邛崃1井氮气钻井事故分析(Ⅰ)——构成事故的重要事件

位于四川盆地西部的邛崃1井在侏罗系沙溪庙组地层实施氮气钻井时发生了恶性井喷爆燃事故,这是发生在我国的第一起氮气钻井事故,对尚处于起步阶段的气体钻井技术的发展产生了很大的负面影响,并已经导致了气体钻井应用的大幅度减少。因此,对该次事故进行系统分析并形成正确的认识将是恢复气体钻井技术良性发展的紧迫需要。为此,首先证明了地层产气量过大并非该井事故的根本原因,然后推测了构成事故的重要事件;首次发现气体钻井钻穿裂缝性气层时由于岩石突然爆碎而引发的岩石和天然气猛烈喷出的现象,并将这种现象命名为气体钻井中的"气炮式岩爆井喷",参考矿山行业术语简称"岩爆"或"岩炮"。研究结果表明:①在裂缝性致密砂岩气层中实施气体钻井时的"岩爆"现象是第一位的重要事件或根源事件;②岩爆的大量碎屑和高压气体喷入井内,并在井内反复产生堵塞和卡钻,是岩爆的诱发事件;③然而事故最直接的重要事件却是岩爆碎屑在排砂管线内的堵塞和由此产生的井口高压;④井口高压使得排砂管线爆裂并引发天然气喷出和爆燃,这是事故的直接表象。     

反凝析作用对苏里格气田上古生界气藏开发的影响

鄂尔多斯盆地苏里格气田上古生界气藏在开发中产生一定量的凝析油,含量约为10g/m~3,属于微含凝析油气藏,如果生产初期配产过大,那压力下降就会过快。在反凝析作用下,凝析油在近井地带析出形成多相流,堵塞微孔隙和吼道,导致气相渗透率降低,使得气井产量大幅下降,部分被封闭的天然气无法采出,层内凝析对储层的伤害有可能是永久性的。为此,通过对该气藏层内反凝析机理、层内凝析影响因素的分析及室内试验.再使用新建立的三维数学模型对单井进行预测,结果表明该气藏"三低"(低孔、低渗、低产)特征加剧了凝析液对储层的伤害。同时还分析了气井产能降低的根本原因.并对气井生产管理提出了建议:①在保护开采阶段,投产初期应合理配产,以低于无阻流量的1/5~1/8配产,尽可能延长露点线以上开采时间,使凝析油尽可能不在地层中析出;②在反凝析阶段,要在系统研究的基础上得出准确的相态图,要快速通过该阶段尽早进入蒸发阶段,使已经凝析出来的凝析油再次蒸发汽化,从而降低储层污染。该研究成果对苏里格气田上古生界气藏的科学开发以及进一步提高采收率具有重要意义。     

砂岩地层渗流过程非饱和厚度变化的地电测试

通过砂岩地层渗透过程中不同部位的地电场响应特点试验,获得了砂岩断面渗水过程中地电场参数瞬时响应规律。注水渗透过程中,模型各电极测试点位置的自然电位均呈现为升高的趋势,并且砂层非饱和厚度与自然电位值之间体现出很好线性相关关系。在水位上升至测点位置后,激励电流出现阶跃突变,之后呈现为一个相对平稳的数值。利用渗流过程中不同位置自然电位和激励电流的变化特征,可判定砂层中水的渗流方向、渗流速度和渗漏点位置。     

冻融循环作用下饱和砂岩损伤扩展模型研究

首先分析饱和砂岩所经历的冻融作用的特点,认为冻融作用是一种低周疲劳荷载,且砂岩冻融循环作用下的受力状态可简化为单向拉伸荷载的循环作用。基于以上分析,在疲劳损伤理论的基础上,建立砂岩在冻融循环作用下的损伤演化方程。同时,通过对饱和砂岩冻融循环过程中的物理性质的观测,及对砂岩自身结构特点的分析,选取砂岩的开孔隙率作为损伤变量。之后通过试验数据对所建立的损伤模型进行验证,并探讨损伤方程中各参数的确定方法。经过验证,该损伤模型能较好地反映饱和砂岩在冻融循环作用下的损伤扩展规律,可以为相关的研究提供参考。     

考虑变形影响的致密砂岩油藏非线性渗流特征

致密砂岩油藏水驱渗流特征体现非线性渗流规律,存在启动压力梯度,且水驱过程中多孔介质会产生变形,岩石渗透率降低。通过电镜扫描试验研究致密砂岩纳米级微观孔隙特征,结合岩石颗粒分布特征,建立致密砂岩变形引起应力敏感理论模型,得到岩石介质变形系数,并与试验测试结果进行对比分析;建立考虑致密砂岩岩石变形影响的渗流数学模型,研究启动压力梯度及介质变形共同作用对油、水两相非线性渗流特征影响。算例结果表明,启动压力梯度与介质变形的耦合作用造成水驱渗流阻力增大,地层压降损失增大;介质变形系数越大,相同生产时间内原油采出程度越低,随着生产时间增加,地层压降损失幅度增大。     

一种新型四足变胞爬行机器人的步态规划研究

随着移动机器人在探测救援中的应用逐渐增多,活动灵巧、环境适应能力强的多足机器人越来越受到国内外学者的关注。介绍一种腰部可以活动的四足机器人的设计及其步态生成,并展示了活动腰部可提升机器人对极端环境的适应性。提出三个基本假设以简化机构模型,提出腰部构态变换规则,并用几何方法说明了腰部构型变化可扩大机器人腿部活动空间,从而提升对复杂环境的适应性。另外,腰部运动与步态融合,生成了两种新的基本步态——扭腰直行步态和原地旋转步态。基于提出的两种步态,对比了固定腰部与可动腰部条件下运动稳定裕度的变化,分别计算了狭窄弯道通过条件,并分析了所设计步态对头部视觉的影响,从而证明所设计机器人具有较高的极端环境适应能力。     

单轴压缩下饱水裂隙砂岩体积效应的试验研究

为研究水和岩样体积对砂岩物理力学及变形特性的影响,采用MTS815型岩石力学测试系统,对干燥和饱水状态下的3种不同体积(高径比2∶ 1)完整和裂隙砂岩进行单轴压缩试验。结果表明:完整和裂隙砂岩的孔隙率与饱和吸水率与岩样体积成正比;干燥和饱水的完整与裂隙砂岩单轴抗压强度均随体积增大而小幅降低;砂岩弹性模量和变形模量与岩样体积呈负相关,且水降低了砂岩的弹性模量与变形模量;干燥砂岩的泊松比随岩样体积增加而增大,而饱水砂岩则随岩样体积先增加,后稳定;干燥的完整和裂隙砂岩的宏观破坏形式由小尺寸的轴向多劈裂面破坏逐渐转变为大尺寸的单一剪切破坏,水的存在对岩样单轴压缩破坏形态没有明显影响。     

砂岩多步压剪的声发射特性研究

为了了解砂岩多阶段性应力分布特征,进行了多步压剪实验,加载速率分别为0.02 kN/s、0.1 kN/s、0.5 kN/s,并同步采集全过程声发射信号。利用最大似然估计法分析了声发射能量统计分布特征,结果表明:(1)多步压剪试验的能量概率密度函数符合幂定律分布,并满足能量上的幂律无尺度分布;(2)加载阶段与恒压阶段声发射信号量相差较大,跨越能量数量级有所不同,但加载、恒压阶段的概率密度函数与整体概率密度函数具有统一性,并可以用同一个幂值来表征;(3)加载阶段与恒压阶段幂值分布具有相似性,与概率密度函数形成良好对应;(4)恒压状态下的岩石具有流变特征,声发射能量信号在小能量区间服从线性分布;(5)加载后期,由于裂纹的扩展以及成核过程岩石会发生相变,此阶段能量概率密度函数与全过程保持一致,不受之前能量信号影响。     

错果错-虾姑蛇绿混杂岩复理石沉积时代:来自改则县虾姑一带碎屑锆石的制约

错果错-虾姑蛇绿混杂带位于狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带中段,与其伴随的复理石是其洋盆沉积的记录,它的时代归属对约束狮泉河-永珠-纳木错弧后小洋盆的演化具有重要意义。本文以狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿混杂岩带中段改则县错果错-虾姑蛇绿混杂带虾姑一带的碎屑岩为研究对象,对其进行岩石学和碎屑锆石年代学方面的研究。该区碎屑岩以薄层砂岩和页岩互层为主,具复理石沉积特征。砂岩碎屑锆石年代学分析结果显示,最小碎屑锆石年龄为119Ma,最小年龄峰值为120Ma,指示该地区碎屑岩的时代为早白垩世晚期。结合前人研究,在早白垩世晚期,北部的班公湖-怒江残余洋向南俯冲,南部的雅江洋向北俯冲,加快了中部狮泉河-永珠-纳木错小洋盆俯冲消减,冈底斯岛弧与喀喇昆仑-南羌塘-左贡陆块发生弧-陆碰撞,形成了规模有限的狮泉河-永珠-嘉黎蛇绿岩及早白垩世晚期残留海盆地,在虾姑一带沉积了虾姑碎屑岩,随后闭合,之后沉积了早白垩世末的多尼组和郞山组残海沉积。     

地浸砂岩型铀矿钻探现状及提高钻探效率的技术措施

近十年来,随着我国地浸砂岩型铀矿钻探工作量稳步增加,以及铀矿新层位、新地区、新类型、新深度找矿思路调整,对地浸砂岩型铀矿钻探工艺及装备提出了新的要求。在分析目前地浸砂岩铀矿钻探施工现状基础上,从工艺技术与装备等方面提出了一系列提高钻探效率的改进措施。主要包括实行地表退心平行作业、采用低固相聚合物泥浆、优化钻头钻具组合、松散地层应用单动双管和大口径绳索取心钻进技术、开展无岩心钻进技术、开发自动化数字化的砂岩铀矿钻探设备,以大力提升行业钻探水平。