石油管材與儀器 /oa 鉆柱力學與套管磨損預測若干研究進展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200401 隨著油氣勘探開發活動向著深層、深水及非常規等復雜領域的不斷擴展,鉆井面臨的井況與約束條件更加苛刻,鉆柱的力學行為更加復雜,失效問題頻發。針對鉆柱屈曲、鉆柱動態特性及套管磨損等復雜鉆井力學問題,綜合分析了國內外的研究進展、不足之處及未來發展趨勢,介紹了筆者團隊的一些相關研究成果。目前,鉆柱屈曲研究基本上還停留在靜力學范疇,今后有必要加強動力屈曲問題的研究;鉆柱動力學的研究重點逐漸轉移到多重耦合非線性振動問題,需要探討更加高效的求解算法;現場實測的套管磨損形狀非常復雜,需要建立更加準確的套管磨損預測模型。通過綜合闡述這些研究進展,以期為復雜鉆完井工程優化設計與安全高效作業控制提供有益參考。 2020年08月20 00:00 2020年04期 1 9 0 高德利,黃文君,劉永升,譚雷川 頁巖氣多級壓裂井筒完整性失效機理及控制方法研究進展 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200402 綜述了國內外頁巖氣多級分段壓裂過程中井筒完整性失效的概況??傮w來看,我國的頁巖氣井筒完整性失效問題明顯比國外嚴重,嚴重制約了我國頁巖氣的高效開發。進一步明確了失效形式分為兩大類,一是結構完整性失效,即套管產生變形;二是密封完整性失效,即出現環空帶壓現象。分析了頁巖氣井筒完整性失效機理,包括壓裂前的井筒組合體原始應力狀態、壓裂過程中套管載荷的動態變化等多個階段。分析表明,復雜的地應力條件、地層各向異性、長水平段非均質性、巖性界面、斷層和裂縫發育、井眼軌跡質量差、下套管困難等對壓裂前套管的原始應力有明顯影響。而在壓裂過程中,套管承受拉壓交變載荷、近井地應力場及地層性質動態變化、裂縫非均勻擴展、微斷層滑移、套管溫度的急劇變化、水泥環出現微環隙或微裂隙等是導致井筒完整性失效的原因。對中國頁巖氣套管變形問題而言,以地層滑移的影響最為顯著。最后提出了井筒完整性控制方法,包括:井眼軌道優化與軌跡控制、套管鋼級與壁厚優選、固井方式優化、水泥漿體系優化、分段分簇及壓裂參數優化、采用可溶橋塞、井身結構優化、裸眼分段壓裂等,可為我國頁巖氣井筒完整性失效問題的治理提供參考。 2020年08月20 00:00 2020年04期 10 15 0 李軍<sup>1</sup>,丁士東<sup>2</sup>,韓禮紅<sup>3</sup>,陶謙<sup>2</sup> 頁巖氣井套管變形原因分析及選材設計 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200404 針對川渝地區頁巖氣井生產套管出現的套變問題,采用理論計算和實物試驗相結合的方式,研究了生產套管在下入、固井、壓裂等服役條件下套管抗擠毀性能的變化規律并提出選材建議。結果表明,體積壓裂造成的井筒溫度降低、固井質量差以及套管受到地層應力導致的管體橢圓度增大均能明顯降低套管的抗擠毀性能。為改善套變問題,需要優化水平段套管設計,進一步提升套管的抗擠毀性能。 2020年08月20 00:00 2020年04期 24 29 0 張忠鏵,董曉明 斷塊滑動引起的套管變形及影響因素分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200405 四川長寧-威遠國家級頁巖氣示范區開發過程中,套管變形問題突出,嚴重影響頁巖氣開發效益?,F場測井數據顯示,斷層滑移引起的套管剪切變形是一類重要的套管變形形態。建立了斷塊滑動引起套管剪切變形的三維有限差分模型,分階段對斷塊滑動進行模擬,并對模型正確性進行了驗證。引入內徑的凈減小量的概念表征套管變形程度,對套管鋼級、套管壁厚、固井水泥彈性模量和水泥環厚度進行了敏感性分析。結果表明:增大套管鋼級、加厚套管壁厚、降低固井水泥彈性模量、增大水泥環厚度都能減輕套管變形。前兩種方法可以增大套管抵抗變形的能力,但效果不佳;后兩種方法用“以柔克剛”的方法吸收斷塊滑移的影響,進而有效減輕套管變形。該研究成果對解決套管變形具有一定的理論指導意義。 2020年08月20 00:00 2020年04期 30 37 0 蔣振源<sup>1</sup>,陳朝偉<sup>2</sup>,張平<sup>3</sup>,張豐收<sup>1</sup> 斷層滑移剪切套管變形內徑變化規律研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200406 頁巖氣多級壓裂過程中出現的套管變形問題亟待解決?,F場測量數據表明,剪切變形是主要破壞形式。建立了基于斷層滑移的頁巖氣井套管剪切變形數值模型,計算了剪切變形后套管內徑沿軸向變化規律。研究結果表明:斷層滑移后套管最小內徑出現在套管滑移面附近;隨著滑移距離的不斷增加,套管內徑縮徑量不斷增加;斷層面與套管垂直時,套管剪切變形最為顯著。為避免引起斷層滑移,應在設計中盡量使井眼軌跡避開天然裂縫帶,或者順裂縫帶走向鉆進,以利于套管完整性的保護。研究結果可為頁巖氣井壓裂過程中套管完整性的控制提供參考。 2020年08月20 00:00 2020年04期 38 40 0 席巖<sup>1</sup>,李軍<sup>2,3</sup>,李方園<sup>4</sup>,曾夏茂<sup>5</sup>,鐘文力<sup>5</sup> 頁巖氣井壓裂套管變形評價及水泥環性能優化 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200407 頁巖氣井在水力壓裂過程中出現了大量套管變形(套變),對頁巖氣井壓裂施工和單井產量造成不利影響?;谔鬃兙y計分析、井徑測井解釋、微地震解釋等,揭示頁巖氣井套變主要機理。建立裂縫滑移作用下頁巖氣井筒力學模型,分析了頁巖氣井筒力學響應及橋塞遇阻機制。通過敏感性分析探討了水泥環性能優化方法。結果表明:壓裂誘發的裂縫滑移對套管產生了剪切與拉伸作用,引起套管出現較大的轉角和曲率(狗腿度),“壓裂套變狗腿”阻礙了橋塞等工具順利下入。使用低彈性模量的水泥環能夠顯著地降低裂縫滑移作用下套變狗腿度。建議在斷層/天然裂縫帶上下2.0 m采用彈性模量小于1.0 GPa的改性水泥環,可降低壓裂過程套變及工具遇阻的故障率。 2020年08月20 00:00 2020年04期 41 45 0 尹飛<sup>1</sup>,韓禮紅<sup>2</sup>,陳穎杰<sup>3</sup>,楊尚諭<sup>2</sup>,史彪彬<sup>1</sup> 水力壓裂過程中頁巖強度折減對套管變形的影響分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200408 針對四川盆地巖氣開發過程中出現的套管變形問題,在定量分析了壓裂液浸泡過程中頁巖強度隨時間變化規律的基礎上,建立了頁巖強度折減條件下的套管-水泥環-地層組合體三維數值計算模型,分析了頁巖強度降低對套管變形的影響,并對影響套管變形量的因素進行了分析。計算結果表明:頁巖強度發生折減時,會產生垂向位移,從而導致套管在垂向上產生變形。頁巖強度降低幅度越大,套管變形量越大;隨著巖性界面傾角的增加,套管變形量先線性增加后緩慢增加;增加套管鋼級以及降低徑厚比對于降低套管變形量有一定的效果。 2020年08月20 00:00 2020年04期 46 50 0 連威<sup>1</sup>,李軍<sup>1,2</sup>,柳貢慧<sup>3</sup>,席巖<sup>3</sup>,韓葛偉<sup>4</sup> 頁巖氣水平井壓裂過程水泥環力學特性評價研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200409 針對頁巖氣水平井大規模體積壓裂過程中,套管-水泥環組合系統在外部載荷作用下產生破壞而引發的井筒完整性問題,采用彈性力學和復變函數方法,建立了該組合系統的力學特性分析模型,分別以Von-Mises屈服準則和Drucker-Prager巖土屈服條件作為套管和水泥環的屈服判據,對頁巖氣井壓裂過程組合系統的薄弱環節進行了分析;在此基礎上,對井筒完整性進行了參數評價和敏感性討論。計算結果表明:頁巖氣井壓裂過程中,水泥環比套管更易屈服,從而引發井筒完整性問題;套管壁厚和水泥環泊松比越大,井筒越安全;低彈性模量的水泥環,對井筒完整性有利;水泥環厚度存在最優值使井筒最安全;需要根據井筒完整性和壓裂施工效果,綜合確定壓裂施工壓力。 2020年08月20 00:00 2020年04期 51 55 0 王宴濱,高德利,房軍 頁巖氣井井下安全閥完整性研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200410 提高頁巖氣的產量是實現天然氣上產的基礎,但頁巖氣開發過程中存在的井筒完整性問題嚴重影響了頁巖氣的經濟生產,甚至威脅到人員安全和環境保護。而井下安全閥作為井筒屏障系統的重要組成部分之一,在地層流體出現異常時,可以迅速關閉生產通道,從而避免井噴等嚴重事故的發生。因此,井下安全閥功能的正常運行對實現頁巖氣井安全生產有著重大意義。為此,通過故障樹分析法確定了頁巖氣井井下安全閥的失效形式和風險因素,建立了基于貝葉斯網絡模型的頁巖氣井井下安全閥失效概率計算方法,并結合Sintef統計數據,確定了風險因素的權重,得到了井下安全閥的風險等級,制定相應管理措施。研究結果表明:該方法可為頁巖氣井井下安全閥的風險評價和管理提供理論支撐及決策依據,有助于預防及控制井下安全閥的失效。 2020年08月20 00:00 2020年04期 56 62 0 張智<sup>1</sup>,趙苑瑾<sup>1</sup>,吳優<sup>1</sup>,鄧虎<sup>2</sup>,盧齊<sup>2</sup> 頁巖氣用生產套管螺紋連接選用和評價技術研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200411 頁巖氣開發具有水力壓裂壓力高(80~100 MPa)、生產采氣壓力低(40~60 MPa)的特點,且開采6個月后,產氣量和壓力迅速遞減。通過對生產套管用不同型式螺紋連接性能特點和井下生產套管工況分析,制定了螺紋連接適用性評價程序。對擬采用的臺肩對頂密封經濟型螺紋進行試驗驗證評價,通過模擬旋轉下套管抗扭矩粘扣試驗、壓裂密封完整性評價試驗、生產采氣密封完整性評價試驗,驗證臺肩對頂密封經濟型螺紋滿足頁巖氣生產套管開發需求。用有限元分析螺紋在不同載荷工況下的密封性,提出了螺紋使用上扣扭矩控制措施;建立了頁巖氣生產套管螺紋連接試驗評價程序和方法;提出生產套管柱螺紋連接選用技術方案:直井段和彎曲段采用高性能金屬/金屬氣密封螺紋連接,水平段采用經濟型臺肩對頂密封螺紋連接,并進行了現場應用,可以有效降低管柱成本。 2020年08月20 00:00 2020年04期 63 68 0 王建東<sup>1</sup>,田濤<sup>1</sup>,陳鷗<sup>2</sup>,黃永智<sup>3</sup> 頁巖氣井用套管承載特性試驗研究 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200412 西南油氣田頁巖氣井復雜壓裂套管柱變形嚴重。根據套變井測井數據,分析確定了三種主要的套變模式和主控因素,量化了復雜壓裂工況下地層滑移位移邊界(<40 mm),為套變防治提供設計優化依據。依據非常規油氣井套管柱模擬試驗系統,研究了頁巖氣井中常用125SG Φ139.7 mm×12.7 mm套管鋼級和壁厚的變化對抗剪切和非均勻外擠承載特性的影響規律。研究結果表明,隨著套管鋼級和壁厚增加,套管抗剪切和抗非均勻外擠承載能力相應增加;高內壓循環40次后,套管抗剪切能力降低了50 t,在套管柱設計和評價時應分析承載能力折減的影響。 2020年08月20 00:00 2020年04期 69 72 0 楊尚諭,韓禮紅,王建軍,王航,潘志勇 瞬態力—熱耦合作用下套管應力影響因素分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200413 頁巖氣井壓裂過程中出現的套管變形問題已經成為制約我國頁巖氣高效開發的重要因素。在頁巖氣水平井固井時常出現套管偏心現象,且頁巖氣井壓裂改造次數多、井下溫度場變化大,套管承受復雜的交變載荷?;诖私⑻坠芷那闆r下的力-熱耦合模型,分析了注液溫度、壓力、排量等因素對套管應力的影響。計算結果表明:壓裂過程中,套管溫度先迅速降低,然后逐漸穩定;套管內壁最大應力隨偏心角的增大而增大;注液溫度越低,井底溫度下降越快,導致套管最大應力增大;在力-熱耦合條件下,套管內壁的最大應力隨著壓力的增大而增大;排量增加,傳熱系數增大,套管最大應力也隨之增大。 2020年08月20 00:00 2020年04期 73 76 0 張慧<sup>1</sup>,李軍<sup>1,2</sup>,韓葛偉<sup>3</sup>,張鑫<sup>1</sup>,張小軍<sup>1</sup> C-W區塊頁巖氣井大規模多級壓裂套管失效主控因素及防控措施分析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200414 C-W區塊多口頁巖氣井發生套管失效,嚴重制約了頁巖氣安全、高效、經濟開采。針對C-W區塊油層套管失效特征,分析了復雜應力條件下非均勻外擠力、彎曲應力、剪切應力等對套管抗擠強度的影響規律和套管失效影響主控因素,提出了降低套管失效概率的防控方案和失效后的應對措施。結果表明:越靠近水平段A點,套管失效風險越大;套管抗擠強度主要受應力不均勻系數、彎曲度等因素影響,而大規模體積壓裂的持續累加效應是導致套管失效的主控因素;與單方面的提高套管鋼級相比,增加套管壁厚對預防套管失效效果更佳,且經濟性較好。 2020年08月20 00:00 2020年04期 77 81 0 張華禮,李玉飛,王漢 頁巖氣生產套管損壞原因淺析與推薦解決方案 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200415 頁巖氣生產套管在壓裂施工作業過程中損壞變形,是影響國內頁巖氣井生產建設的主要原因,分析和明確套損的主要原因是解決套管損壞的重要手段。通過實物試驗和有限元計算相結合的方法,分析研究了生產套管承受各種載荷的能力,并根據分析結果,針對性地提出了解決方案。頁巖氣井生產套管變形是多種復合載荷共同作用下,套管承受的載荷超出管體的極限承載能力所致。選擇高鋼級生產套管有助于提升套管承受復合載荷能力;復合管串設計可以有效降低高鋼級套管的使用成本,降低高風險段的套損率。 2020年08月20 00:00 2020年04期 82 85 0 黃永智<sup>1</sup>,李軒<sup>2</sup>,戴昆<sup>2</sup>,張哲平<sup>1</sup>,張傳友<sup>1</sup>,呂春莉<sup>1</sup>,張旭<sup>1</sup> 頁巖氣水平井段旋轉下套管工藝淺析 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200416 頁巖氣井水平段下套管對于螺紋連接的可操作性、疲勞性能、拉伸/壓縮性能以及螺紋連接極限作業扭矩等提出了很高的要求。通過旋轉下入生產套管方式可以有效減少因水平段摩阻產生的軸向阻力。這種方式可最大程度減少套管屈曲變形風險,在壓裂及投產前確保整個管柱順利下入,減少管柱負載。討論了關于不同方式下套管所面臨的挑戰,介紹了通過旋轉下套管方式達到設計井深的典型案例,同時介紹了為實現安全成功完成管柱下入進行的輔助分析。 2020年08月20 00:00 2020年04期 86 89 0 ICHIM AdonisCostin<sup>1</sup>, 徐繼勇<sup>2</sup>, ZESTRAN Alexandru<sup>1</sup>, BLANC Carlos<sup>1</sup>, 劉景華<sup>2</sup> 天然氣離心壓縮機現場動平衡調整方法 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200417 天然氣離心壓縮機轉子結垢,形成漸發性不平衡,導致機組振動高。通過多次摸索,利用艾默生CSI2140機械健康分析儀進行現場動平衡,簡化了以往現場動平衡多次停開車和繁復計算的問題。 2020年08月20 00:00 2020年04期 90 93 0 吳建武 428XL儀器震源啟動失敗問題探討 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200418 在可控震源施工中經常遇到儀器給與點火命令后震源啟動失敗(即放不響炮)問題。針對工區現狀以及現場儀器與震源實際情況,分別從儀器硬件及軟件方面入手,查找問題,提出針對性的解決方案。再經過試驗逐一排查驗證方案的可行性,保證了儀器震源正常工作。 2020年08月20 00:00 2020年04期 94 96 0 殷來明<sup>1</sup>,唐愛純<sup>1</sup>,范火國<sup>1</sup>,黨田夫<sup>1</sup>,徐偉<sup>2</sup> 可控震源有線一致性分析方法探討 /oa/darticle.aspx?type=view&id=20200419 有線一致性測試是可控震源施工中定期檢測分析的項目,以確保震源機械和電控系統的狀態滿足施工要求,保證采集資料品質。由于目前采用可控震源施工的采集項目多為24小時連續作業,傳統通過電纜連接震源和儀器進行有線一致性的測試方法需要中斷野外生產采集,影響有效采集時間?;诙鄠€采用VE464電控箱體的地震采集項目,提出通過分析導航系統實時采集的震源特征信號和儀器真參考信號代替傳統的有線測試方法,獲得甲方認可并在生產項目中應用。 2020年08月20 00:00 2020年04期 97 100 0 聶明濤,王井富,尚永生,顧文沛,戚振利,封召鵬,王磊 湖北新11选5开奖公告