大宁-吉县区块深层煤岩气水平井钻井技术

为了解决鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块深层煤岩气先导性试验区大平台钻井轨道设计困难、长裸眼段反复漏失、泥灰互层可钻性差、泥岩和煤岩易坍塌、水平段固井质量差等技术难题,从先导性试验区煤岩储层特征和岩石力学特性入手,开展了井眼轨道优化设计、防漏堵漏工艺技术、高性能PDC钻头设计、长裸眼段钻井液技术和固井工艺技术等关键技术的研究,形成大宁-吉县区块深层煤岩气水平井钻井技术。在先导性试验区25口水平井中应用结果表明：高性能PDC钻头平均进尺、平均机械钻速明显提升,复杂时效有效降低,钻井周期明显缩短,防漏堵漏提升明显,固井质量合格率100%,提质提效效果明显。研究成果可为鄂尔多斯盆地东缘深层煤岩气的有效动用提供技术支持,对我国其他深层煤岩气区块勘探开发具有一定的借鉴意义。     

油井出砂高频振动信号采集监测系统

油井在生产过程中适度出砂开采可以降低成本、提高开发效率和油井产能。通过室内模拟油井出砂环境实验，研发了一套对油井出砂产生的高频振动信号进行实时监测的系统。该系统通过对不同粒径的砂粒撞击管壁产生的高频振动信号进行时频分析，确定了砂粒撞击管壁产生的振动信号所在的频率段为10 000～20 000 Hz，得到了油井出砂状态下砂粒的振动特征频率，进而获得了不同出砂量与信号时域幅值和自功率谱幅值的关系曲线，实现了对油井出砂量的实时检测，验证了高频振动信号监测油井出砂的可行性。     

固井水泥浆不同凝固状态时的气体窜流实验

针对气体窜流问题,设计和开展了水泥浆不同凝固状态的气体窜流实验,观察了气体窜流现象,测量了气体窜流压力,分析了气体窜流形态及窜流路径,研究了气体窜流规律。研究表明,当水泥浆凝固时间较短（120 min和180 min）时,气体窜流压力较小（低于0.05 MPa）,气体主要从水泥浆内部缓慢窜出,窜流通道尺寸总体较小但由下而上逐渐变大;当凝固时间增至200 min和220 min后,气体窜流压力增大至0.15 MPa和0.20 MPa,气体主要从内部突然大量猛烈窜出,窜流通道呈“糖葫芦”形和“裂缝”形且尺寸较大;凝固时间增至240 min后,窜流压力进一步增大至0.22 MPa,此时气体不能从水泥浆内部窜流,只能从水泥浆和井壁之间的胶结界面处窜出。建议针对水泥浆的不同凝固状态采用不同的策略来进行防窜设计。      

渭北煤层气老井改造优化设计与实践

渭北煤层气田传统定向井和直井面临压裂改造效果差、单井产量低等生产难题,根据井网部署和煤层地质特点,提出了适合渭北煤层气老井改造的水平井布井方案。针对渭北煤层气田上部地层漏失、下部煤层埋深和厚度变化大、煤层易垮塌等水平井钻井难点,利用Petrel软件进行地质建模,准确标定煤层层位,通过Landmark钻井工程设计软件计算并精确建立了入靶井斜-靶前距-井眼狗腿度计算图表,实现不同地层倾角、厚度下的井眼轨迹优化设计;配套优选可循环微泡沫钻井液,解决上部地层漏失和煤层垮塌严重问题。现场应用表明,水平段位于煤层以上3 m范围,水平井全井段钻井液漏失量低,钻进速度快;同时通过集成应用分段压裂改造技术,水平井在主力11#煤层横向上可一次改造6口低效生产井,压裂缝网之间和井间干扰明显,有助于增大泄流面积,提高水平井单井产量。     

簸箕山大型老滑坡滑动带的结构特征及形成机制试验研究

 上更新世红色黏土岩是黄土高原大型滑坡的易滑地层,对其滑动带的结构特征及形成机制研究较少。在对黏土岩滑动带的组构、构造特征进行解析的基础上,通过三轴应力–应变试验、残余强度试验及滑带土蠕变试验,分析大型滑坡黏土岩滑动带的形成机制。研究表明：(1) 簸箕山黏土岩滑动带发育密集的近水平剪切面,伴随滑带土结构改变的是塑性变形、剪切变形,运动方式上以块体滑动为主;(2) 黏土岩转变为滑带土后,裂隙增多,平均吸水速率达2.7 g/h,其标准岩样单位时间吸水速率是原岩的1.5倍,活性为0.83,比表面积、活性均高于原岩;(3) 与原岩结构改变相应的是强度的衰减,含水率为19.1%时,黏土岩原岩的峰值强度的黏聚力613 kPa,内摩擦角26.7°,簸箕山滑带土长期强度的黏聚力57.4 kPa,内摩擦角20.47°,残余强度的黏聚力8.79 kPa,内摩擦角为17.2°。     

分形理论在山西堡子湾金矿成矿预测中的应用

对山西省堡子湾隐爆角砾岩型金矿床钻孔岩芯的金品位进行了分形研究,其变化符合以分维值D 为特征的幂律分布。在垂向上,金品位的分维值由角砾岩体上部到下部逐渐增大。在平面上,分维值由南向北逐步减小。结合浅层地震勘探与坑探、钻探显示的角砾岩体结构特征、矿体赋存部位以及地表构造现象,讨论了金矿品位分维值D 的大小与品位的关系,提出了矿体可能的空间赋存规律。     

临汾区块煤系地层泥页岩防塌钻井液技术研究

临汾区块煤系地层山西组泥页岩易发生井壁失稳,导致钻井非生产时效多,钻井周期长,是影响临汾区块致密气水平井钻井提速提效的主要原因之一。为解决泥页岩失稳问题,采用钻井岩心观察、扫描电镜、X射线衍射分析以及膨胀率和回收率测定等方法,分析了山西组泥页岩宏观、微观特征和理化特性,探讨了其对山西组泥页岩井壁稳定的影响。研究表明,山西组泥页岩在清水中浸泡7天后破裂,扫描电镜观察发现微裂缝宽度为0.32～7.69μm,黏土矿物中高岭石占比为37.2%、伊蒙混层占比为35.2%。为此,提出了强封堵、强抑制和低滤失量的防塌钻井液技术对策,形成了高性能防塌钻井液体系配方。评价表明,该体系老化后中压失水2.4 mL,高温高压失水8.8 mL,泥页岩膨胀率为0.73%,滚动回收率为99.3%。该体系已在临汾区块1口井进行了现场试验,应用效果良好,表明该技术能够有效解决脆性泥页岩的井壁失稳问题,具有推广应用价值。     

基于振动信号分析的固相颗粒粒径监测方法

设计了基于高频振动信号分析的固相颗粒粒径在线监测系统。采用高频振动传感器接收颗粒撞击管道产生的高频振动信号,经过处理、转换为电信号传输给采集仪。通过采集仪的滤波、放大及AD转换,转换为数字信号传递给计算机,经信号处理分析得到颗粒粒径与监测信号之间的关系。该系统可以为监测油井出砂提供技术支持。     

滚珠丝杠传动双圆弧滚道成型技术

具有效率高寿命长的滚珠丝杠副是近年来发展起来的一种先进的传动机构。为了提高传递性能,目前螺纹滚道一般采取了双圆弧形状。但是由于工艺方法所致,实际上皆为近似的双圆弧滚道,从而改变了滚珠为滚道中的传递接触点,直接影响了传动付的精度和寿命。为此,本文在实践的基础上对合理地解决这一问题作一叙述。     

堡子湾金矿区基岩伽玛能谱测量结果及其地质意义

采用基岩伽玛能谱测量方法详细研究了堡子湾金矿的成矿流体场特征, 发现矿区内的矿化蚀变具有点状分布特点, 是北东向和北西向构造交汇部位, 不存在北东东向的矿化蚀变带, 表明北东东向角砾岩带是成矿后的产物, 矿床应为被改造的隐爆角砾岩型金矿, 从而为制定下一步的找矿战略提供了依据。