压力(0↗30↘0,0↗50↘0,0↗60↘0和0↗70↘0 MPa)、高强度水泥环在5种交变压力(0↗30↘0,0↗50↘0,0↗60↘0,0↗70↘0和0↗80↘0 MPa)下的完整性实验结果,分析了交变压力峰值及循环次数对水泥环完整性的影响规律,揭示了水泥环完整性在交变压力作用下的失效机理及过程,明确了水泥环密封性能和界面力学性能之间的相关性,发现了高强度水泥环耐交变压力的密封/抗窜能力及界面力学性能均明显优于普通水泥环。研究成果可为非常规油气井水泥浆体系的优选及压裂施工参数的优化提供重要依据。 展开更多
关键词 交变压力 水泥环完整性 实物实验 非常规油气井 大规模压裂
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基于嵌入式离散裂缝模型的页岩气开发参数优化 被引量:1
15
作者 徐颖洁 陈玉林 +4 位作者 何封 秦佳正 汤勇 段胜才 何佑伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期105-115,共11页
四川盆地威远页岩气区是国家级页岩气示范区的重要战场,目前已取得良好的规模效益开发,但随着商业化开采规模不断增大,水平井井距不断缩短、压裂级数和用液量不断增加,导致多井缝网复杂,生产上表现出了产量递减快、井间干扰严重等特点... 四川盆地威远页岩气区是国家级页岩气示范区的重要战场,目前已取得良好的规模效益开发,但随着商业化开采规模不断增大,水平井井距不断缩短、压裂级数和用液量不断增加,导致多井缝网复杂,生产上表现出了产量递减快、井间干扰严重等特点。为实现页岩气单井高产稳产以及页岩气的规模有效开发,亟须开展优化威远页岩气区开发参数研究。为此,基于该区不同区域地质特征,采用嵌入式离散裂缝模型精确刻画与表征了威远页岩气区的复杂缝网,并开展该区块页岩气藏4类典型分区的井距、裂缝间距、导流能力、水平井水平段长等开发参数优化研究。研究结果表明:①嵌入式离散裂缝模型可对裂缝进行精确表征,比较适用于页岩气藏开发过程中与裂缝相关的参数优化;②最优井距与区块孔渗呈正相关关系,裂缝半长越长,最优井距越大;③降低裂缝间距可增加压裂裂缝的总长度,从而有效提高页岩气产量,开发过程中应在保证缝间干扰较小的情况下,尽可能降低裂缝间距;④相同地质条件下,优化页岩气井间井距后,不同裂缝半长下导流能力对产气量的影响趋势基本相同;⑤水平井段长越长,产气量越高。结论认为,研究结果可为科学编制页岩气开发方案和压裂方案提供技术依据,对于提高页岩气采收率具有重要借鉴和参考意义。 展开更多
关键词 四川盆地 威远 页岩气 开发参数优化 嵌入式离散裂缝模型 数值模拟
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“双碳”背景下中国氢能发展回顾、面临挑战及建议 被引量:4
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作者 张智 许宝进 +1 位作者 梁斌 赵苑瑾 《天然气工业》 北大核心 2025年第4期179-192,共14页
在“双碳”战略背景下,中国能源多元化和清洁化发展步伐加快推进,氢能与低碳能源体系相结合将成为中国能源转型的“动力引擎”。为了推动氢能在中国的快速发展,基于氢能在“双碳”目标中扮演的重要角色,调研了国内外氢能产业发展现状,... 在“双碳”战略背景下,中国能源多元化和清洁化发展步伐加快推进,氢能与低碳能源体系相结合将成为中国能源转型的“动力引擎”。为了推动氢能在中国的快速发展,基于氢能在“双碳”目标中扮演的重要角色,调研了国内外氢能产业发展现状,重点分析了中国氢能国家战略与地区政策,指出了氢能行业发展前景、存在的挑战以及相关建议。研究结果表明:①中国氢能产业市场需求持续增长,然而用氢成本依然居高不下,成为制约产业规模化发展的关键因素之一。②在氢能产业链中,“制、储、运、用”各环节的底层技术尚未完全成熟,影响了产业协同推进的效率。③氢能基础设施建设存在短板,顶层设计仍需加码;氢能产业安全问题日益凸显,安全监管体系尚不完善。④根据国情提出了4条氢能未来产业发展的相关建议,分别为完善氢能专项政策,加强市场监管机制,落实国家氢能发展规划要求;加快氢能技术攻关,创新驱动氢能全产业链发展;聚焦氢能安全体系,为氢工业全生命周期保驾护航;推动氢能走向全球化,在合作中谋发展。结论认为,“双碳”目标下中国氢能产业未来有望出现星火燎原之势,应多方联动突破氢能产业相关瓶颈,实现从示范应用到商业化的跨越发展,尽快构建清洁、低碳、高效、安全的能源体系,助力“双碳”战略目标的早日实现。 展开更多
关键词 氢能 碳达峰 碳中和 氢战略 发展前景 挑战
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沁水盆地南部高阶煤微孔填充效应及其扩孔-升温-CO_(2)置换解除机制
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作者 郭建春 张涛 +5 位作者 赵志红 陈必武 石延霞 曾杰 卢聪 曾凡辉 《天然气工业》 北大核心 2025年第7期12-23,共12页
沁水盆地南部高煤阶煤层气开发已形成规模化产业格局,但煤层中大量CH_(4)因微孔填充效应导致解吸效率低且难以有效动用,已成为该区煤层气高效开发的瓶颈。为解决微孔填充效应导致的“束缚态”CH_(4)难以动用的关键问题,利用核磁共振与CH... 沁水盆地南部高煤阶煤层气开发已形成规模化产业格局,但煤层中大量CH_(4)因微孔填充效应导致解吸效率低且难以有效动用,已成为该区煤层气高效开发的瓶颈。为解决微孔填充效应导致的“束缚态”CH_(4)难以动用的关键问题,利用核磁共振与CH_(4)、CO_(2)和N_(2)等温吸附实验研究了煤的孔隙分布与吸附特征,通过工业分析和核磁共振碳谱(^(13)C-NMR)表征了煤的分子式(C_(184)H_(123)O_(36)N_(6)),运用巨正则蒙特卡洛方法揭示了不同狭缝开度、温度条件下的吸附/解吸动力学特征,最后明确了狭缝结构中CH_(4)-CO_(2)二元体系竞争吸附机理。研究结果表明:①基质发育纳米孔、微米孔和裂缝,其平均占比分别为87.2%、6.5%和6.3%,CH_(4)和CO_(2)的吸附量分别为18.7 cm^(3)/g和46.3 cm^(3)/g,煤吸附/解吸面积比约为1.9;②明确了高阶煤分子是由苯环/苯酚结构组成的片状结构,包含羧基、不饱和碳链和吡咯等官能团;③当狭缝开度低于2 nm,解吸耗能显著提高且CH_(4)吸附量增加约35.0%,但温度从338 K提高至378 K可减少狭缝中的CH_(4)吸附量约42%,具有线极性的CO_(2)分子与煤分子表面的静电作用和范德华力作用更强;④CO_(2)对CH_(4)的竞争置换作用也可进一步促进CH_(4)脱附,狭缝模型中CH_(4)-CO_(2)二元体系吸附量分别为36.08 m^(3)/t和9.87 m^(3)/t,吸附量同比单一组分分别降低22.07%和64.20%。结论认为,“扩孔-升温-CO_(2)置换”协同的CO_(2)封存-驱替-压裂技术体系能解除高阶煤储层中微孔填充效应,是充分释放CH_(4)的重要技术发展方向,该技术为提高沁水盆地南部高阶煤层气的采收率提供了新思路。 展开更多
关键词 沁水盆地南部 高阶煤 煤层气 CH_(4)解吸 CO_(2)封存 分子模拟 微孔填充 竞争吸附 水力压裂
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致密砂岩气藏气体钻井高效建产的机理分析及展望
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作者 李皋 张毅 +2 位作者 李红涛 孟英峰 杨旭 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期87-95,共9页
气体钻井开发致密砂岩气藏具有避免储层损害的天然优势,然其机理尚不够清晰;致使高效建产存在偶然性。为此,系统性回顾了气体钻井开发致密砂岩气藏的经验与教训,以迪北、川西地区气体钻井开发致密气藏实践为例,基于甲烷浓度、出口湿度... 气体钻井开发致密砂岩气藏具有避免储层损害的天然优势,然其机理尚不够清晰;致使高效建产存在偶然性。为此,系统性回顾了气体钻井开发致密砂岩气藏的经验与教训,以迪北、川西地区气体钻井开发致密气藏实践为例,基于甲烷浓度、出口湿度等随钻监测数据,结合岩屑X射线衍射、测井资料分析高效建产机理。研究发现,高产井产气点井深与砂泥岩岩性界面高度对应,证实了其衍生的缝网系统为主要储气空间和产气通道,是井轨迹的重点穿越目标,未来应加强提高气体钻进安全穿越砂泥岩夹层的能力。受断裂带影响,有水气藏中下部地层水会运移至断层下降盘的上部,因此应以构造高点、断层上升盘为井位部署依据,并结合成藏演化与构造运动历史进行优化。后续还需深入工程地质力学研究,关注岩性界面缝的有效性和有水气藏中气水关系及其影响,同时发展复杂环境下的气体钻完井工艺及工具。 展开更多
关键词 致密砂岩气藏 气体钻井 岩性界面 井位部署 储层保护
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巴彦油田深层高温高密度韧性水泥浆体系构建
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作者 段永强 王秀影 +4 位作者 罗玉财 罗敏 孙德 黄盛 李早元 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第3期368-378,共11页
针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水... 针对巴彦-河套盆地井深6000 m以上的膏盐层,井底循环温度180℃左右,常规的高温高密度水泥浆存在流变性和稳定性差,失水量大,稠化时间难以调控、早期强度发育缓慢等技术难题,急需研发出密度为2.30~2.50 g/cm^(3)的耐盐高温高密度韧性水泥浆体系。针对水泥浆外加剂以“无机纳米颗粒+聚合物弱交联”结构设计制备出降失水剂(LHF)、“强吸附阳离子单体+阴离子单体”制备出缓凝剂(LHR)和“温敏缔合+微交联”结构设计制备出悬浮稳定剂(LHX)分别调控水泥浆的失水量,稠化时间,沉降稳定性;依靠紧密堆积理论,采用Dinger与Funk对Andrease方程进行修正的MAA模型,以铁矿粉为主,GM-1为辅作为加重剂构建密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的高密度水泥浆体系,颗粒之间以滚珠形式相接触,降低摩阻;针对早期水泥石力学性能发展缓慢,分别引入增强剂和增韧剂,从纳米尺度、微米尺度两方面增加水泥石的力学性能:一部分填充孔隙,另一部分充当骨架结构,形成类似于“钢筋混泥土”构型,降低了水泥石的脆性。最终形成密度为2.30、2.40和2.50 g/cm^(3)的水泥浆体系,该体系流变性好,稳定性高,失水量小于50 mL,稠化时间可调。 展开更多
关键词 超深井 高温 水泥石 增韧剂 抗盐 高密度
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气井携液临界气流速计算新模型
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作者 罗程程 李楠 +2 位作者 刘永辉 曹光强 叶长青 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期146-154,共9页
准确预测气井积液时机并提前采取合理排采措施可有效降低积液带来的风险。现有积液预测模型缺乏与气井积液特征对比分析,导致适应性较差。为此,开展了可视化物理模拟实验,分析了不同气流速下液膜流动规律,基于液膜流动特征,定义了新的... 准确预测气井积液时机并提前采取合理排采措施可有效降低积液带来的风险。现有积液预测模型缺乏与气井积液特征对比分析,导致适应性较差。为此,开展了可视化物理模拟实验,分析了不同气流速下液膜流动规律,基于液膜流动特征,定义了新的积液临界点;基于液膜层受力分析,建立了携液临界气流速机理模型。研究结果表明,液膜反转后,液体并不会在井底聚集,而是以液体波动形式向上带液,液膜反转越严重,波动越明显;液膜反转时井筒流动相对稳定,与气井积液时所表现的特征不符,导致其计算携液临界气量值偏大;将液膜层流层向上和向下流动流量相等定义为积液临界点能够更好地捕捉气井积液动态;新模型在不同影响参数条件下均与液膜模型呈现良好的对应关系,在公开发表文献中的实例井数据中预测精度最高。模型能够为气井积液判断提供参考。 展开更多
关键词 积液 Turner模型 液膜模型 可视化实验 携液临界气流速
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