水平井压裂携砂液摩阻定量计算模型研究

近年来, 携砂液在压裂管柱内流动的沿程摩阻研究仍未取得实质成果, 而携砂液的沿程摩阻分析是指导压裂设计和施工的关键。因此, 有必要对携砂液的沿程摩阻进行研究, 推导可普遍应用的沿程摩阻计算模型。利用液固两相流相间的动量交换理论, 研究了携砂液分别在直井段、 造斜段和水平段流动时支撑剂颗粒处于悬浮运动状态、 滑跳移运动状态以及部分悬移, 部分滑跳移状态下的携砂液平均流速, 最终利用 Darcy-Weisbach 公式建立了可用于各类型井的携砂液沿程摩阻计算模型, 并计算分析了管径、 施工排量、 砂比、 压裂液及支撑剂性质对携砂液沿程摩阻的影响     

高温下表面活性剂与钠离子钙离子的作用机理

在高温条件下研究了表面活性剂SDBS 和NPSS–10 与Na+ 和Ca2+ 的静电作用机理：（1）SDBS 浓度大于临界胶束浓度（cmc）时Na+ 作用较弱,Na+ 与胶束中的阴离子头基形成了离子对,屏蔽了离子头基的静电排斥力,在一定程度上降低了表面活性剂离子头基的极性,活性剂分子排列更加紧密。（2）NPSS–10 浓度大于cmc 时与Na+ 的作用较强,水化的氧乙烯基高温下部分失水和Na+ 与胶束中的阴离子头基形成了离子对的共同作用促使表面活性剂的极性降低,抗盐性能增加。（3）在Ca2+ 浓度较低时,SDBS 与钙离子没有相互作用,无沉淀产生,原因是生成的烷基磺酸钙盐有一定的溶解度;在Ca2+ 浓度较高时,SDBS 与Ca2+ 有强相互作用,电极电位发生显著变化,产生烷基磺酸钙盐沉淀。（4）在低浓度Ca2+ 溶液中,NPSS–10 与Ca2+ 有较强的作用,无沉淀产生,NPSS–10 中的氧乙烯基团与Ca2+ 形成络合物。在高浓度Ca2+ 溶液中,NPSS–10 与Ca2+ 没有作用,这是因为NPSS–10 在高Ca2+ 溶液中的极性减弱,再加上空间效应,使得磺酸基头与Ca2+ 的相互作用减小,形成离子对的能力减弱,避免了Ca2+ 与磺酸基头的作用产生沉淀,从而使它具有很强的抗Ca2+ 能力。     

水力压裂优化设计方法研究

综合根据施工规模预测压裂效果和根据增产要求设计施工规模的两种设计思想体系,将裂缝三维延伸模拟技术应用于压裂施工设计,提出了从地层条件出发、以最佳的压裂效果为目标的水力压裂优化设计方法,通过不断地自动调整各段压裂液体积、地面加砂浓度、支撑剂类型和粒径等施工参数,设计出最优的施工方案,并在此基础上,采用Visual Basic语言研制了一套Windows环境下的三维压裂优化设计软件,在现场应用中取得了令人满意的施工效果。     

油田地面注水系统规划技术研究

油田地面注水系统是油田注水系统的重要组成部分,其规划关系到整个系统的投资和运行成本。对于油田地面注水系统的规划技术进行了研究,采用分级优化的策略,将整个系统的规划问题分解为注水支线管网的规划和注水干线管网的规划两部分。在注水支线管网的规划中,提出了以系统投资和系统可靠性为目标的数学模型,并对模型进行了求解。针对注水干线管网的特点,通过对注水站站址的优选、主干线的走向及干线与支线交点的确定,在满足工艺要求的条件下,实现对注水干线管网的优化。使管线费用达到最少。     

压裂气井非达西流动模拟研究

在压裂气井中,低粘气体在高导流支撑裂缝中的渗流阻力降低,渗流速度加快,气体渗流入井的流动由达西流为非达西流。目前基于达西流动假设所制作的预测压裂井生产动态的典型图版,对压裂气井生产动态的计算结果实际相差较大。为此在引入非达西因子的基础上,首次推导建立了压裂气井中真实气体在地层—裂缝中非达西渗的数学模型,采用有限差分法得到了该模型的数值方程和求解方法,推导了非达西因子的数值计算法,模拟计算了裂气井生产过程中的非达西因子和井底、地层及支撑裂缝中的压力动态。计算表明压裂气井中存在的非达西渗流压力动态和生产动态有显著影响,在低导流能力、高产压裂气井中非达西流的影响更为显著。文中的模型和方法应用于气井压裂后动态预测和气藏整体压裂数值模拟。     

堵老裂缝压新裂缝重复压裂技术

老井重复压裂是石油开采领域面临的重大技术课题。分析了低渗透油藏高含水期油田生产特点,提出了一种新的重复压裂技术,即堵老缝压新缝重复压裂;阐述了其技术原理和配套工艺技术;研究开发了一种满足性能要求的老裂缝堵剂。该套技术在长庆油田应用取得了十分显著的经济效果,证明了重复压裂可以形成新裂缝。     

东营凹陷南坡断块类型及其油气封闭性研究

东营凹陷南部斜坡带沙河街组发育大量顺向及反向断层组成的断块圈闭，处于有利构造背景下的断块圈闭仅部分成藏，因此，断层的地质属性制约了油气封闭的有效性。从断层的各项属性如活动性、断距、砂地比、断面应力、紧闭指数及SGR因子等入手，针对研究区的顺向断块、反向断块及倾向相反的顺反向组合断块等3种主要类型开展封闭性研究。研究表明，高含砂量层系（沙二段）反向断块更易成藏，顺向断块成藏概率较低；中、低含砂量层系（沙四下亚段-孔店组）顺向、反向断块均可成藏，且反向断块更为有利。此外，倾向相反的共轭组合断块研究表明，斜交式比共线式组合断块的封堵性更好，斜交式断块的主控断层及辅助断层满足经验断层封闭参数，该共轭组合断块亦是有利类型。     

硫在天然气中的溶解度实验研究

通过对天然气中硫溶解度的室内实验模拟,发现温度、压力和气体组成是影响硫在天然气中的溶解度主要因素。随着温度和压力的升高,硫的溶解度增大;同时气体中硫化氢以及重质组分的含量也是影响其溶解度大小的组分因素中最重要的两个因素,前者的作用说明了硫在天然气中的化学溶解的存在,而后者仿佛就是硫的天然物理溶剂,重质组分含量越高硫的溶解度越大,且随着组分中碳原子数的增加而增大。因此,硫在天然气中的溶解机理既包括化学溶解也包括物理溶解,是二者的有机结合。这对认识和防止高含硫气藏在开发过程中在地层发生硫沉积,合理高效地开发该类气藏提供了参考。     

GH稳粘剂对碱/聚二元体系驱油性质的影响

针对大港羊三木油田污水配注碱/聚二元复合驱过程中出现的体系粘度严重损失现象，研制了GH稳粘剂。为了考察该稳粘剂对碱/聚二元复合驱的最终驱油效果是否有利，就其对二元体系驱油性质的影响进行了逐一分析。利用热氧老化实验、界面张力仪和流变仪测定以及扫描电镜观察，研究了在添加GH稳粘剂与不添加该稳粘剂时碱/聚二元体系的长期热氧稳定性、界面张力、流变性、粘弹性以及微观形态。结果表明，GH稳粘剂能在不破坏碱/聚二元体系假塑性流变特征以及超低界面张力的基础上，通过提高其微观结构的稳定性，使得二元体系的长期热氧稳定性大幅度改善，同时粘弹性增强。GH稳粘剂有助于提高碱/聚二元体系的稳定性，在提高采收率方面具有良好的现场应用前景。