非常规油气开发对压裂设备和材料发展的影响

非常规油气开发是国内外目前的热点研究领域,压裂能力和压裂液成为制约增产改造效果的瓶颈。为此,依据中国储层特性、地面条件、开发现状等情况,并以大量的实际生产和统计数据为基础,对中国目前非常规油气的开发模式、设备条件、材料要求、成本构成等进行了深入的论述。结论认为：①国内现有的压裂设备和材料等硬件条件可满足当前非常规油气开发的需求,但存在着开发模式中完井环节的关键技术空白、施工作业成本难以控制的问题;②压裂液将朝高效环保、储层低伤害、低含水量或无水、成本可控以及体系类型多样化的方向发展;③根据中国非常规天然气开发规划的年产量,预测了压裂设备的需求和技术服务市场规模。最后强调,以滑溜水为代表的低成本压裂液和以超临界CO₂为代表的无水压裂液是2个最重要的发展方向,而支撑剂将朝小粒径、低密度、高强度方向发展,同时,在原材料和加工工艺上也有待突破创新。     

基于布拉德利曲线与BBS干预的煤矿工人不安全行为分析

为了减少煤矿事故发生,针对人的不安全行为问题,用BBS行为安全观察法控制煤矿工人的不安全行为。研究分析了BBS行为安全观察、安全行为学理论、不安全行为及其影响因素等,利用现场调查、行为分析、查找文献资料等方法,基于杜邦布拉德利曲线得到适合煤矿的布拉德利曲线模型,并以此实施BBS行为安全观察法,然后在观察过程中和观察之后分别提出相对应的行为纠正与改善措施以此来控制不安全行为。结果表明以布拉德利曲线为基点来实施BBS行为安全观察法并将其充分应用在煤矿不安全行为控制中,可在遏制煤矿事故发生方面起到至关重要的作用,为煤矿安全管理提供一个切实有效的方案。     

深水油气井关井期间井筒含天然气水合物相变的气泡上升规律研究

深水油气井关井期间天然气水合物的生成会导致气泡迁移滞后,影响钻井安全作业周期,为此利用室内垂直圆筒模拟深水井筒环境,实验研究了甲烷气泡表面水合物膜生长特性,提出了考虑自然对流传热的水合物横向生长模型及水合物膜厚度预测方法;分析了水合物气泡变形率与莫顿数、拖曳力系数及雷诺数之间的相关性,据此建立了关井条件下井筒中含水合物相变的气泡上升速度综合预测模型,并对南海某井的安全作业周期进行了预测和分析。通过实验和模拟分析发现,建立的自然对流传热模型对水合物膜横向生长速率和厚度具有较高的预测精度;水合物气泡的变形率随莫顿数增大而减小,拖曳力系数随雷诺数增大先减小然后逐渐增大,并拟合得到了气泡变形率、拖曳力系数计算公式。研究表明,气泡表面水合物的生成显著降低了气泡的上升速度,延长了安全作业周期,但气体到达海底井口后水合物堵塞风险增加,现场应根据关井时间采取针对性的井控措施。      

水下井口生产热膨胀力分析与井口环空密封完整性评估

基于南海东部某海域的钻井资料,运用热力、结构力学理论,建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型,运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力,对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明,在4 285 m井深和正常温度压力条件下,由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2 811 kN,而环空密封总成锁环工作能力为3 247 kN,因此,环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全,提出在套管挂顶部下入锁紧补芯,以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。