我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。      

可重构加工系统设计的多目标决策分析

密封条加工系统的设计 ,是一个涉及到多个目标的优化过程 ,它受到多种因素的影响。采用定性与定量相结合的统一处理方式 ,建立了难以用数学模型定量描述的多目标、多因素决策系统的数学模型 ,解决了加工质量、效率、加工系统可靠性、可重构性和成本之间具有的矛盾性和不可公度性 ;提出并应用一种实际操作性强的方法 ,确定了各个目标的权值 ,最终应用 TOPSIS法的原理得出系统设计的优选方案。     

国内地下储气库钻完井技术现状分析

国内已投入运行的储气库暴露出了环空带压问题,严重地影响了储气库安全平稳运行。为此,详细介绍了国外储气库建设在注采井寿命、钻井方式及井型、井身结构、钻进工艺、固井、完井、老井封堵和注采等方面采用的最新理念和技术。针对国内在建和拟建地下储气库的基本情况,着重分析了环空带压、井身结构、钻井施工、固井、老井处理、关键工具和装备以及规范和标准等方面存在的主要问题。结果认为：①国内储气库建设各方逐渐接受了储气层采用大尺寸井眼且储层专打的井身结构理念;②钻井应以提高固井质量为核心,把套管丝扣气密封检测、弹性水泥浆、IBC测井等先进技术应用于技术套管和生产套管固井;③要高度重视地下储气库注采井和老井的井筒完整性管理。最后指出应建立适合国内地质特点的储气库钻完井工程设计和施工技术规范;需专项研究低压储气库钻井防漏堵漏和储层保护等技术并研制油套管氦气气密封检测等装备与工具。     

采卤盐矿老溶腔改建为地下储气库工程技术研究

将采卤盐矿的老溶腔改建为储气腔体是西气东输储气库建设的重要组成部分,其中老腔改造工程技术则是建库的关键。根据储气库建库的要求与标准,对老腔改建储气库方案进行了分析与评估,并确定了最优方案,同时对方案中的长井段套管套铣工艺、腔体密封性检测方法等关键技术进行了实际应用,取得了较好效果。将采卤溶腔改建为储气库,大大加快了地下储气库的建设,减少了建库投资。     

近坍塌压力的防塌钻井流体樊庄煤层气井实践

樊庄区块15号煤层坍塌压力较高,如何实现井筒近坍塌压力同时保证井壁稳定是保证安全高效钻井的关键。室内抑制性实验,发现绒囊钻井流体比表面积为0.02 m2/g、线性膨胀率仅为1.63%、泥页岩回收率达90.2%,抑制性能明显强于其他实验流体。承压能力实验表明绒囊钻井流体承压能力较强,在驱压70 MPa下煤芯柱塞仍未漏失。现场应用两口井验证在近坍塌压力情况下井壁稳定并施工安全。U型井樊试X2Y井三开使用清水钻进出现大量掉块,替入绒囊钻井流体后井壁稳定。钻进过程中钻井液密度0.86~1.10 g/cm3,塑性黏度7~15 MPa·s,动切力4.60~12.26 Pa,动塑比0.57~0.88 Pa/(MPa·s)。顺利与直井连通,完钻。多分支井沁平X-Y-3H井使用钻井液密度0.93~1.21 g/cm3,塑性黏度7~17 MPa·s,动切力4.00~10.22 Pa,动塑比0.39~0.70 Pa/(MPa·s),无大范围掉块、坍塌等现象发生,煤层钻遇率达到95%。     

Finite element simulation of hydrostatic stress in copper interconnects

This work focuses on numerical modeling of hydrostatic stress,which is critical to the formation of stress-induced voiding(SIV) in copper damascene interconnects.Using three-dimensional finite element analysis, the distribution of hydrostatic stress is examined in copper interconnects and models are based on the samples, which are fabricated in industry.In addition,hydrostatic stress is studied through the influences of different low-k dielectrics,barrier layers and line widths of copper lines,and the results indicate that hydrostatic stress is strongly dependent on these factors.Hydrostatic stress is highly non-uniform throughout the copper structure and the highest tensile hydrostatic stress exists on the top interface of all the copper lines.     

API偏梯形套管螺纹连接的接触应力场研究

随着油气田勘探开发向纵深发展 ,对偏梯形螺纹套管的需求量越来越大 ,深入研究此种套管螺纹连接力学性能显得非常重要。在分析套管螺纹粘扣机理的基础上 ,建立了 API J5 5194 .1m m× 8.33mm偏梯形套管螺纹连接的非线性接触模型 ;研究了此种套管接头在上紧扭矩、拉应力、压应力以及摩擦力等不同载荷作用下内外螺纹接触应力的分布状态 ;同时对内外螺纹锥度的极限配合情况进行了数值模拟 ,并就摩擦因素和锥度对偏梯形螺纹连接应力场分布的影响进行了总结。     

多夹层岩盐自振空化射流造腔技术研究

岩盐造腔过程中产生的碎屑颗粒沉积到盐腔底部,导致盐腔有效造腔体积减小,为了保证溶腔速度和盐腔尺寸,不得不将注水管柱上移,影响了盐穴造腔计划和进度,且常规的注水溶腔时间长,耗费淡水和能源较多。鉴于此,开展了多夹层岩盐自振空化射流造腔方法研究。利用自振空化射流技术和阻尼式旋转控制技术设计研制了自振空化射流造腔工具,主要通过冲蚀破碎、超声波促溶、旋流滤洗和强化循环等方式来满足促溶、夹层破碎和碎屑冲洗要求。根据欧拉双流体模型和RNGκ-ε模型,采用滑移网格技术对旋转射流在腔内的运动轨迹和流体的旋流强度进行了数值模拟研究。现场造腔试验结果表明,自振空化射流造腔技术可大幅度提高日产盐量,在造腔初期可提高造腔速度1倍以上。     

随钻扩眼工具钻压分配比的计算方法及对钻速的影响

为了研究随钻扩眼工具在钻井过程中的破岩特性,更好地发挥其在钻井过程中的优点,建立了随钻扩眼工具井底钻压的计算模型。依据岩石破坏的应变能密度基本原理,推导出了阶梯效应指数计算表达式,并得出了用阶梯效应指数与井眼几何参数为变量的阶梯井眼的钻压分配比计算方法,并分别进行了理论和实例分析研究。理论分析结果表明,随钻扩眼形成的阶梯式井底岩石要比领眼井底岩石接近屈服状态,岩石更容易破碎。实例分析也表明,随钻扩眼工具比相同尺寸钻头的钻具有更好的快速钻井效果,验证了理论计算结果的正确性。     

盐穴储气库溶腔促溶工具的研究

盐穴储气库溶腔的溶漓过程长,耗费淡水和能源较多,所用资金占建库资金的比例大。为此,根据盐穴建造阶段的需要确定了以促溶工具为主的建槽期快速溶腔工艺方案,研制了喷嘴式促溶工具、延伸式喷嘴促溶工具和软管式促溶工具,并阐述了这3种促溶工具的结构、特点、工作原理及主要技术参数。现场应用结果表明,建槽期前60d内,采用快速溶腔工艺及促溶工具能将盐穴溶腔速度提高1倍左右。