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[硕士论文] 郝志顺
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:在油井开采中,地层中的砂粒会随着地层液体的冲刷从岩层中脱落,随着地层液体一起进入采油井并在井中沉积,井内沉积的砂子不断积聚造成油层堵塞,会导致油井产油量下滑,甚至不产油;并且细小的砂粒会随着采出液进入采油设备,使设备严重磨损,造成不必要的损失。射流泵油井排砂成为了石油开采修井作业中的一个重要问题。本文针对这一问题,在前人的研究成果基础上,结合实际要求,建立了射流泵井下流场的数学模型。并通过对新型射流泵冲砂洗井系统进行一系列的数值模拟分析和室内实验研究,为射流泵的结构优化和效率提高提供理论和实践依据。
  本文研究了射流泵流量比、面积比、扰砂喷嘴、不同吸入口角度、冲砂液性质、砂粒参数对射流泵流场的影响,通过单相流和固液两相流fluent数值模拟研究发现:在增加了扰砂喷嘴后,射流泵的流量比M主要是由两个喷嘴的结构决定的,当两个喷嘴结构相似时,流量比与两喷嘴的出口直径的平方比相等;流量比与面积比的配合关系对射流泵的性能有着重要的影响,合适的配合会使射流泵更加节能,最优组合:面积比R为0.5,流量比M为0.2;扰砂喷嘴的加入并未对喉管内的速度流场产生明显的影响,不会影响喉管口低压吸附作用和喉管内混合过程;砂粒颗粒过大还会造成射流泵无法完成冲砂洗井工作;吸入室角度为60°的射流泵时在不同的流量比下都具有更高的效率;在相同条件下使用清水作为冲砂液时射流泵效率最高,Guar冲砂液射流泵效率次之,Xanthan作为冲砂液添加剂效果最差。
  最后利用实验手段验证数值模拟结果的准确性,得出提高射流泵冲砂洗井效率的最佳方案,进一步掌握了新型双喷嘴射流泵内部和井下流场流动机理。
[硕士论文] 徐金广
机械工程 山东科技大学 2018(学位年度)
摘要:废弃钻井液中含有大量的重晶石等有用固相颗粒,这些颗粒回收就成为资源,进入环境则造成污染。因此钻井液中重晶石的分离回收是循环经济与节能减排领域的重要课题。但由于钻井液泥化现象严重,固含量高、粘度大,传统工艺及方法回收难度大、效果差。本文提出利用旋流器对重晶石进行分选回收的工艺方案,对高浓度工况下颗粒的受力情况进行了分析,对固体颗粒在离心力场中的自由沉降和干涉沉降公式进行了推导,分析了采用旋流器对重晶石进行回收的可行性。
  采用Fluent14.5软件对旋流器分级分选性能进行数值模拟,选用DDPM模型(Dense Discrete Phase Model)和雷诺应力湍流模型,得到了入口速度、溢流口直径、底流口直径和物料浓度的变化对旋流器内部流场和分离性能的变化规律,获取了旋流场中的湍流强度分布规律和颗粒运动轨迹。
  通过分析钻井液物料性质,设计并进行了单因素与正交试验。通过单因素试验研究了结构参数和操作参数的变化对分股比、底流产率、回收率、重晶石含量等分离性能指标的影响规律。试验结果表明,随着给料压力的增大,底流中重晶石含量提高,回收率增大。溢流口直径增大,底流产率降低,底流中重晶石含量上升,回收率降低。底流口直径增大,底流产率提高,重晶石含量下降,重晶石回收率提高。给料浓度增大,底流固相产率略有降低,底流中重晶石含量提高,重晶石回收率下降。通过正交试验,以重晶石回收率为指标,分析了给料压力、溢流口直径、底流口直径、物料浓度对分离性能影响的主次关系,确定了最佳参数组合为:进料浓度62%,进料压力0.4MPa,底流口直径5mm,溢流口直径6mm,此时底流重晶石含量为71%,底流产率为55%,重晶石回收率为65%。在实验室试验的基础上,按照4t/h处理量要求,设计了中试试验装置并进行了试验,试验结果与实验室试验结果规律一致。
[硕士论文] 曾一芳
地质工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:钻井液被誉为钻探的“血液”,处理剂是钻井液体系中的核心成分,很少的量都将很大程度的改变钻井液的性能。我国地域宽广,复杂地层种类繁多,复杂地层钻进时钻井液处理剂的选择恰当与否是保证钻进顺利的一个重要因素。
  本文以聚合物钻井液处理剂为研究对象,从天然聚合物、人工合成聚合物处理剂出发,以理论研究、室内实验、现场验证为手段,结合内因(分子量)和外因(浓度、温度、剪切速率)对高分子聚合物的流变特性进行研究,分析总结它们的流变特性规律,依据黑水井双线特大桥现场复杂地质条件,筛选出高聚物植物胶作为原材料,并对钻井液配方进行优化,解决了现场钻进困难、施工进度慢等问题,为今后高分子聚合物钻井液在相类似漏失性、坍塌性地层钻探施工的运用提供参考。主要研究和结论如下:
  (1)分子量是溶液粘度变化的内因,通过粘度法测定处理剂的分子量对流变性能研究起一定的参考作用。室内实验得到X-Ⅰ、黄原胶、WM植物胶、羧甲基纤维素的粘度分别为1.3374、1.3164、0.8738和0.5047,利用粘度与分子量的关系,分别求得它们的相对分子量,其中X-Ⅰ、黄原胶及羧甲基纤维素的分子量等级为106,而WM植物胶的分子量等级为105。
  (2)浓度、温度、剪切速率等因素是溶液粘度变化的外因,通过实验对各处理剂流变特性分析,得到粘度随浓度、温度、剪切速率的变化趋势及流变模型,运用线性回归得出粘度随浓度、温度、剪切速率变化的方程,分析评价了各高聚物处理剂粘度对流变特性的影响,具体如下:
  ①在相同加量条件下,不同种类的聚合物处理剂,相对分子质量越大,其溶液粘度越高;
  ②不同种类的聚合物处理剂的粘度均随浓度的增大而增大,聚合物处理剂相对分子量越大时,粘度增大速率越大,当剪切速率越小时,粘度的增长幅度越大,其中浓度对溶液的粘度和流变模型都有影响,溶液浓度较低时体系呈塑性流体特征且流变性能较差,浓度升高后呈现假塑性流体特征,浓度过高,溶液的流变性能同样过高,也将会对钻井效果产生不利影响;
  ③不同种类的聚合物处理剂的粘度随温度的升高而下降,下降幅度各异,而且温度对溶液粘度的影响不只是单一的,还必须同时考虑浓度等因素,伴随着温度的升高,分子之间的缠绕程度和数目减少,使得分子链上缠结点的伸展受到限制,在宏观上的表现就是粘度的下降;
  ④不同种类的聚合物处理剂的粘度均随剪切速率的升高而呈现下降的趋势,并且降低的速率随着剪切速率的升高慢慢趋于平缓,溶液的相对分子量和浓度越高,粘度下降的越厉害,表现出假塑性流体的特点。
  (3)依据黑水井双线特大桥地层对钻井液的流变特性要求,采用大中小分子相互搭配的原则,结合内因(分子量)和外因(浓度、温度、剪切速率)对钻井液处理剂流变特性进行筛选,利用正交试验得到最优配方组合1LH2O+0.8%WM+400ppmX-Ⅰ+0.4‰NaOH。
  (4)将最优配方在黑水井双线特大桥DZ-66-96、DZ-66-098和DZ-66-102G三孔现场试验,岩心采取率达到85~90%,机械钻速达到1.2m/h,台月效率提高了1~2倍,解决了黑水井双线特大桥地层钻进难、取样难的问题,可为在相类似漏失性、坍塌性地层钻探施工的运用提供参考。
[硕士论文] 程序
石油与天然气工程 成都理工大学 2018(学位年度)
摘要:论文针对于河坝地区实钻中发生的各种工程问题或现象,归纳其工程地质特征,分析影响钻进安全及工程效果的主要因素,重点建立了测井资料在岩石力学参数、压力剖面、地应力场及钻井液密度安全窗口的测井预测模型,并对不同钻井过程中的应用情况进行了分析和总结。
  通过开展岩石力学实验及分析测井资料建立求取地层力学参数的经验模式,将实验测试值和经岩心归位以及测井曲线计算值做线性拟合,建立了岩石力学参数计算的测井解释方法计算模型;将常用地应力计算方法加以改进和综合应用,并考虑实际地质环境因素和有限的实测地层压力数据,以及井眼因素、地层岩石力学因素、地应力等因素的影响,建立了适用于保持井眼稳定的地层压力计算方法;利用测井资料确定了井壁稳定条件,不断修正、完善,在大量的资料处理和验证的基础上,建立了地层岩性的测井精细解释模型,对地层安全泥浆密度窗口的影响因素分析进行了分析,研究了泥浆密度上下限的确定方法,利用所编制的软件对从河坝地区8口井进行了精细处理解释,得到了泥浆密度窗口剖面和井壁稳定分析。
  利用所建立的测井资料解释方法和技术,为钻井设计和实钻过程中采用合理的钻井参数提供科学依据,为该地区优快钻井提供必要的工程地质参数和技术保障。
[硕士论文] 邓潇潇
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:存储式声波测井是近年来发展的最新测井技术,用于测量地层的声学特性,获取孔隙度参数等。但在实际应用中,由于井况复杂、仪器晃动、噪声等因素使远阵列的接收波形失真严重,导致常规方法自动计算的声波时差有误差,而厂家提供的软件需要手动选取首波负峰位置,耗费大量时间与人力。因此本文的目的是研究适应性强的存储式声波测井数据处理新方法,开发全自动的一发多收存储式声波测井数据处理软件,提高生产效率。
  本文首先进行一发多收存储式声波测井纵波时差提取算法研究。以一发三收(SL6000)和一发八收(GIS60)存储式声波测井仪的结构特性、工作原理为理论基础,分析不同仪器采集的数据格式,根据原始波形数据中纵波首波负峰位置的规律,重点分析一发八收模式首波检测和慢度计算过程中出现的问题,提出将时间域波形失真解决方法和纵向深度域时差突变解决方法相结合的首波提取新方法;再将相关分析法结合异常点处理的方法应用到存储式声波测井中提取纵波时差,寻找最相关位置对应的最佳慢度。
  其次,在存储式声波测井纵波时差数据处理算法的基础上借助 VC++6.0结合TeeChart控件开发声波时差数据处理软件平台。根据用户需求设计软件需要实现的功能,创建首波检测动态链接库和慢度动态链接库将算法程序加载到软件平台里,实现自动计算时差、人工干预、曲线绘制与编辑、深度定位、动态预览等多种功能。软件操作简单,设计实现自动计算时差、手动计算时差、图形绘制、导出曲线、波形二维图像等模块。最后通过一发三收和一发八收仪器采集的数据,将软件应用到实际操作中,验证了软件的各部分功能的正确性。
[硕士论文] 陈勇
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随钻声波传输技术由于其自身优势,越来越多地应用在导向钻井领域。但由于传统的随钻声源大多采用压电陶瓷换能器作为声波发生器,存在声功率不足,传输距离有限等问题。本文将等离子体声源应用在井下随钻信息传输中,作为新型随钻声源。该等离子体声源基于水下高压放电产生声波脉冲进行信息传输的原理,具有声压级高、频谱覆盖宽、重复频率高、安全性好等优点,能够实现井下强干扰下大容量数据信息的长距离、实时、快速传输。
  本文主要针对等离子体声源研究了以下三方面的内容:
  (1)对等离子体声源的主体结构进行研究分析。针对井下的复杂环境,结合声源的放电条件,对该声源进行调研和可行性分析;对高压充电系统和高压放电系统的主要部件进行研究选型,主要包括高压储能电容器、升压变压器、脉冲触发开关、传输电缆、放电电极和聚能装置。
  (2)利用数值模拟软件 LS-DYNA,对放电冲击波的近场传播规律和声场能量的聚焦规律进行了数值模拟研究。采用由柱状炸药驱动源所产生的水中冲击波,对其传播过程中的波阵面演化情况作了数值模拟研究,接着对冲击波在椭球面罩和抛物面罩内的声场能量聚束规律作了数值模拟研究。
  (3)对脉冲放电回路和放电间隙电弧电阻进行了理论分析,并进行了水下声源系统初步放电试验。主要对放电回路电参数进行研究,并试验了不同参数对声脉冲波的影响关系。
[硕士论文] 王浩
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:智能完井在解决水平井找水调剖以及多层合采等问题时,具有较为明显的优势,日益得到油田管理者的关注,但是该技术经过多年发展却未在油田得到大规模应用,其主要原因在于如何通过调节井下控制阀从而实现最大的油田经济利益,即如何制定简单、通用、高效的井下控制阀的调节方法。针对以上问题,本文在深入调研国内外研究成果的基础上,详细剖析了各种优化控制方案在提高智能井产量以及对油藏整体控制能力中的作用。
  首先,提出了以井下各层含水率作为反馈控制条件的被动控制策略,同时针对不同的实际油藏模型优化控制阀面积调节公式中的参数,该方法不仅能够提高智能完井的产量,而且容易在油田中推广运用;然后,假定在油田开发中后期油藏模型具有良好的预测性,在此基础上,以数值模型为优化载体,研究了主动控制策略中不同的优化算法的适应性,本文对比了序列二次规划、模式搜索算法以及遗传算法等优化算法在优化过程中的优缺点;最后,将集合卡尔曼滤波引用到油藏实时拟合问题中,通过与优化控制相结合,构造智能完井实时闭环优化模型。
  本文通过Eclipse构建智能完井数值模型,采用MATLAB编写算法程序,实现油藏数值模拟与优化算法相结合。经过模拟验证,无论采用了何种优化生产方法,智能完井的整体收益都要大于传统完井方式,累积产油量和累积净现值增长至少在5%以上,累积产水量下降8%左右,同时在比较各优化算法过程中,序列二次规划优化算法展现了较快的收敛速度,为大规模油藏生产优化提供参考,希望本文的研究为智能完井的生产优化方法研究提供有力的帮助。
[硕士论文] 田欢
测试计量技术及仪器 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:可控偏心器旋转导向钻井系统通过对偏心矢量的控制来调整井眼轨迹,偏心矢量控制是钻井导向控制的核心。本文利用模糊逻辑结合神经网络算法对偏心矢量的智能控制方法进行了探索研究,主要做了如下工作:
  介绍了轨迹法面偏差的定义及其表征参数,同时说明了法面偏差的计算方法。对可控偏心器旋转导向BHA进行了空间受力分析,讨论了偏置力和井身曲率对钻头井斜力的影响。通过对导向工具三翼肋推力力学分析和数学计算得到偏心矢量控制方案,并分析了在外套旋转时保持偏心矢量不变的三翼肋推力组合。设计了基于轨迹偏差的偏心矢量模糊控制器及其参数调整仿真流程,提出应用神经网络算法优化控制器的方法。
  最后,搭建了偏心矢量控制的室内试验平台。利用搭建的平台完成了大量相关实验,取得良好效果。论文得出的结论有:偏心矢量控制算法有效;偏心矢量能够跟随的外套最大旋转速度为20r/h左右。
[硕士论文] 古朋
应用化学 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:高效缓蚀剂大多是一类多组分的混合物,需添加一定的助剂或者与不同类型的缓蚀剂配合使用,其中与丙炔醇复配是提高缓蚀剂缓蚀效果最重要的方法之一,但由于丙炔醇毒性大,且价格昂贵,对环境造成的伤害大,因此,研究低毒或无毒,对环境友好、缓蚀效果优良的丙炔醇替代品非常重要。本文以苯乙酮、环己胺、苯甲醛、多聚甲醛及丙醛为原料,合成了Mannich碱3-环己胺基-1-苯基-1-丙酮(HAPA),烯酮类化合物2-苯甲酰基-3-羟基-1-丙烯(BAA)、2-苯甲酰基-3-羟基-3-苯基-1-丙烯(BAAB)和4-苯甲酰基-5-羟基-3-庚烯(BAC),并利用红外光谱对其官能团结构进行表征。以HAPA作为缓蚀剂主剂,烯酮类化合物及增效剂作为助剂,采用静态失重法分别研究了BAA、BAAB、BAC及增效剂与HAPA的协同缓蚀作用,并通过电化学方法、扫描电镜法和电子能谱法对配制缓蚀剂的作用机理进行了推测。由HAPA配制的缓蚀剂MH-I在加量为1.0%,90℃,20%盐酸中可使N80钢片的腐蚀速率为7.2568g·m-2·h-1。同样实验条件下,由BAA、BAAB和BAC与HAPA复配制备的系列缓蚀剂MHA、MHB和MHC可使N80钢片腐蚀速率降低到3.0g·m-2·h-1以下,表明烯酮类化合物BAA、BAAB、BAC与HAPA碱有良好的缓蚀协同作用。HAPA、烯酮类化合物与增效剂复配得到的MCA, MCB,MCC系列缓蚀剂实验结果表明,增效剂可进一步提升HAPA的缓蚀效果,三者之间表现出良好的协同缓蚀作用。扫描电镜和EDS能谱显示由HAPA、烯酮类化合物及增效剂复配的复合型缓蚀剂MCA-A1,MCB-A1,MCC-A1能够在N80钢片表面吸附形成有效的保护膜,显著降低腐蚀电解池中自由移动电子密度,增大传质电阻,抑制试片的腐蚀,属于抑制阳极为主的混合型缓蚀剂。
[硕士论文] 郭肖依
应用化学 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:双亲水基单疏水链表面活性剂以其优良的溶解性和稳定性,卓越的分散能力、漂洗能力和抗硬水能力广泛的应用于洗涤剂领域中。但是,目前此类表面活性剂的种类依然较少,已限制了其应用范围。本论文从分子设计的角度出发,合成了两系列共7种Y型双亲水基表面活性剂,并分别对各产物在增溶、泡沫和乳化方面的性能进行了探索。
  分别以十二胺,十八胺为原料,通过Michael加成与酰胺化缩合反应合成了一类Y型端氨基表面活性剂(PA-12、PA-18),产率达到90%。分别以十二胺,十八胺,壬基酚为原料,通过亲电取代反应合成了一类Y型端羧基表面活性剂(CY1-12、CY2-12、CY1-18、CY2-18、BZCY)。同时借助IR光谱和ESI-MS技术验证了所合成的化合物为目标产物。
  采用吊环法测定了各产物的表面张力,同时考察了温度和无机盐对表面活性的影响。结果表明,端氨基表面活性剂中PA-12的表面活性较高,其γcmc为30.65mN/m,cmc为0.15mmol/L;端羧基表面活性剂系列中BZCY的表面活性最好,其γcmc为30.029mN/m, cmc为0.89mmol/L;随着温度的升高,表面张力逐渐降低,但临界胶束浓度的变化恰恰相反;无机盐对端氨基表面活性剂没有影响,但是显著提高了端羧基表面活性剂的表面活性。
  采用旋滴法测定了各产物的油/水动态界面张力。结果表明,PA-12和BZCY降低油/水界面张力的效率最好,均可达到10-2mN/m数量级。同时考察了BZCY与SDS不同配比的复配体系的界面活性,发现当总浓度为0.3%,质量比为30:1时,复配体系可将油/水界面张力降至10-3mN/m数量级。
  利用不同的技术分别考察了各产物对乙酰水杨酸的增溶能力,同时研究了各产物的泡沫性能和乳化性能,并探索了无机盐浓度和醇对泡沫性能的影响。结果表明,采用固体分散技术,PA-12对乙酰水杨酸的增溶效果最好;端羧基表面活性剂BZCY的起泡性最好,CY1-12的稳泡性最好,且起泡性和稳泡性均随无机盐浓度的增大先增加后降低,同时异丙醇显著提高了泡沫的起泡性,而乙醇提高了稳泡性;端氨基表面活性剂PA-12对脱硫煤油的乳化效果最好。
[硕士论文] 杨大德
石油与天然气工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着东海勘探开发力度增大,逐渐向深层探索,发现其地质条件复杂,纵向上存在多个油气储层,且不同储层间的压力系数差异较大。该类油气构造在同一时间被打开后非常容易产生层间的干扰,不适合多层合采。东海油气田的开发面临着高温高压气井完井的技术难题,既要井控安全,又要保护储层。
  本文的研究目的,首先根据东海高温高压储层的完井作业特点,创新构建了一套高密度、无固相、低损害、无毒性的环保型完井液体系,其充分利用表面活性剂的增溶作用,结合助溶剂使难溶性材料形成络合物等技术,优选无固相材料而制成,该体系可耐高温180℃、密度可达1.80g/cm3、岩心恢复率超过90%,为高温高压气井完井工程提供了保障;其次针对东海储层高温高压、低孔低渗、高低压层同时完井的特点,形成了一套保护低压储层的暂堵技术,研发了一套粘度可调、性能稳定、无腐蚀的耐高温动态暂堵液体系,同时优化暂堵施工工艺,有效避免了完井液的漏失。
  研究和实践适合东海气井高低压同井分层开采的完井技术,满足开发要求。研究以同井高低压分层开采的完井工程要求为基础,从新型无固相高密度完井液、低压层暂堵技术方面进行研究和创新,成功探索并形成了一套完善的高低压分层完井工艺技术。并且在东海海域多个油气田区块得到成功实践和应用,有效解决了井控难度大、地层漏失严重、储层易受污染等情况,实现了不同压力储层采用分层开采的完井工艺,保障了作业安全,提高了完井时效。
[硕士论文] 田朋
油气田开发工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着我国石油工业的发展,海上石油开发逐渐受到重视。燃爆压裂技术凭借其施工简便,成本低廉等优势在陆上油田广为应用;但是由于海上油田大多采用筛管完井,高能气体压裂过程中产生的高温、高压气体通过筛管上的孔缝进入地层,在此过程中可能会对筛管基管和筛管的防砂性造成损害,因此该技术在海上油田目前应用却很少。为了实现海上油田燃爆压裂技术的应用,所以就需要通过地面模拟实验来对筛管完井燃爆压裂的可行性进行研究。
  筛管完井燃爆压裂的可行性研究的主要内容包括燃爆压裂机理研究、燃爆压裂地面模拟研究、仿真模拟研究、燃爆压裂井筒压井液运动规律研究以及压裂裂缝扩展规律研究等内容。通过燃爆压裂理论和燃爆压裂设计的研究,对施工过程中套管的安全性作出评价;通过地面模拟实验和挡砂实验,分别对燃爆前后筛管的安全性和挡砂能力作出判断;基于ANSYS15.0/LS_DYNA软件仿真模拟燃爆过程,对爆燃过程中压力冲击波的传播规律以及不同位置压力随时间变化关系进行研究;根据燃爆压裂理论的研究,建立数学模型,并对该模型进行求解,以此为主要思路研发燃爆压裂参数计算软件。
  本文对筛管完井燃爆压裂的可行性进行了较为全面的研究,通过一系列实验对爆燃后筛管的安全性和防砂能力作出了明确分析评价。研究过程中严格按照相关规定进行实验,研究结果对于海上油田高能气体压裂的应用具有很大的指导意义。
[硕士论文] 宋立
油气井工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:随着常规油气资源日益减少,致密砂岩油藏成为油气勘探开发的新热点。与常规油藏水平井相比,致密砂岩油藏水平井具有水平位移长、摩阻扭矩大等特点,导致井眼轨迹比较复杂,这些因素都决定了致密砂岩油藏水平井在钻井过程中受力比较复杂,经常出现钻柱在井眼内弯曲,严重时甚至出现自锁现象。因此通过理论模型对致密砂岩水平井钻柱摩阻扭矩计算预测,具有非常重要的意义。
  本文首先对致密砂岩油藏进行地质特征研究的基础上,考虑井眼轨迹参数、钻井液粘性阻力和钻柱屈曲的影响等因素分别建立了钻柱摩阻扭矩的软杆模型和硬杆模型。针对致密砂岩油藏水平井钻井时钻柱形状与井眼形状不一致的现象,采用离散化方法以每个接头作为节点进行分析,利用三次样条插值法对井眼轨迹进行拟合,建立致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩计算模型,并通过MATLAB软件编制了新的摩阻扭矩模型的数值计算算法,优化了数值计算的复杂性与计算时间。
  最后,在现场实例的基础上,分别使用LANDMARK软件和离散化模型对研究区的一口井进行了分析计算,通过计算对比分析可以得出新的离散化模型的精确度更高,验证了致密砂岩油藏水平井摩阻扭矩预测模型的合理性、准确性,为现场工程实践提供必要的技术支持。
[硕士论文] 李跃成
地质工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:国家在大力推进清洁能源开发利用、雾霾治理、节能减排等工作。作为一种新型能源,煤层气规模开发一旦实现,煤层气的勘探开发对我国的国民经济发展具有重要意义,将在保障能源安全、降低对外依存度、节能减排、清洁发展、能源结构调整转型升级等方面起到积极作用。
  本文是在调研分析国内煤层气勘探开发现状的基础上,结合大村区块地质条件以及已施工煤层气参数井、生产试验井、煤田勘探钻孔资料,归纳出大村区块钻井施工特点难点,并进行了针对性研究。分析了不同煤层气开发方式的技术特点、技术优势和存在问题,以及应用现状和应用效果,并根据不同开发方式的技术、工艺要求,从地质、储层、地形和投资等方面研究了主要开发方式的适应性。
  首先,本文针对煤层气钻井井型的设计展开概述,分别分析了煤层气钻井的技术难题以及井型的设计原则,并分别对直径、定向井的设计进行了较为全面的对比分析,为大村区块井型的悬着提供了参考。
  接着,本文对煤层气钻井工艺进行了浅析,分别从井身结构、钻井工艺、钻井液工艺以及完井工艺进行分析,并展开了裸眼洞穴完井和套管完井的对比分析,为大村区块钻井完井工艺的研究提供了理论基础。
  从提高大村区块煤层气开发效益出发,结合大村区块的特殊地形地貌特点和煤层地质情况,从地形地质条件、技术工艺、经济效益分析等方面作研究对比,以及对国内煤层气有关数据的分析对比,初步形成一套基于国内现有装备和技术条件、适合大村区块煤层气开发的合适井型及钻井井技术。结合大村区块地质条件及钻井技术难点做出针对性研究分析,做出了适合大村区块有利区地形地质条件的钻井方案。在工程设计中对井型结构、造斜点选择等方面进行深入研究,并对设备选型、钻具组合等方面提出了合理化建议,为大村煤层气下步勘探开发提供了有力技术支持。该研究成果对加快大村区块的煤层气开发具有现实的指导意义。
[硕士论文] 李凯
油气田开发工程 成都理工大学 2017(学位年度)
摘要:我国页岩气资源量巨大,发展前景广阔,开发过程中投入巨大,而产出相对较小,其中一个很重要的原因是页岩基质纳米孔隙发育,工作液在毛细管力作用下源源不断进入储层,与黏土矿物作用,容易导致井壁失稳、储层损害等问题。目前,页岩储层钻井过程中主要采用油基钻井液,但其成本高,污染环境,侵入储层后难返排,储层损害严重。
  为了降低工作液滤液向页岩储层的滤失,确立了利用酸溶性纳米材料暂堵纳米孔隙的思路。在评价龙马溪组露头页岩的物性参数、矿物组成、孔径分布及其对渗透率贡献率的基础上,优选了油湿型纳米碳酸钙为纳米添加剂及十六烷基三甲基氯化铵为分散剂,在此基础上配制的纳米钻井液的表观粘度、塑性粘度和动切力随纳米颗粒及十六烷基三甲基氯化铵浓度的增大均先增大后降低,当纳米颗粒浓度为2%时达到最大值,API滤失量随纳米颗粒浓度的增大而逐渐降低。
  提出了基于压力传递法测试基质型岩心液体渗透率,并以此评价了各因素对封堵及解堵效果的影响。实验结果表明:纳米颗粒浓度为1%时,封堵效果较好,且随着封堵时间的延长,岩心渗透率迅速降低,之后趋于平缓;压差为2MPa条件下,利用15%的稀盐酸酸蚀30分钟后岩心渗透率恢复率达到83.91%~87.50%,解堵效果良好。此外,设计实验研究了毛细管力及压差对钻井液滤液以及纳米颗粒进入基质孔隙的影响,结果表明当岩心含水饱和度较小时,毛细管力起主要作用,随着含水饱和度的逐渐增大,压差的作用逐渐增强。纳米钻井液封堵页岩基质孔隙过程中,对于与纳米颗粒尺寸相仿的孔隙,纳米颗粒以“卡喉”形式实现封堵,对于尺寸较大的孔隙,纳米颗粒以架桥形式实现封堵。
  纳米钻井液暂堵等效宽度为1μm左右的微裂缝实验结果表明:纳米颗粒浓度为4%时钻井液可以实现有效封堵,且随着封堵时间的延长,渗透率迅速降低,之后趋于平缓;压差为2MPa时,利用15%的稀盐酸酸蚀解堵,渗透率恢复率随酸蚀时间延长而增大,1h后渗透率恢复到原始渗透率的68.09%~74.19%;增大返排压力可以进一步提高岩心的渗透率恢复率,当压差达到8MPa时,渗透率恢复率突然增大的85.11%,达到较好解堵效果。纳米钻井液封堵微裂缝过程中,尺寸较大的颗粒与纳米颗粒堆积在微裂缝端部,且纳米颗粒充填在大颗粒堆积后剩余的空间,使封堵带更加致密,使渗透率降低,且大量的纳米颗粒与少量的尺寸相对较大但比微裂缝宽度小的颗粒进入微裂缝,进一步降低微裂缝的渗透率。
[硕士论文] 李晓林
电子与通信工程 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:钻井作业的同时,需要实时地从井下向地面传输数据,目前国际上普遍采用的是随钻测量(Measurement While Drilling,MWD)技术。其中,以钻柱管道中的循环泥浆液作为传输载体,通过泥浆脉冲传输信号的方式,以其易于安装维护、低成本的优点,成为了目前应用最为广泛的MWD传输方式。但由于泥浆信道衰减效应严重,脉冲信号的有明显的畸变失真,另外其工作现场环境复杂,钻井平台的各种机械噪声,尤其是泵冲干扰噪声,其频谱能量分布在脉冲信号带内,对脉冲信号的识别和处理造成了极为不利的影响。因此在处理泥浆MWD遥传信号的问题中,对泵冲干扰的消除效果会直接影响系统的传输性能。
  本论文针对泥浆MWD遥传信号的泵冲干扰消除问题,详细分析了泥浆信道、信号和噪声的特性,建立了信号仿真模型。并以此为依据,分别从单通道盲源分离和基于稀疏成分分析这两个角度研究了泵冲干扰的消除方法,并通过仿真实验验证了其有效性。本文的主要工作内容如下:
  1.简述了泥浆MWD遥传信号的产生和传输过程,分析研究了信道的传输特性、泥浆脉冲信号和背景噪声的特性,并结合实验数据建立特征脉冲信号波形和泵冲干扰模型,用于生成不同参数的仿真信号。
  2.研究了基于单通道盲源分离的方法,从常规的适定多通道观测信号的盲源分离理论入手,详细描述了基于最大峭度的FastICA的盲源分离算法。并针对单通道的盲源分离问题,分别设计了基于EEMD分解和基于稀疏表示的构建虚拟多通道的方法盲源分离方法,对它们的性能进行了仿真实验,对于特征脉冲和泥浆泵冲噪声的混合信号,得到了基于DCT稀疏表示分解的FastICA盲源分离性能优于基于EEMD分解的FastICA盲源分离的结论。
  3.研究了基于稀疏成分分析的信号分析方法,详细阐述了形态成分分析的推广得到的稀疏成分分析方法的理论模型和求解步骤,讨论和设计了小波字典基的优选方法,并针对泥浆MWD遥传信号的特征进行了算法优化。仿真结果验证了基于稀疏成分分析方法对泥浆MWD遥传信号处理的有效性。
[硕士论文] 张光辉
信号与信息处理 电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:在地质勘查的钻井工程中,及时准确的监测井眼轨迹并精准调整钻井姿态是钻井工程中关键技术之一。目前,基于钻井液脉冲的数据传输方案普遍被国内外成熟的随钻测量系统(MWD)采用,但是这种传输方式受钻井液局限、传输速率低。
  随钻测量无线电磁传输系统是以低频电磁波为介质,将信号进行合适的编码后,经钻杆-地层信道传输到地面。它很好的克服传统钻井液脉冲无线传输技术的缺点,已成为国内外各大油服公司的研究热点。但国内该方面的研究起步较晚,技术远落后于国外大型同类公司,缺乏成熟的商用产品。因此具有自主核心技术的无线电磁传输系统的研发已成为国内业内公司与研发人员的一个攻坚任务。
  本课题以随钻测量无线电磁传输系统已有成果为背景,针对在随钻测量无线电磁传输系统实现中遇到的各种难题,进行设计与改进。主要工作包括:
  1.根据各项技术指标及实际工程情况,提出完整的系统方案,设计系统的总体功能框架;
  2.针对井下锂电池供电与长时间井下作业要求的矛盾,设计了专门的电源管理模块,实现发射系统在井下长时间待机与高效工作的需求;
  3.针对井下钻杆空间狭小,为发射系统提供的可利用空间有限,本文采用SOC方案实现信号的调制和发射系统的控制,有效的减少了发射系统的面积,非常方便井下电路的安装;
  4.受环境影响,井下通信信号衰减都比较快,载波频率都比较低,低频段的带宽较窄,本文采用BPSK调制方案,有效的降低了信号的带宽,并结合低频信号载波同步难的问题,本文设计了一种基于上下文的 BPSK解调算法,该算法效率高,载波同步快,对噪声和工频信号都具有很好的抗干扰能力,并且该算法对硬件电路的要求低,本文采用FPGA实现该BPSK算法的解调,仅需FPGA最小系统和ADC即可;
  最后,针对该随钻测量无线电磁传输系统进行一系列相关的测试与实验,实验结果表明:该系统工作可长时间稳定工作,满足设计的各项技术指标,实现了预期功能。
[硕士论文] 张金涛
岩土工程 山东科技大学 2017(学位年度)
摘要:定面射孔作为低渗透油气田开采中的一项重要工艺技术近年得到了快速发展,深入研究定面射孔参数影响水力裂缝扩展的力学机制对完善该工艺技术具有重要的理论与工程价值。受储层岩石特性、地应力分布、井筒结构、天然裂缝及流体等因素影响,近井筒区域结构应力分布极为复杂。本文结合数值分析与实验模拟的方法,研究了定面射孔参数变化条件下的井筒应力分布与损伤破裂问题,主要工作包括:
  1.通过对近井筒岩层结构模型简化,建立了储层水力压裂裂缝起裂参数(起裂压力及起裂角)优化力学模型,研究了地层构造应力变化对围岩裂缝起裂和扩展形态的影响。
  2.通过数值模拟方法,定量分析了水平井定面射孔参数(射孔相位角及射孔倾角)对围岩应力分布的影响,为计算水平井筒破裂压力、裂缝起裂方位角及射孔参数的优化提供了重要的依据。研究表明随着射孔相位角的增大,射孔之间应力叠加作用逐渐减弱,造成围岩裂缝起裂压力的逐渐增加,但由于射孔面面积的增大将使得定面射孔对裂缝扩展方向的控制性增强。在射孔相位角固定情况下,当射角逐渐增大时,围岩起裂压力呈现先减小后增大的趋势,在射角为25°时围岩起裂压力达到最小值。
  3.基于岩石弹塑性损伤模型描述近井筒岩层的损伤,分析了定面射孔相位角及射孔倾角参数对水平井围岩损伤破裂形态的影响。研究表明在不同应力分布情况下,围岩均从中间射孔处起裂,并且其起裂位置为射孔根部、射孔与井筒轴线组成平面与射孔围岩相交位置处,随着注液的进行,裂缝将逐渐发生偏转与两侧射孔形成的裂缝连接贯通形成与井筒轴向垂直的裂缝面。随着射孔相位角的增大,三个射孔表面损伤分布区域均呈逐渐减小趋势,这是由于随着射孔相位角的增大,射孔之间的应力叠加作用逐渐减弱。在射孔相位角固定情况下,随着射孔射角的增大,井筒围岩损伤程度呈现先增加后减小的趋势。
  4.通过大尺寸真三轴岩石力学试验系统,开展了直井定面射孔水力压裂物理模拟试验,利用测定射孔破裂压力及扫描的压裂裂缝断面,通过与数值模拟结果对比分析定面射孔参数对储层初始破裂压力及破裂形态的影响。研究表明较小的相位角会使得射孔之间应力干扰较大,造成裂缝起裂压力及裂缝的复杂性的增加并使裂缝发生转向。随着射孔相位角的增大,两侧射孔受水平最大主应力影响逐渐增加,在进行注压后,射孔围岩所产生拉伸损伤逐渐减小,裂缝在中间射孔处开裂、延伸,形成裂缝更加平滑,并且起裂压力逐渐减小。当射孔相位角为60°时围岩起裂压力较相位角为30°时起裂压力减小了4.2 MPa。
[硕士论文] 徐楠
建筑与土木工程 西安理工大学 2017(学位年度)
摘要:水平井定面射孔技术是一种新型的射孔技术。水平井可以通过改变穿过油层的方位来避免穿透复杂地形,从而降低了实施的难度,定面射孔技术可以通过调节射孔弹的布弹方式,从而获得最优破裂面,扩大裂纹区域,降低岩石的起裂压力,科学的引导裂缝走向。与常规射孔和单一射孔相比,定面射孔可以减小岩石的破裂压力,增加岩石的破裂区域,减小地层的破坏,增加其稳定性,提高石油的产量。本文采用最大拉应力原理结合数值模拟的方法,对水平井定面射孔水力压裂岩石起裂进行研究。
  本文主要从以下几个方面进行研究分析:
  首先,本文利用有限元软件Abaqus6.14对不同地应力,射孔夹角(15°,30°,45°,60°,75°,90°),射孔尺寸(射孔直径,射孔深度)等影响因素的研究以及对预测裂纹区域(1.同一夹角,不同压裂液压力;2.同一压裂液压力,不同夹角)的分析,得出不同影响因素下,岩石起裂压力的变化规律。通过模拟得出:(1)在不同的地应力状态下,岩石的起裂压力不同,第一种地应力场情况下所需要的起裂压力最大,第三种地应力场次之,第二种地应力场情况下所需要的起裂压力最小,其中,最大水平主应力和最小水平主应力的变化对岩石的起裂压力也有所影响。(2)地应力大小相同的情况下,三种地应力状态所得出的结果相同,岩石的起裂压力都是随着射孔夹角增大而增加。(3)只改变射孔直径增加,起裂压力呈减小趋势,随着射孔长度的减小起裂压力也呈减小趋势。(4)同一压裂液压力,改变射孔间的夹角,当射孔夹角为60°时,射孔间裂缝扩展区域、射孔间距、相邻射孔裂缝扩展融合区域都是最合适的,最终裂缝扩展融合面积最大,45°时较次之;同一射孔夹角,由于压裂液压力的增大,应力在射孔孔眼之间相互作用,裂缝最初发生在射孔与井筒的交界处,随后相互贯通,最后形成扇形预测破裂面。
  其次,三种射孔弹型从岩石的起裂压力与预测裂纹区域两方面进行对比分析,三种射孔弹类型分别为:1#射孔弹:孔径10.4mm,孔深660mm;2#射孔弹:孔径11.0mm,孔深876mm;3#射孔弹:孔径16.9mm,孔深646mm。得出2#射孔弹型最优。
  最后,采用有限元软件Abaqus6.14对单一射孔、常规射孔和定面射孔进行对比分析。(1)对不同射孔方式下岩石的起裂压力进行对比:单一射孔,主要研究了角度由0°变化到90°时,岩石的起裂压力;常规射孔,只对射孔孔眼间距沿Y轴分别为6cm/24cm/6cm的一种情况进行研究;(2)对比三种射孔在同一压裂液压力(40MPa,60MPa)下,预测裂纹区域面积的对比。结果表明:定面射孔相对于前两种射孔方式,在降低起裂压力与预测裂纹区域方面都具有一定的优势。
  由上述研究分析,本文从如何降低岩层的破裂压力入手,主要研究了不同影响因素下,岩石的起裂压力的变化规律,从而将定面射孔进行优化。
[硕士论文] 刘永峰
油气储运工程 西安石油大学 2017(学位年度)
摘要:在油田开发过程中,井筒存在局部凹陷现象,其发生的根本原因是地层岩性不一致和钻井技术限制所导致的局部井径扩大和井壁冲蚀。凹陷区域内的钻井液在注水泥过程中难以被驱替,造成水泥浆的顶替效率较低,最终导致固井质量较差。因此,研究井筒凹陷区域驱替流动特性及效率对提高固井质量具有重要意义。
  本文基于非牛顿流体力学基本原理和流体运动基本控制方程,结合相关的固井顶替理论知识,运用计算流体动力学的常用软件Fluent对井筒凹陷区域固井顶替流动的过程进行了数值模拟。分别研究了流态、密度差、浆体性能、凹陷段长度、井斜角、环空间隙对凹陷区域水泥浆顶替效率的影响,模拟结果表明:采用塞流或紊流顶替、增大水泥浆与钻井液两者之间的正密度差都有利于提高凹陷区域水泥浆的顶替效率;确定了较高的凹陷区域顶替效率对应的浆体性能(即钻井液以及水泥浆的粘度、动切力、稠度系数和流性指数);凹陷区域的顶替效率随着环空间隙的减小而降低,凹陷段长度越长则顶替效率越低,井斜角越大则顶替效率越低;此外,随着时间的增长,凹陷区域水泥浆的顶替效率值迅速升高,当顶替效率升高到一定值后增速变缓,之后其值基本不再随着时间的增长而发生变化。
  研究结果对提高井筒凹陷区域固井顶替效率及固井质量具有一定的指导意义,同时利于明确井筒凹陷区域顶替流动过程中的顶替机理,为注水泥设计和施工提供必要的理论依据。
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