Please wait a minute...

当期目录

    2019年 第41卷 第6期    刊出日期:2019-12-10
    页岩气开发专刊
    页岩气藏压裂水平井线性耦合渗流模型研究
    张烈辉, 崔乾晨, 谢军, 郑健, 李成勇
    2019, 41(6):  1-12.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.13
    摘要 ( 152 )   HTML   PDF (6262KB) ( 752 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为研究页岩基质孔隙中气体低速流动时启动压力梯度对试井的影响、解决页岩气复杂流动机理耦合的困难,提出了一种新的圆柱状三重孔隙页岩基质模型,并与五线性渗流模型结合,建立了表征气体流动过程的多级压裂水平井线性耦合渗流模型;应用Laplace变换、Green函数等方法得到模型的解,利用Stehfest数值反演算法计算并绘制了气井无因次拟压力响应曲线并进行敏感性分析。结果表明,基于新模型的压力响应曲线可划分为七个流动阶段;启动压力梯度主要影响曲线的中晚期阶段,若启动压力梯度越大,则渗流阻力越大、拟压力及其导数值越大;基质渗透率越小,则基质向裂缝系统窜流越困难、边界控制流动阶段发生时间越晚。
    页岩带压渗吸核磁共振响应特征实验研究
    肖文联, 张骏强, 杜洋, 赵金洲, 赵哲军
    2019, 41(6):  13-18.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.12
    摘要 ( 201 )   HTML   PDF (1438KB) ( 566 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为进一步认识页岩气储层岩石中压裂液等外来流体的影响,选择四川某页岩气藏岩样完成了不带压和带压下渗吸核磁共振响应特征实验。结果表明,不带压自发渗吸过程中,岩样的T2谱曲线峰值增加、两翼扩展,从单峰特征变成了双峰特征,表明页岩岩样中的渗吸量随时间的增加不断地增加,并形成了新的孔缝系统,这与扫描电镜实验观察的渗吸前后孔隙结构变化结果一致。带压渗吸过程中,岩样的T2谱曲线表现为单峰特征,且基本上不发生变化;当卸载应力后完成不带压自发渗吸实验时,岩样的T2曲线表现出了与之前不带压自发渗吸实验观察一致的结果,这说明岩样上作用的应力影响页岩的渗吸特征。因此,在页岩渗吸实验评价及应用中应考虑应力敏感性的影响。
    孔隙网络模拟渗流速度对页岩气开采的影响
    郭肖, 杨开睿, 杨宇睿, 贾昊卫
    2019, 41(6):  19-27.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.01
    摘要 ( 139 )   HTML   PDF (1020KB) ( 690 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    孔隙网络模型是预测多孔介质流动特性的有效手段。基于页岩气藏微观孔喉参数建立了随机孔隙网络模型,并模拟了气水两相流动,通过求解模型压力矩阵方程,绘制渗流图像;通过模拟不同速度下的渗流特征,分析了水侵现象、渗流速度对气水两相渗流路径的影响。结果表明,渗流速度与驱替压差呈正相关,在渗流速度大于临界流速vc的驱替过程中,压降梯度对渗流路径起主要影响作用,不同的渗流速度会形成不同的渗流路径,渗流路径符合分形特征;而由于较高渗流速度(大于临界流速vc)会破坏气/水界面稳定性,因此,高渗流速度更利于水侵而降低页岩气产量;若渗流速度小于临界流速vc,气/水界面趋于稳定,促使页岩气大量产出。
    不同润湿性修饰石英吸附甲烷的模拟研究
    汪周华, 赵建飞, 白银, 郭平, 刘煌
    2019, 41(6):  28-34.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.11
    摘要 ( 193 )   HTML   PDF (845KB) ( 528 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    润湿性是油气藏储层岩石的重要基础参数之一,其特征直接影响流体在岩石孔道内的微观分布和宏观分布特征。从微观层面认识页岩气与矿物的相互作用是深入理解页岩气赋存状态的基础。采用分子模拟研究了甲烷在不同石英模型中的吸附行为,考察了不同晶面、亲水与亲油官能团修饰模型对甲烷吸附的影响。研究结论表明,不同晶面模型中,(100)面的吸附量大于其他晶面的吸附量;甲烷在亲油修饰模型中的吸附量大于亲水修饰模型的吸附量;两种修饰模型吸附量均随着压力增加而增加,随温度的升高而减小,且温度对吸附量的影响小于孔径的影响;相同条件下,润湿性修饰模型的吸附量远大于无润湿性修饰模型的吸附量;1 nm修饰模型中甲烷只在壁面处形成吸附层,而2 nm修饰模型中形成多个吸附层。
    高温影响下页岩岩石的声学特性实验研究
    熊健, 黄林林, 刘向君, 周文, 梁利喜
    2019, 41(6):  35-43.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.08.29.02
    摘要 ( 170 )   HTML   PDF (1129KB) ( 516 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以四川盆地龙马溪组页岩为研究对象,研究了高温处理后页岩岩样物理性质的变化规律,讨论了温度对页岩岩石声波特性的影响,同时,也研究了高温影响下页岩岩石动弹性参数的变化规律。研究结果表明,当作用温度低于400℃时,温度对页岩表观颜色和物理性质影响较小,而当作用温度超过400℃时,页岩表观颜色逐渐由黑色变为灰白色,且页岩质量下降快、体积膨胀率上升快,造成页岩密度下降快;随着温度增加,页岩声波速度不断下降,且声波主频不断下降,而页岩声波衰减系数不断增大,且声波衰减系数对页岩热损伤效应的敏感性更强;随着温度增加,页岩损伤因子增大,同时,页岩动态泊松比也呈增大趋势,而页岩动态弹性模量、体积模量、剪切模量呈下降趋势。
    页岩小层水平井对比及其构造三维可视化表征
    欧成华, 杨晓, 梁成钢, 黄毅, 朱海燕
    2019, 41(6):  44-50.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.04
    摘要 ( 135 )   HTML   PDF (2676KB) ( 541 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    页岩气建产区是以平台+水平井的井工厂模式运营的,利用水平井开展页岩小层对比及其结构与构造建模,在目前还是一项亟待攻关的技术难题。在解析页岩小层结构特征基础上,建立了页岩小层分层模式和水平井测井多井三维可视化对比方法,依靠井震结合,实现了页岩小层结构与层面构造的三维建模,形成了井工厂模式下页岩气建产区小层结构与层面构造三维可视化表征新技术。成功完成了四川盆地W页岩气田某典型建产区6个页岩小层分层模式的建立、水平井多井可视化对比,以及页岩小层结构与7个小层层面构造模型的建立。在证实该技术实用性及可靠性的同时,还为研究区后期的精细化生产管理提供了构造模型基础。
    深层脆性页岩水平井裸眼完井井壁稳定性研究
    孟英峰, 刘厚彬, 余安然, 胡永章, 邓元洲
    2019, 41(6):  51-59.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.18.03
    摘要 ( 191 )   HTML   PDF (3789KB) ( 682 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    常规页岩气储层改造工艺为套管射孔与多级压裂改造相结合,施工成本高、周期长,若实施水平井段裸眼完井可一定程度降低成本、缩短周期,但水平裸眼井段井壁稳定是实施裸眼完井的前提条件。通过对威荣地区龙马溪组页岩水理化及力学性能进行实验研究,结合建立的裸眼完井理论模型评价威荣地区页岩水平段裸眼完井井壁稳定性。结果表明,龙马溪组页岩为脆性层理页岩,岩体较为致密,力学强度高,力学各向异性明显;现场油基、水基钻井液对岩石膨胀性能及力学性能的改变不明显,现场所用钻井液与该地层配伍程度高;井眼轨迹、层理缝走向、力学各向异性等可对裸眼井段稳定性产生影响,致使不同方向井筒内应力差异明显,沿最小水平主应力方向钻水平井井壁稳定性最好,完井工况下井壁坍塌压力当量密度在1.26 g/cm3,完井投产初期井壁存在轻微崩落掉块,但崩落范围小于30 °,判断认为威荣区块龙马溪组页岩地层可考虑采用水平井裸眼完井方式。
    川西硬脆性页岩力学特征及井壁稳定性研究
    刘厚彬, 崔帅, 孟英峰, 吴双, 吴坷
    2019, 41(6):  60-67.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.10
    摘要 ( 480 )   HTML   PDF (2281KB) ( 526 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    在硬脆性页岩地层钻井过程中井壁失稳现象频发,严重阻碍了现场钻井作业的进程。针对小塘子组页岩钻进过程中发生的井下垮塌现象,通过开展系统室内实验测试,并结合实验数据建立的理论模型,评价分析小塘子组页岩地层的井壁稳定情况。结果显示,小塘子组页岩属于典型的硬脆性页岩,层理缝发育,在外力或高应力环境下可以产生张性裂缝;钻井液浸泡效应可降低小塘子组页岩地层力学强度,层理走向及力学弱面效应对小塘子组页岩力学性能影响明显;裂缝走向、井眼轨迹及井壁渗流场影响小塘子组页岩地层井壁稳定性,当裂缝面与井眼轴线之间夹角满足一定关系,井壁岩石容易沿裂缝面发生滑移垮塌。
    页岩气水平井油井水泥的原位增韧技术研究
    程小伟, 张高寅, 马志超, 李斌, 辜涛
    2019, 41(6):  68-74.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.07
    摘要 ( 190 )   HTML   PDF (1681KB) ( 624 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对页岩气水平井开发过程中油井水泥作为一种非均质多孔脆性复合材料,难以承受大型水力压裂带来的非均质载荷,导致水泥环的力学完整性失效破坏问题,开展了油井水泥原位增韧技术研究。研究中采用了固相烧结法和球形重淬技术,获得了微晶铁铝酸钙(MB)作为原位增韧材料。研究结果表明,制备的原位增韧材料在提升力学性能的基础上降低了水泥石的弹性模量,养护7 d后的抗压强度可达24 MPa,抗拉强度提升50%,弹性模量降至5.55 GPa。微晶铁铝酸钙的增韧机制为:“裂纹偏转”、“裂纹终止”、“消耗断裂能”。该研究的开展对满足以页岩气开采条件下的油井水泥服役要求,延长页岩气井寿命,增加页岩气产能具有重要意义。
    页岩气水平井重复压裂关键技术进展及启示
    杨兆中, 李扬, 李小刚, 李成勇
    2019, 41(6):  75-86.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.10.15.05
    摘要 ( 240 )   HTML   PDF (1168KB) ( 946 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    由于页岩气水平井初始增产措施的种种不利因素,产量达不到预期,加之目前低迷的油价背景,页岩气水平井重复压裂技术越来越受到页岩气资源开发的关注。随着压裂技术的不断发展,许多页岩气区块已经成功实施了这一技术,以提高生产率,并增加页岩气井的最终采收率。综述了页岩气水平井重复压裂优化选井的程序,并讨论了关键工艺技术和监测分析技术,最后,结合目前不同技术的研究现状,对今后页岩气水平井重复压裂技术的研究方向进行了展望,提出了结合“大数据”技术选井、套损变形井柔性修复、基于损伤力学的裂缝监测以及新型材料的压裂液和支撑剂等技术攻关的建议。中国页岩气资源潜力巨大,加速形成适合中国页岩气水平井重复压裂配套技术,会对未来中国页岩气商业开发起到促进作用。
    页岩气水平井井壁裂缝起裂力学行为研究
    马天寿, 彭念, 陈平, 邓智中
    2019, 41(6):  87-99.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.05
    摘要 ( 152 )   HTML   PDF (1458KB) ( 562 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了弄清层状页岩各向异性对井壁裂缝起裂力学行为的影响,以四川盆地下志留系龙马溪页岩为研究对象,开展了不同角度下页岩单轴压缩和巴西劈裂实验,明确了页岩弹性和抗张强度各向异性特征,建立了考虑页岩各向异性的水平井井壁裂缝起裂力学模型,并分析了不同因素影响下井壁裂缝起裂规律。结果表明:弹性模量各向异性、地应力比值、抗张强度各向异性和孔隙压力对裂缝起裂压力影响显著,而泊松比各向异性影响较小;弹性模量各向异性、地应力比值对裂缝起裂位置和起裂倾角影响显著,而泊松比各向异性、抗张强度各向异性和孔隙压力的影响较小;井壁裂缝起裂力学行为与井眼方位密切相关,当井眼方位靠近最大或最小水平主应力方向时,井壁裂缝起裂力学行为差异随井眼方位的变化较小;当井眼方位同时远离最大和最小水平主应力方向时,井壁裂缝起裂力学行为差异随井眼方位的变化较大。研究结果可为页岩气水平井钻井井漏预防和水力压裂设计提供理论依据和参考。
    页岩气低伤害超临界CO2凝胶压裂液研究
    周明, 廖茂, 韩宏昌, 肖阳, 李辰
    2019, 41(6):  100-105.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.07
    摘要 ( 185 )   HTML   PDF (1606KB) ( 370 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对常规水压裂液会对页岩造成伤害,容易产生水锁,不易返排,还造成水资源消耗和污染环境等问题,制备了低伤害二氧化碳凝胶压裂液。将自备的F2EU和F4EU增稠剂加入到超临界CO2基液中,探究两种增稠剂的加入量对CO2凝胶压裂液黏度的影响,综合考虑成本与效果,优选了2%的F4EU增稠剂,可将CO2的黏度增至15.4 mPa·s。研究了温度、压力以及剪切速率对凝胶压裂液黏度的影响。实验结果表明,随着温度升高黏度总体降低,但中间出现一个短暂升高阶段;随着压力上升压裂液黏度增加;随着剪切速率的增加压裂液黏度下降,属于一种典型的剪切变稀的假塑性流体。F4EU超临界CO2凝胶压裂液的平均伤害率为1.39%,远远小于常规压裂液对岩芯的伤害率。实验表明,F4EU超临界CO2凝胶压裂液在页岩气压裂开采中具有良好的应用前景。
    考虑氧化作用的富有机质页岩吸附水量
    游利军, 徐洁明, 康毅力, 程秋洋, 周洋
    2019, 41(6):  106-116.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.08
    摘要 ( 171 )   HTML   PDF (1460KB) ( 458 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    页岩气井大型水力压裂后压裂液返排率普遍较低,滞留压裂液可能诱发页岩产生裂缝,但在水力裂缝与天然裂缝中占据有效气体传输通道,影响压裂效果。选取四川盆地龙马溪组典型富有机质页岩,采用填砂管与粒状页岩模拟体积改造的页岩气层,开展了蒸馏水与氧化液体积改造后页岩气层吸附水量的对比实验,明确了氧化对压裂液渗吸分散到裂缝附近基块孔隙的作用与机理。结果表明,与蒸馏水相比,氧化作用可以增强页岩渗吸分散水相作用,降低页岩孔隙空间内的自由水量,增加页岩吸附水量;富有机质页岩氧化作用消耗有机质,分解有机黏土复合体,裂缝与孔喉壁面更多的黏土矿物接触压裂液,增加黏土矿物吸附水量,降低裂缝面及基块孔隙含水饱和度,释放渗流空间。建议根据具体工程地质特征,优选氧化性流体的加入时间及用量,充分发挥滞留氧化性压裂液的造缝能力,促进压裂液渗吸分散,实现压裂液少返排或零返排,增大气体在裂缝中有效渗流通道。
    考虑应力敏感和水力裂缝方位角的页岩产能模型
    李勇明, 骆昂, 吴磊, 伊向艺
    2019, 41(6):  117-123.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.02
    摘要 ( 155 )   HTML   PDF (497KB) ( 581 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    产能预测对页岩气的高效合理开发有着重要的作用,而目前国内外对于页岩气分段压裂水平井产能的研究没有同时考虑到天然裂缝应力敏感和水力裂缝形态及渗流特征对产能的影响。为此,根据双重介质渗流理论,综合考虑了页岩储层的吸附解吸、扩散运移、天然裂缝的应力敏感效应,建立了页岩储层渗流模型;同时考虑水力裂缝的有限导流能力、裂缝方位角等因素,利用点源函数方法将裂缝离散,之后叠加建立水力裂缝模型,最后将两种模型耦合得到页岩气藏压力水平井不稳定渗流模型和产能模型。根据已建立的页岩气压裂水平井产能模型,编程计算出产能特征曲线;通过对比模拟结果分析出,与实例类似的页岩气压裂水平井的最优水力裂缝导流能为15~18 D·cm,最优缝长分布方式为外高内低的U型,最优水力裂缝间距分布为等间距分布;模拟结果与页岩气井的现场数据的对比,也验证了该模型的准确性。该研究对页岩气开发有着重要的指导意义。
    页岩气井EUR快速评价新方法
    赵玉龙, 梁洪彬, 井翠, 商绍芬, 李成勇
    2019, 41(6):  124-131.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.09
    摘要 ( 178 )   HTML   PDF (1582KB) ( 639 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    页岩气井通常采用控压进行生产,这既可降低储层应力敏感效应,又可改善气井生产效果,提高气井最终可采储量(EUR)。同时,频繁变更工作制度又会导致气井生产数据波动剧烈,给准确预测气井EUR带来了新的挑战。因此,通过对现有气井生产数据处理方法的综合分析,首先,开展了变工作制度下波动数据降噪方法的研究,结果表明双对数坐标系下的压力规整化产量-物质平衡时间图版能使波动数据得到有效的收敛;然后,基于降噪处理后的数据形态特征,建立了页岩气井EUR评价新模型,提出了一套页岩气井EUR评价新方法。实例分析表明,新方法与经典方法的评价结果相近,确保了新方法的可靠性;同时,新方法操作更简便,计算更高效,避免了经典方法中参数多、拟合难的问题,可更加快速地完成页岩气井EUR评价。
    页岩气藏压裂井产能评价及分析
    胡德高, 郭肖, 郑爱维, 舒志国, 张柏桥
    2019, 41(6):  132-138.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.11.17.01
    摘要 ( 160 )   HTML   PDF (1555KB) ( 569 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    页岩气储存在自生自储的纳米级孔隙中,压裂成为页岩气开发的重要技术。在考虑了多尺度非达西渗流机理的基础上,建立了多种流态多尺度渗流模型,求出考虑有限裂缝流动的页岩气藏压裂井稳态产能方程,在该模型中充分考虑了孔隙尺寸对Knudsen扩散系数的影响,并探索了滑脱现象、Knudsen扩散系数DK、渗透率K、裂缝半长Lf、裂缝穿透比Lf/Re与裂缝流动能力Kf·Wf对压裂井产能的影响规律。研究结果表明,渗透率修正因子ξ对产能的影响较大,以多尺度渗流模型确定的页岩气压裂井产能与实际生产数据非常稳合。当井底流压<15 MPa时,滑脱效应对压裂井产能的影响开始增强,并且随着滑脱因子增加,压裂井的产能随之增加;岩芯渗透率越低,Knudsen扩散系数DK和滑脱效应对产能影响越大。
    考虑次生裂缝的页岩气藏有限导流缝网模型
    方全堂, 李政澜, 段永刚, 魏明强, 张羽翼
    2019, 41(6):  139-145.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.06
    摘要 ( 169 )   HTML   PDF (763KB) ( 487 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    为了考虑次生裂缝对页岩气井压力响应特征的影响,建立了耦合多重运移机制的页岩气藏有限导流缝网流动模型,并开展了压力动态特征的研究。首先,通过Laplace空间源函数、局部坐标转换及叠加原理得到耦合吸附解吸、扩散、渗流的气藏解析解。然后,基于有限差分方法及交汇单元流量分配变换,推导得到裂缝单元的数值解。耦合气藏及裂缝两部分的流动,半解析计算求解得到了考虑次生裂缝影响的压力响应曲线,并对次生裂缝组数、导流能力、裂缝角度等反映次生裂缝特征的参数进行了敏感性分析。结果表明,该模型存在10个典型流动阶段,能有效表征次生裂缝对曲线形态的影响,对页岩气压力动态特征的研究具有重要指导意义。
    页岩气井环空带压安全风险定量评价方法研究
    曾德智, 喻智明, 何奇垚, 刘乔平, 施太和
    2019, 41(6):  146-154.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.18.01
    摘要 ( 166 )   HTML   PDF (1557KB) ( 564 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    针对页岩气开发过程中井筒完整性失效引发的环空带压问题,开展了页岩气井井筒环空带压安全风险定量评估研究。基于模糊综合评判理论,充分考虑页岩气井的井筒实体屏障、流体屏障、运行管理等实际情况,建立了以环空压力、固井质量和地层完整性3个关键风险指标为依据的页岩气环空带压井安全风险评估方法,在某页岩气田进行了应用,对19口环空带压井的风险值和风险度进行了定量评估,并根据风险评价结果,从环空最大许可带压值确定、环空带压诊断、环空带压监测管理等方面给出了一套页岩气井环空带压安全管控推荐作法,研究成果为页岩气井的安全生产提供了重要的技术指导。
    页岩气井环空带压临界控制值计算方法
    张智, 丁剑, 赵苑瑾, 邓虎, 卢齐
    2019, 41(6):  155-164.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.10.23.01
    摘要 ( 137 )   HTML   PDF (3298KB) ( 578 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    页岩气井由于大规模压裂导致井筒完整性破坏而引起大量环空带压问题,严重影响页岩气井的安全生产。针对页岩气井环空带压问题,基于API RP 90-2环空带压临界控制值计算方法,考虑页岩气井储层压力、产量变化、腐蚀以及磨损等因素,分析实际生产中环空各组件承压能力随服役时间的变化情况,建立了页岩气井环空带压临界控制值计算方法及环空带压控制图版,并进行了实例计算。研究结果表明,页岩气井环空带压临界控制值在服役早期主要受井口装置、技术套管承压能力影响,到服役后期时,随着腐蚀及地层压力降低,主要受油管薄弱点抗外挤强度影响,且随服役时间、腐蚀速率增加而不断降低,当环空带压控制值小于地层压力时,需要对环空压力值进行监测并采取相应措施,以保证现场安全生产。
    深层页岩气水平井井筒瞬态温度场研究与应用
    付建红, 苏昱, 姜伟, 钟成旭, 李郑涛
    2019, 41(6):  165-173.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.17.09
    摘要 ( 213 )   HTML   PDF (1265KB) ( 667 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    深层页岩气水平井钻井过程井筒瞬态循环温度对旋转导向工具的选择具有重要作用。基于井筒与地层间的对流换热机理及能量守恒原理,建立了井筒瞬态温度场模型;分析了循环时间、排量、水平段长度和入口温度对井筒瞬态温度的影响;优选了页岩气水平井轨迹控制方法,提出了降低井底循环温度的工程措施。结果表明,上部井段环空钻井液循环温度随循环时间和排量的增加而增加,而下部井段环空钻井液循环温度反而降低;随着水平段长度增加,环空钻井液循环温度增加,水平段越长,循环降温效果越低;随着钻井液入口温度增加,钻井液出口温度增加,下部井段环空钻井液循环温度随入口温度的变化较小。当垂深超过4 000 m后,水平段较短时,可采用旋转导向钻井工具;水平段较长,井底循环温度高于135℃后,推荐采用螺杆配LWD测量工具。采用增加循环时间、排量及边循环边下钻的方式可降低井底循环温度,以确保旋转导向工具和LWD工具处于安全工作温度内。
    页岩气超高压往复泵工作腔压力测试与分析
    王国荣, 王腾, 李蓉, 王斐
    2019, 41(6):  174-180.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.09.16.08
    摘要 ( 151 )   HTML   PDF (538KB) ( 496 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    以用于页岩气水平井压裂的超高压往复泵为研究对象,为探索提高泵工作性能及可靠性的解决思路,开展了泵工作腔内压力变化规律及基本特征的分析研究。根据力学基础理论,定性地分析了泵阀开启、关闭时刻点的工作腔内压力变化。搭建了全尺寸超高压往复泵工作腔压力测试台架,获得了4种柱塞冲次和5种排出管汇压力下的泵腔压力变化曲线。实验结果表明,排液冲程中柱塞冲次和排出管汇压力对工作腔压力降低的滞后时间具有显著影响,工作腔压力在临近峰值的高压区间内会产生“M”型压力冲击特征,对此特征的分析将为进一步分析阀箱内壁疲劳失效原因、优化泵阀运动机理提供解决思路及实验依据。
    棒状柱塞结构优化模拟
    刘永辉, 黄麒钧, 杜竞, 马洪奎, 许鸷宇
    2019, 41(6):  181-186.  DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2019.10.24.01
    摘要 ( 165 )   HTML   PDF (1952KB) ( 542 )  
    参考文献 | 相关文章 | 计量指标
    柱塞气举是页岩气压裂液返排的关键技术之一。为了进一步提高棒状柱塞举液密封效果,利用Fluent软件建立单一流道的二维几何模型,采用湍流模型模拟棒状柱塞运行时凹形槽内流场情况,优选槽型(正直角梯形、等腰梯形、反等腰梯形、反直角梯形和矩形),对比分析不同槽深和槽宽时的流场情况,并开展优化后棒状柱塞与常用衬垫式柱塞对比物理模拟实验。结果表明,柱塞运行时在凹槽中心有一个低速区,在该低速区会不断产生干扰流体正常流动的涡流,从而使整体流速降低以达到密封的效果;在对比槽型中,正直角梯形槽的密封效果最好;现场常用参数范围内,随槽宽、槽深增大,密封效果变强(槽宽20 mm、槽深6 mm时最优),且槽宽对柱塞密封性的影响大于槽深。物理模拟实验证实,相同条件下优化后的棒状柱塞在小气量情况下举液效果优于常用衬垫式柱塞。本研究结合CFD建立了可靠物理模型,且优化后棒状柱塞举液效果较好,对现场实际应用有指导作用。
    总目次
    总目次
    2019, 41(6):  187-194. 
    摘要 ( 145 )   HTML   PDF (432KB) ( 397 )  
    相关文章 | 计量指标