页岩气水平井压裂中地层滑移数值模拟研究

为了解页岩气水平井在压裂过程中地层滑移导致套管变形的机理,结合套损井的现场资料,在岩石力学试验的基础上,利用COMSOL数值模拟软件对页岩气水平井在水力压裂过程中地层沿裂缝的滑移变形进行了数值模拟研究。研究结果表明:随着缝内流体压力的增高,裂缝面的滑移量增大,当缝内流体压力达到50 MPa时,裂缝面的滑移量可达到厘米级;当存在多条裂缝时,单一裂缝内流体压力的改变会导致邻近裂缝应力场和滑移量的改变,当缝内流体压力达到80MPa时,对邻近裂缝可产生比较明显的影响;裂缝与裂缝之间的夹角越接近45°,两者之间的影响越明显,且随着裂缝之间距离的增加,相互之间的影响越小,当距离达到80 m时,两者之间基本无影响。研究成果对认识页岩气井剪切型套管变形及对如何预防套管损坏具有一定的理论指导意义。     

威远页岩气水平井压裂套变原因分析

水平井压裂套变是近几年国内页岩气开发中普遍存在的一个技术问题,为了研究水平井压裂套变机理和控制套变发生,对页岩气水平井压裂过程进行分析,结合威远202区块和204区块的储层地质特点,通过对100余口压裂水平井的基础资料进行分析研究,找到了套变发生的特点和引起套变发生的主要原因。威远压裂水平井套变的主要影响因素是地质储层特点、压裂设计和地应力特点,套变的位置绝大多数位于层理缝发育的甜点区中。威远202区块的部分套变井与水平井段钻穿坚硬的五峰组有关,一部分套变点位于A靶点附近;威远204区块的压裂水平井的套变点也是主要位于A靶点附近的甜点区中。研究结果为进一步预测套变和防止套变发生提供了技术指导和经验基础。     

高性能桐油基酸酐类环氧固化剂研究

针对目前桐油基酸酐环氧固化体系柔韧性与强度不能兼具的问题,以桐油为原料,通过酯交换、酯化、双烯加成等反应合成出含有2个羧基和1个酸酐的桐丁马酸酐(TBMA).采用红外光谱、核磁氢谱、非等温DSC分析、力学性能及热稳定性测试等研究了 TBMA固化环氧体系的反应动力学及性能并与桐油酸酐以及桐马酸酐环氧固化体系作了对比.结果...     

页岩气水平井多因素耦合套变分析

大型体积压裂过程中的套变问题已成为制约页岩气大规模高效开发的技术瓶颈,通过对影响页岩气水平井套管强度主控风险因素的分析和评价,提出了多因素耦合套变机理模型。研究结果表明,环空流体收缩、套管弯曲、套管摩阻、井筒降温、高压流体注入是影响页岩气套管强度设计的主要风险因素。其中,环空流体收缩占套管抗内压强度影响权重的94%,管外超高地层压力占套管抗外挤强度影响权重的53%。另外,井眼狗腿度与套管三轴抗内压强度基本呈线性关系,当井眼狗腿度为10°/30 m时,套管抗内压强度降低5.8%,抗外挤强度降低7.50%。通过WY201-H1井实例分析发现,若水泥环中存在虚空段,压裂时温度大幅下降引起虚空段内的流体收缩,再耦合套管弯曲应力、套管摩阻等载荷,可引起套管抗内压失效。     

基于聚类分析的风电场多机等效建模方法研究

针对大规模双馈型机组所组成的风电场,提出1种将变桨机构动作情况作为风电场分群聚类指标的等值建模方法。通过将能够表征变桨机构动作状态的特征向量输入到支持向量机中,对风电机组进行动态分群,将同一群内的风机进行等效合并。此外叙述了等效机组参数计算方法,建立风电场多机等效模型。经过对不同建模方法的比较得出,此方法在保证仿真精度的前提下大幅度缩小了仿真时间,且仿真结果更加接近风电场实际运行工况,验证了该方法能够更加准确的表现出风电场并网点的动态特性。     

页岩气水平井压裂地层滑移致套损模拟试验研究

为了了解页岩气在水平井压裂过程中地层滑移导致套管损坏的规律,设计了压裂过程中地层滑移室内模拟试验装置,采用该装置模拟了水力压裂过程中产生的地层不均匀隆起诱发水平层面的滑移过程,并基于非常态相似理论确定了试验模型与地层原型各参数之间对应关系。分析结果表明:地层滑移量主要与距地层变形中心的距离有关,即与距水力压裂点的距离有关,总体上,从地层膨胀中心开始,滑移量逐渐增大,在距中心点14～17 cm范围内达到最大值,之后开始快速下降;不同的地层厚度以及不同的地层埋深影响着地层滑移量的大小,当套管穿过层厚较大的页岩地层时,滑移量要比低厚度地层大,当套管在纵向穿过地层发生多段套损时,其上部剪切滑移程度要大于下面部分。所得结果对认识页岩气井剪切型套管变形及如何预防套管损坏具有一定的理论指导意义。     

页岩气水平井大型体积压裂套损预测和控制方法

大规模体积压裂导致的页岩气水平井套管损坏(简称套损)或套管变形(简称套变)在现场施工过程中一直都存在,极大地影响了现场施工效率和开发项目的经济效益。为了解决上述问题,通过分析四川盆地威远页岩气区块100余口水平井的压裂资料,探讨了该区页岩气水平井套损或套变的原因和规律,并据分析结果提出了预测和控制的方法。研究结果表明:①发生套变的主要地质因素为储层地质特点、地应力和压裂规模;②对于岩石物性非均质性特别强、甜点区厚度小、压裂时储层难以吸收大规模体积压裂的"能量"的上奥陶统五峰组水平井段、A靶点附近井段、钻遇井漏的天然裂缝带井段等容易套损井段可依据录井和测井解释来预测套变;③产量受水平段轨迹所控制的页岩气水平井应提高水平井段钻进时的导向水平,让水平井段的轨迹都落在地质气藏工程精确刻画的甜点区;④对于水平井段非均质性强的储层,宜采用"分段完井、分段固井"、优化井网井距、适当降低压裂规模等工程技术措施。     

枝江-当阳地区构造特征分析与圈闭研究

基于枝江-当阳地区构造解释成果,对该区断裂系统发育情况、基本构造样式进行分析,并对研究区进行构造带划分,指出有利圈闭。结果表明:受燕山早期和喜山早期挤压和拉张应力的作用,研究区构造总体上呈北西向隆洼相间结构,其中,燕山早期是构造变形的主导期,以逆冲推覆构造为主;平面上,根据应力场性质的不同,研究区断裂可划分为燕山期断裂体系和喜山期断裂体系;研究区构造样式主要表现为挤压构造样式,形成大量褶皱和逆冲断层,主要的断裂样式有"Y"字型、反"Y"字型和断阶型;根据构造变型特征,研究区古生界自北西向南东可划分为3个构造单元:西部斜坡带、中部凹陷带和东部挤压隆起带;结合构造解释成果,研究区在志留系-寒武系落实局部圈闭4个,圈闭面积234.78km~2。     

考虑电网故障后转子转速的风电场等值建模

风力发电装机容量逐年上升,对大型风电场并网发电过程中的动态特性研究十分必要,为了对风电场进行快速、精确建模,提出1种将被并入电网发生故障后,风力发电机转子转速作为风电机组分群聚类的依据,应用SPSS软件,快速聚类方法——K-均值聚类算法进行聚类。通过MATLAB/Simulink软件对DFIG型风电场进行多机等值建模,考虑电网发生故障时对系统暂态特性的影响。在保证仿真精度的前提下大幅度缩小了仿真时间,且更加接近风电场实际运行工况。经过对仿真结果的对比分析验证了该方法的优越性。     

金坛盐穴储气库定向井提高盐岩利用率研究与应用

为解决盐穴储气库区块内布井困难、建井数量少、库容量和工作气量达不到区块建库需求等问题,通过定向井井眼轨道设计、套管下入等问题分析,提出适用于金坛盐矿区地质条件的盐穴储气库丛式定向注采井的设计方案,区块布井数量由前期可研方案的12口井,调整至20口井。定向井布井方式较常规直井布井方式井数增加60%以上,经济效益和社会效益明显。实践表明,定向钻井适合于金坛区块情况,可明显增加区块库容量,最大限度合理利用盐矿资源。金坛地区现场实施定向井18井次,井筒质量等各项参数符合建库需求,未来可扩大至其他盐穴储气库区块,对加快国内盐穴储气库建库效率具有重要意义。