水力喷射孔内射流增压规律数值模拟研究

水力喷射压裂过程中,高压射流会使水力射孔孔道内压力高于环空压力,形成孔内射流增压.孔内射流增压值是进行地面泵压预测和套管压力控制的基础.由于受到实验条件的限制,地面很难获得实际工况下的孔内射流增压值,因此,文章采用计算流体力学(CFD)方法,建立了二维水力喷射流场物理模型,模拟得到了实际 工况下水力喷射孔内射流增压值以及喷嘴压降、环空围压和入口面积比对孔内射流增压的影响规律.结果表明,在实际施工参数条件下,孔内射流增压值可达10.7～12.5 MPa;喷嘴压降和入口面积比是影响孔内射流增压的两个主要因素,而环空围压对孔内射流增压没有影响.     

水平井分段酸化酸压技术现状及展望

水平井分段酸化酸压是油气藏增产的重要措施,在油气田开采中得到了广泛应用.目前国内外常用的几种分段酸化酸压技术,主要包括投球法、化学转向技术、连续油管注酸技术、水力喷射技术以及封隔器转向技术.介绍目前国外新兴的且得到广泛应用的定点喷射酸化技术,阐述其中的钻井管柱射流酸化技术、旋转射流酸化技术和自弯曲射流酸化技术.文章对未来发展趋势进行了展望,认为不压井拖动管柱水力喷射酸压技术和连续油管拖动酸化酸压技术,具有诸多优势,相关配套技术会随着水平井酸化酸压技术的发展而进一步完善,水力喷射和连续油管拖动技术具有较好应用前景;国外新兴的定点喷射技术由于工具结构和尺寸相对灵活,可以满足复杂井况要求.对水平井分段酸化酸压具体工艺的选择给出了建议.     

脉冲式井下增压钻井装置关键参数设计与分析

为了提高深井超深井的机械钻速,降低钻井成本,综合利用脉冲射流和超高压射流钻井的优点,设计了脉冲式井下增压钻井装置。介绍了其结构和工作原理,根据不同钻井状况有针对性地设计关键参数。根据研究,确定高压活塞作用力取为钻压的35%,PDC钻头钻井时高压活塞直径取30 mm,牙轮钻头钻井时高压活塞直径取35 mm,活塞行程根据钻头在井下振动的位移确定,取为25 mm,活塞频率为4和6 Hz,计算得到高压流体排量。由于脉冲式井下增压钻井装置内、外压差作用在传动轴上端面,具有水力加压作用,所以针对不同钻头钻井情况,进行水力加压作用力计算。     

石油工程专业完井工程课程建设与实践

介绍了中国石油大学(北京)完井工程精品课程建设的实践,完井工程教学团队从课堂教学内容、教学团队建设、教学方法改革、生产实习及国际交流等方面开展了工作,在完井工程人才培养模式改革与实践过程中取得了经验和成果。     

酸性天然气侵入井筒不稳定流动规律研究

考虑地层渗流与井筒流动耦合、井筒温度压力耦合及酸性流体与水基钻井液间的相互作用,建立酸性天然气侵入井筒不稳定流动计算模型.通过数值计算,得到钻遇相同地层条件下,硫化氢和二氧化碳侵入井筒后的环空压力及物性变化规律.结果表明,在钻遇地层及工作参数相同时,二氧化碳、硫化氢和甲烷分别侵入,在相同的溢流时间,酸性流体对井底压力的改变小,相对于普通天然气,更难于检测.二氧化碳和硫化氢侵入的质量流量较普通天然气大,且溢流时间短,井控难度相应加大.井口回压对不同酸性流体环空密度剖面和侵入量的影响很大,在条件允许的情况下,适当提高井口回压,可以有效降低井底侵入量,同时使酸性天然气密度在近井口处密度变化较小或避免突变.     

水平井水力喷射分段酸压技术

针对深层碳酸盐岩储集层水平井酸压面临的井下温度高、破裂压力高、压裂液流动摩阻高、储集层非均质性严重等难点,研发了水平井水力喷射分段酸压新技术。基于喷射分段酸压机理,自主研制了用于水力喷射分段酸压的井下喷射器和配套管柱,给出了水力喷射酸压工艺设计中喷嘴数量与喷嘴直径组合、喷砂射孔参数、泵注程序的优化设计准则。研究表明,水力喷射压裂酸化技术依靠水动力封隔实现分段酸压,井下工具简单、耐高温(160℃),可节约成本,降低作业风险;水力喷射注酸可延长近井地带有效酸蚀距离,增强酸化效果;井下喷射器最优喷嘴相位60°,宜采用螺旋布置喷嘴;建立了喷嘴最优排量与井口压力的关系图版,可在井口装置承压范围内提高施工排量,实现大排量、深穿透酸压,最终确定喷嘴直径及喷嘴数量布置。现场试验表明,水力喷射酸压试验井最大作业垂深可达6 400.53 m,喷射酸量高达618 m3,对深部水平井分段酸压具有较强的适应性。图4表3参15     

井下振动减摩技术研究进展

在大位移井、水平井中,无论是常规管柱还是连续管作业时,由于管柱与井壁接触面大、管柱不旋转等因素,管柱与井壁之间摩阻都很大。井下振动减摩技术利用流体能量通过一定方式使管柱产生振动,从而减小管柱与井壁之间的摩擦力,增加钻头的有效钻压,提高机械钻速,延伸管柱入井位移,可有效降低油田开发成本。介绍了连续管减摩器、声波流动脉冲方法和装置、轴向振荡发生器、降摩阻短节、井下振动减摩器以及水力振动减摩加压器等国内外各种井下振动减摩技术和装置,包括原理、结构设计、特性研究以及现场应用等方面。随着我国复杂结构井的钻井和后续作业陆续出现管柱与井壁摩阻大的问题,对减摩技术的需求也越来越多,井下振动减摩技术发展前景广阔。     

膨胀套管钻井的可行性研究与设想

套管钻井是将标准套管作为钻杆,它省略了下套管工序,减少了起下钻杆和井下事故发生的次数,从而节省了钻井时间。利用膨胀管技术,可在井下将钻井管柱径向膨胀,形成单一井径井眼。膨胀后的生产套管能达到更大的尺寸,从而增加了油井的产量。因为这两种技术的施工程序相似,所以将这两种技术结合来实现膨胀套管钻井在理论上是可能的。复合的思路是用膨胀套管作为钻杆,当钻达目的层深度后将其膨胀。针对这种新型的钻井技术,由于钻井过程中膨胀套管要承受较大的扭矩,而且套管膨胀后强度大幅降低,所以对钻井过程中膨胀套管的抗扭以及膨胀后的抗外挤进行了考虑,并提出了解决的办法。最后,针对膨胀套管钻井的特点提出了其合理的应用范围。     

定向喷嘴PDC钻头井底流场特性研究

对PDC钻头水力结构的优化是控制泥包生成和发展的有效手段。基于计算流体力学理论,针对PDC钻头在使用过程易产生泥包的问题,建立了带有侧向射流喷嘴的PDC钻头井底结构的物理模型,采用k?ε双方程模型封闭N?S湍流方程,使用SIMPLEC算法对该条件下的物理模型进行数值模拟计算,并定性研究了井底流场特性及刀翼表面速度、压力分布特征。研究结果表明:侧向射流形成新的射流区,减小了井底漩涡的覆盖面积,对井底清岩能起到积极作用;在侧向射流带动下,刀翼切削面的剪切力、压力梯度增大,利于抑制泥包的成长和冷却刀翼,提高钻头性能。该结论为PDC钻头水力结构的优化提供了新的思路。     

页岩气增产技术现状及前景展望

页岩气是具有商业价值的非常规天然气,对其开发和利用越来越多地得到世界各国的重视。页岩气的储藏特性及地质环境决定了只有采取储层改造措施才能实现增产和稳产。目前的增产措施主要以压裂技术为主,根据不同的地质环境和技术特点采取不同的压裂技术。阐述了国内外页岩气的开采现状,对现有的增产措施即水平井技术、超临界CO2技术、压裂技术(包括清水压裂、同步压裂、多级压裂、重复压裂和水力喷射压裂)以及微地震裂缝监测技术进行了分析,对我国页岩气增产技术进行了总结,并对下阶段的增产技术和措施作了展望。