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2023年 第19卷 第3期 刊出日期：2023-09-10

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《新疆石油天然气》2023年第3期封面封底及目录

2023, 19(3):  0. 

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油气勘探

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适用于深层硬塑性泥岩的异形齿PDC钻头设计

刘维, 冯超超, 万绪新, 张增宝, 未九森, 高德利

2023, 19(3):  1-9.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.001

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随着油气勘探开发向深层、深水、非常规领域发展，钻遇地层越来越复杂，其中深部泥岩地层在钻进过程中表现出极强的硬塑性特征，导致切削齿难以吃入地层、钻头机械钻速缓慢。针对硬塑性泥岩地层提速难题，开展了聚晶金刚石复合片钻头（PDC）切削齿模拟破岩试验，对比分析了多种异形齿的破岩效果。研究结果表明，弯刀齿的破岩效率最佳且兼具一定的耐用性，在胜利罗家油田硬塑性泥岩地层实现机械钻速最高提升116.4%；斧形齿和弯刀齿交错布齿钻头设计适用于砂泥互层等深部复杂地层，在准噶尔盆地永进油田实现机械钻速最高提升215.7%。讨论了硬塑性泥岩地层潜在的提速措施，建议采用“尖锐突破，平面推进，小齿密刮”的钻头设计原则，以实现高效破岩钻进。研究成果为硬塑性泥岩地层PDC钻头优化设计提供了参考。

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扩眼尺寸在不同工况下的影响分析——以准噶尔盆地南缘H101井为例

甘泉, 张茂林, 张晨, 魏强, 李冰青, 张东

2023, 19(3):  10-20.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.002

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扩眼尺寸参数的确定是国内外扩眼研究的难点。为了保障在扩眼段顺利钻井和固井，以准噶尔盆地南缘H101井为例，深入研究扩眼尺寸在钻进、起下钻以及固井工况下的影响规律。从钻具弯曲变形、排量优化、底部钻具组合振动、起下钻抽吸激动压力与密度窗口、下尾管激动压力、注水泥当量循环密度（ECD）、以及考虑井眼曲率的井筒完整性角度分析其对扩眼尺寸的要求，并讨论下入套管尺寸变更对扩眼段固井的影响，最后结合数理统计分析综合考虑确定扩眼尺寸参数值。准噶尔盆地南缘H101井及同类井应用扩眼尺寸参数进行扩眼均顺利完钻，并且H101井扩眼段实现单日进尺101 m。提出的优选扩眼尺寸的方法和思路考虑因素更全面、更有说服力，对扩眼井确定扩眼尺寸具有重要借鉴意义。

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插入式高温高压注气封隔器的设计与研制

黄晓蒙, 肖国华, 王磊, 王远征, 田晶蒙, 王瑶

2023, 19(3):  21-25.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.003

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为解决高压注气过程中注气封隔器密封不严导致的油套环空带压问题，通过优化封隔器结构、优选密封机构与材料，研制了一种新型的插入式高温高压注气封隔器。该封隔器设计整体式密封插管，减少连接部位，降低漏失风险；设计密封圈与插管本体一体硫化，避免管柱蠕动对密封圈的损伤，提高插管密封效果和寿命；选用气密封胶筒，设计分瓣张开式刚性支撑保护，避免胶筒受损，提高注气密封性能。该封隔器的优化设计延长了封隔器使用寿命，降低了油套环空带压风险，解决了高压注气安全隐患，为冀东油田气驱发展提供技术支撑。

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唐东探评井成膜封堵储层保护技术

卓绿燕 , 赵诚 , 张毅 , 王英博 , 窦书铭 , 王超

2023, 19(3):  26-32.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.004

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大港油田唐东区块地层复杂，主要目的层为东三段和沙河街组，目的层埋藏较深、储层段长，且各储层之间损害机理差异性大，应用细目碳酸钙和钻井液用封堵剂作为储层保护技术，由于储层针对性不足且技术实施管理不到位，导致该地区探评井储层保护效果欠佳，储层钻井液岩心渗透率恢复值仅为67.5%。根据唐东9X6井岩心敏感性评价和铸体薄片分析，针对潜在损害因素构建了唐东探评井钻井过程储层保护技术体系。该保护体系采用成膜封堵保护技术，配合应用单井多层/多点设计方法，通过精细技术实施管理、精益实时评价，确保了技术高效实施。该地区成膜封堵保护技术实施5口井，钻井液动态滤失量降低25.7%、渗透率恢复值提高13.1%，5口井均达到地质预期效果，其中2口井实现高产，初期日产分别达到61.3 t和101.1 t，取得了良好的效果。

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高密度水基钻井液降黏剂的研制及应用

邓正强 , 欧猛 , 白海龙 , 敬玉娟 , 黄平 , 邵平

2023, 19(3):  33-37.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.005

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高密度水基钻井液流变性失控的主要原因之一是劣质固相含量的增加。劣质固相在高密度水基钻井液中分散，增强体系网架结构，导致钻井液黏度和切力上涨。基于竞争吸附降黏原理，以2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯、马来酸酐、N，N-二甲基丙烯酰胺四种单体按摩尔比1∶2∶1∶1合成了低分子量聚合物降黏剂WNTHIN。降黏剂评价实验表明，WNTHIN能够有效降低密度为2.40 g/cm³的高密度钾聚磺水基钻井液的黏度和切力，塑性黏度降低率达42.85%，静切力降低率达51.35%，WNTHIN推荐加量为1.5%。在蓬莱气区某井现场应用中，WNTHIN的使用改善了高密度钾聚磺水基钻井液流变性，塑性黏度由58 mPa·s下降至30 mPa·s，动切力由29 Pa下降至14 Pa，10 min静切力由28 Pa下降至16 Pa，高密度水基钻井液性能得到有效改善，满足了深井钻井安全钻进的技术需求。

油气开发

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新型嵌段硅油防水锁剂的研制与评价

金家锋, 邓妍, 黄贤斌, 王金堂, 刘克松

2023, 19(3):  38-41.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.006

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针对低渗气藏钻完井过程中外来流体侵入引发的水锁损害问题，以高含氢嵌段硅油为主剂，复配有机硅表面活性剂、消泡剂等助剂，制备了一种适用于低渗气藏的高性能防水锁剂FWB。采用红外光谱对嵌段硅油的分子结构进行了表征，并通过表面张力法、接触角法、岩心自吸法、渗透率恢复率实验和钻井液配伍性等实验综合评价了防水锁剂FWB的性能。实验结果表明，1%防水锁剂FWB可将水相表面张力大幅降低至22.28 mN/m，将水相接触角由29°提高至120°，岩心自吸水量的减少幅度达69.2%，且渗透率恢复率可提高至89.3%。该防水锁剂具有良好的钻井液配伍性。研制的防水锁剂FWB可以显著降低钻完井过程中的水锁损害程度，能有效保护低渗油气储层。


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玛湖凹陷风城组碱盐井筒结盐规律探究

吴定莹 , 蒲迪, , 郑苗 , 尹剑宇 , 罗平亚 , 郭拥军,

2023, 19(3):  42-48.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.007

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玛湖凹陷风城组碱盐地层压裂后排采过程中存在井筒结盐的问题，但结盐规律尚不明确。通过静态和动态结盐评价实验研究了结盐率的油藏条件影响因素以及生产过程中流速和产气量对井筒结盐的影响，明确了井筒结盐规律。结果表明：温度对三种典型盐溶解度影响程度由强至弱依次为碳酸钠、碳酸氢钠、氯化钠；明确了不同组成复合盐溶液析出盐晶的边界条件（总盐度、离子配比）及对应盐晶类型；在相同盐度下，不同组成复合盐析出程度介于单独盐之间，析出盐优先顺序依次为碳酸氢钠、碳酸钠、氯化钠，与各种盐溶解度随温度变化规律一致；随着流速、产气量的增加，结盐量均先增加后减少，当日产液量为40 m³/d、气液比为200 m³/L时，结盐量最大。对碱盐井筒结盐规律的研究可指导生产过程排采参数的合理设置，在一定程度上延缓返排阶段井筒结盐问题，保障压后顺利试油，为后期生产过程中风城组碱盐地层防盐措施的制定提供理论依据。

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低渗油藏径向多分支水平井产能影响因素分析

孙锡泽, 俞天喜, 艾尼瓦尔·沙依木, 郑伟杰, 丁克保

2023, 19(3):  49-56.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.008

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径向多分支水平井是指在水平井筒的油层段钻出多个分支井以扩大驱油面积的一种提高低渗油藏产能的技术。目前针对径向多分支水平井产能预测方法的相关研究较少，产能影响因素尚不明确。采用数值模拟软件COMSOL建立了径向多分支水平井数值模型，评价了储层和井型因素对产量的影响。采用有限元法对数学模型进行数值求解，采用物质平衡法计算产量；分析了径向多分支井参数和地层非均质性对生产行为和瞬态压力分布特征的影响。研究结果表明，分支井长度对产能影响明显，能够有效扩大控制区面积，分支井个数、角度和地层非均质性在一定程度上为产能主控因素。

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压裂过程中脱接喷砂器处套管冲蚀模拟与对策

王飞文, 李军之, 相志鹏, 陈锐, 赵云峰, 牟易升

2023, 19(3):  57-65.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.009

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长时间压裂过程中，高速流动的携砂液会对井下工具与套管造成严重冲蚀。应掌握压裂过程中工具内部流场分布及套管冲蚀规律，有针对性地提出改进措施，优化压裂参数，保护井筒完整性。建立了压裂脱接喷砂器处套管冲蚀的有限元力学模型，针对某超深井的冲蚀进行了系统分析和研究。结果表明，无护套保护时出口处套管的冲蚀速度达到1.46×10^-3 kg/（m²·s），套管壁厚减薄1.35 mm，套管强度下降，带有冲蚀缺陷的管柱更容易发生应力集中；加护套后冲蚀引起的套管壁厚减薄明显低于无护套保护的工况。建立的有限元模型可以对喷砂器出口附近的所有位置进行完整定量的研究与分析，并预测了不同压裂液排量与砂比下冲蚀护套壁厚减薄安全窗口，可以定量指导现场通过控制排量与砂比的方法保证护套有效，防止套管冲蚀。此研究对压裂过程中的参数优化及井筒保护具有重要意义。

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海上底水锥进气井注氮气复产工艺探索

李晨泓, 丁英楠, 何秀萍, 钟宝库, 刘子雄

2023, 19(3):  66-71.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.010

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底水锥进会使气井产量快速递减和采出程度大幅下降，尤其在海上高采气速度下底水锥进影响更显著。为了能够使此类井成功复产，开展了注氮气压水锥研究和现场试验。通过数值模拟研究，确定了水锥面的物理形态，并据此优化氮气的注入量和焖井时间。A3井实施两轮次累计注入38×10⁴ m³氮气。现场试验表明：通过高压注入氮气可以有效突破水锥面对气相的封堵，建立气相与井筒的通道。两轮次分别返排出10%~15%的氮气后，天然气的含量即可达100%，说明只需要较少的注入量即可突破水锥面；但底水能量强，现场处理能力有限，频繁更换生产制度导致大量产水，累计自喷15×10⁴ m³天然气后停喷。在后期的治理中需要控制油嘴，防止井底流压波动加剧产水，影响复产效果。本次注氮气压水锥工艺探索对同类底水气藏的复产有一定的借鉴和指导意义。

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酸性气井油管内壁水基缓蚀剂预膜仿真模拟

余成秀, 林铁军, 聂家昌, 曾德智, 韩浩, 杨程淞

2023, 19(3):  72-79.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.011

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酸性气井常常伴有CO₂、H₂S对金属材料的腐蚀，井下喷注水基缓蚀剂预膜防腐技术是一种比较先进且成本较低的方法。但针对缓蚀剂预膜时间、液膜厚度、液膜分布及喷注缓蚀剂周期等参数目前尚未开展系统研究。基于RNG k-ε 模型（Re- normalization group k-ε 模型），结合多相流理论，利用欧拉壁膜模型（EWF模型）耦合模拟水基缓蚀剂液膜的形成和流动，分析缓蚀剂停注后在气流冲刷作用下的流动规律。研究结果表明，在生产工况下酸性气井中的气流能够携带水基缓蚀剂并在管柱壁面上形成厚度约为2 mm的液膜，在20~60 m管段预膜效果较好；水基缓蚀剂停止注入后，由于气流的冲刷作用，管壁缓蚀剂液膜逐渐被破坏和减薄。建议每隔60 m长管段增加一个缓蚀剂注入喷嘴，并且整个井筒缓蚀剂喷嘴的位置呈螺旋上升分布。

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基于事故树-层次分析法的原油储罐泄漏风险识别

赵耀, 刘闯, 刘振翼, 李鹏亮

2023, 19(3):  80-85.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.012

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原油储罐泄漏会造成严重的后果，对原油储罐泄漏事故进行风险识别和分析是罐区安全管理的重要组成部分。基于事故树模型引进层次分析法，共识别和考虑了18个基本事件，通过最小割集求得各基本事件的结构重要度；通过结构重要度确定判断因子；然后构造出判断矩阵，对储罐泄漏风险进行了分析。分析结果显示，阀门失效、设计缺陷、充装过量、储罐缺陷和检修问题等是造成储罐泄漏风险的主要因素。研究工作对储罐泄漏风险的预防和控制提供了理论依据。事故树-层次分析法也被证明可以客观地分析储罐泄漏风险，为储罐的日常安全管理提供了理论支撑。

新能源

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元宇宙技术群与量子计算赋能CCUS研究现状及趋势#br#

骆灵, 李义常, 魏立尧

2023, 19(3):  86-94.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.03.013

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元宇宙是下一代互联网的终极状态，是与现实世界互联的沉浸式虚拟世界，其用途包括数字孪生场景下的实时渲染，以及遵循物理定律的高精度模拟仿真，正不断影响着整个世界。碳捕集、封存与利用技术（CCUS）是中国实现“双碳”目标的重要技术之一，与传统的碳捕集和封存技术（CCS）相比，具有经济收益与现实可操作性。目前CCUS技术在工程规范化上存在不足导致产业化成本高昂，对当今国内外CCUS技术发展现状做出总结，发现基于监督算法与无监督算法的机器学习在吸附剂的选择以及基于吸附剂的CO₂捕获过程中能够发挥巨大作用，并且利用量子计算技术进行过程模拟和优化可以以较低成本捕获CO₂。提出一种利用元宇宙技术群（尤其是机器学习）实现线上线下相结合的智能集成化管理系统作为展望未来的构想，以解决当今CCUS面临的产业化问题，全面助力CCUS实现规模化应用。