CO2捕集、利用与封存是应对温室气候,实现双碳战略目标,引领全球能源体系转型升级,推进能源绿色可持续发展的主要技术。化学吸收法具有吸收效率高、处理能力大的特点,是最适合各行业大规模碳捕集的技术,其中应用最广泛最有效的是醇胺法。醇胺溶液吸收CO2后成为醇胺富液,对吸收后的醇胺富液进行解吸处理可回收醇胺溶液实现循环利用。但是在已有醇胺吸收剂捕集CO2工艺过程中存在再生能耗高、吸收剂损耗大的缺点,需要改进醇胺吸收剂使其具有高吸收效率并设计低再生能耗的可行性工艺。针对吸收剂损耗大、再生率较低的问题,设计开发新的混合醇胺吸收剂进行改进;对于再生能耗较高的问题,则对传统热解吸工艺进行改进,选择微波解吸技术。介绍了各醇胺吸收CO2的机理以及吸收CO2的特点,总结了改进混合醇胺吸收剂的依据,调研阐述了微波辅助醇胺捕集CO2的原理及特点,为工业化碳捕集与环境保护提供借鉴。
提高钻井速度不仅是提高我国油气效益开发及深地勘探等方面的重要技术手段,同时对保障国家能源安全意义重大。冲击破岩钻井技术在国内外油田现场应用并获得了良好的提速效果,持续开展此类技术攻关有望攻克当下我国深地高温高压硬岩地层进尺低、提速难的技术痛点。介绍和分析了轴向冲击、扭力冲击和轴-扭耦合冲击辅助钻头破岩钻进技术方面的实践及发展动态。结合冲击破岩钻井技术现状,阐明了冲击辅助钻头破岩力学原理是冲击破岩钻井提速技术的关键问题,综述了国内外研究学者在冲击辅助钻头破岩物理实验、理论模型和数值模拟等研究方法上取得的科学进展。针对冲击破岩钻井提速技术的发展提出了相关建议,即加强在材料结构优化设计、智能化控制、多元技术融合和井场应用优化等方面的研究力度,为我国能源高效开发做出贡献。
针对传统聚合物、表面活性剂等溶液在提高原油采收率过程中存在黏度保留率低、吸附损耗量大等问题,介绍了纳米流体提高原油采收率相关研究进展。总结了目前应用于提高原油采收率领域中纳米材料的合成方法和纳米流体稳定性的评价手段;综述了纳米流体提高原油采收率的六大主要机理,包括降低界面张力、改变润湿性、降低原油黏度、提高泡沫稳定性、结构分离压力和降压增注;调研了目前纳米流体提高原油采收率的油田现场应用进展,并提出了限制纳米流体矿场大规模应用的瓶颈问题,一是缺乏高效开发非常规油藏的纳米驱油体系;二是关于二维片状纳米流体的研发、提高采收率机理的研究及矿场先导试验三位一体的理论和技术研究尚不成系统,需要更深层次的探讨和研究。为解决纳米流体的实践推广应用指明方向。
页岩气水平井多级压裂过程中套管变形(套变)现象显著,降低了储层动用率,增加了压裂成本。综合国内外学者对该问题的研究成果,对比分析了国内外页岩气水平井套管变形现状,以长宁-威远、泸州、威荣区块的套管变形数据为基础,总结了套管变形问题在时间、空间、形态上的分布规律。讨论了套管及水泥环类型、固井质量、压裂及射孔参数、热应力等工程因素和储层非均质性、储层滑移等地质因素对套管变形的影响。调研分析结果认为,工程因素会使套管应力增加,但不易造成套管变形,而地质因素中多级压裂诱发天然裂缝和断层活化导致的储层滑移是套管产生较大变形的主控因素。针对该问题总结梳理了优选套管及水泥环参数、提升固井质量、优选压裂及射孔参数、优化井眼轨迹、控制储层滑移等多种控制方法,并提出了需提高对地层的认识和储层滑移预测精度等方面的建议。研究成果可为压裂过程中套管完整性设计及控制提供参考。
钻井液是深层超深层钻完井工程的核心技术,是决定钻井成败的关键技术之一。本文分析了深井超深井钻井液面临的井壁失稳、高温高盐条件下体系失效、摩阻高和环保等难题,综述了国内外水基钻井液和油基钻井液最新技术进展,指出国内钻井液研究水平在抗温、抗盐方面与国外先进技术还存在差距,亟需在处理剂失效机理、抗超高温钻井液处理剂及针对特殊地层配套技术等方面进行攻关。
深层、超深层是油气增储上产的重要接替领域,经过持续技术攻关,深井、超深井固井技术取得显著进步,尤其在抗高温固井外加剂、高温大温差水泥浆、超高温水泥浆等特色体系、抗高温前置液技术以及固井关键工具、精细控压固井、井口逐级憋压、预应力固井等配套新工艺方面均取得重要进展。国内自主研发的特色固井水泥浆体系及配套工艺技术,在四川、塔里木、渤海湾等盆地深井超深井固井中得到推广应用,在亚洲最深直井蓬深6井、国内首口“八开八完”红星1井、大港油田最高温度井千探1井上的应用效果显著。由于油气勘探开发目标日趋复杂,深井、超深井固井仍面临新的系列挑战,需持续加强深井、超深井固井基础理论、抗高温固井关键材料、工作液体系、功能性固井工具以及配套工艺等方面的研究,为深层、超深层油气勘探开发提供强有力的技术支撑。
大规模加砂压裂管柱冲蚀研究进展
长庆油田米绥新区易漏地层漏失机理
米绥新区天然气资源丰富,是长庆油田快速上产的重要战略接替区,但近几年井漏问题的频繁出现已经严重制约效益开发的进程。为了遏制井漏的发生,通过多尺度定量岩石物性实验、微电极成像测井观测和单井四压力剖面分析对该区域的漏失机理展开了研究。结果发现米绥新区的漏层主要在刘家沟组和石千峰组,漏层存在大量微纳米级裂缝,岩心平均动态杨氏模量分别为17.94 GPa、8.47 GPa,平均动态泊松比分别为0.394、0.064;刘家沟组地层的黏土矿物含量超过一半,石千峰组的脆性矿物含量高达72%,成像测井图显示该区域含有张性缝;单井四压力剖面揭示漏层存在低压区,而钻井液密度为1.18 g/cm3。最终分析得出高含量的黏土矿物与脆性矿物造成地层内部容易形成水化裂缝和构造裂缝,同时地层压力较低,导致钻井液流向地层中的天然裂缝,最终发生漏失。研究成果不仅揭示了米绥新区的漏失机理,也为后续选择堵漏方法及减少米绥新区井漏事故提供技术指导。
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。
碳捕集、利用与埋存技术(CCUS)是目前能源领域在双碳目标下实现油气高效开采的重要手段。将CO2注入油藏中可提高采收率,但其流度与原油差异大且与油水存在明显的分异作用,导致波及效率有限。急需研发高效的CO2封窜材料及相应的控窜技术,以提高油藏采收率和CO2封存效率。介绍了CO2驱过程中的窜逸特征,综述了目前常用的CO2封窜材料与方法。展示了各项CO2封窜技术在国内外油田的应用现状,并展望了在新疆油田CO2提高采收率与储存过程中可能的应用前景。本研究对当前国内外油田CO2驱过程中的封窜材料研发有一定的启示,指出了新疆油田CO2封窜技术的发展方向。
摘要:针对吉木萨尔页岩油储层,围绕提升缝控储量目标,从缝网设计、缝网构建、有效支撑和提升基质内原油动用能力四个方面开展了理论研究与技术实践,完成了三代技术革新,攻克了薄互层裂缝有效扩展等基础理论和段内多簇工艺、低成本材料等关键技术,集成了以缝藏匹配、精准改造、多尺度支撑、CO2前置为核心的水平井体积压裂技术体系,压裂关键技术指标达到国内先进水平,支撑了吉木萨尔页岩油的规模效益开发。2023年吉木萨尔页岩油产油量突破60×104 t,连续三年区块年产量增幅超过10×104 t,为2025年我国首个国家级陆相页岩油示范区的高效建成提供了坚实的技术支撑,也为我国其它页岩油开发技术优化提供借鉴。
玛湖风城组地层含盐量高,导致压裂施工压力高、水力裂缝穿透盐层扩展难度大、加砂难度大等问题。基于相似准则制备等效含盐岩样开展真三轴压裂实验,并基于有限元法和内聚力单元法开展含盐储层裂缝扩展数值模拟研究,探索了含盐量、黏度、排量等因素对裂缝扩展行为的影响。研究结果表明,与常规砂岩相比,含盐储层破裂压力更高,塑性更强,纯盐隔层的存在会阻碍裂缝纵向扩展;压裂液黏度越小,对含盐储层的溶蚀越强,施工压力就越低;排量越高,压裂摩阻越高,施工压力越高。现场应采用清水配置高黏(120 mPa·s)压裂液和大排量(单簇排量5 m3/min)施工,实现水力裂缝有效穿透纯盐隔层并形成较大缝宽。研究成果对玛湖地区含盐储层的改造具有重要指导意义。
摘要:中-高成熟度页岩油是中国页岩油战略突破的重点领域,加强陆相页岩油勘探开发是保障国家能源供应安全的重要途径。详细介绍了中国石油天然气集团有限公司(简称中国石油)在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等盆地页岩油钻井工程技术进展。包括大平台工厂化布井、水平井井身结构优化、分井段“一趟钻”、水平井高性能钻井液、一体化地质导向等关键技术。对标北美先进页岩油钻井技术,分析了国内页岩油钻井在布井方式与井身结构、地质工程一体化及导向技术、钻井提速配套技术、钻井液及固井配套技术等方面的差距和发展趋势。提出了持续推进大平台工厂化作业和优化井身结构、集成配套提速技术、加强地质工程一体化研究和加快新一代导向工具研发攻关等发展建议,以促进陆相页岩油钻井提速、降本、增效,引领页岩油革命工程目标实现。
压裂支撑剂研究与应用进展
支撑剂作为支撑水力裂缝的关键材料,其相关性能与压裂改造效果密切相关,关于压裂支撑剂的研究受到了持续而广泛的关注。本文分类概述了压裂用支撑剂及相关技术的研究与应用情况,包括石英砂、陶粒、覆膜支撑剂等常规支撑剂及近年来报道的自悬浮支撑剂、气悬浮支撑剂、原位生成支撑剂等新型支撑剂及相关技术等共计10个类别。最后对压裂支撑剂及相关技术的发展方向进行了展望,以期为相关领域的研究者提供参考,促进压裂支撑剂技术的进步。
针对延长油田注水开发中存在的高压注不进、难见效、含水上升快等问题,创新性地提出了蓄能增渗注水技术。运用油藏数值模拟方法研究了蓄能增渗注入和焖井期间裂缝、基质压力演变及井底压力传播规律,同时分析了注入量对蓄能增渗效果的影响。研究发现,在注入阶段中,随着水的快速注入,裂缝内压力升高,注入水由主裂缝向裂缝尖端传递,压力升高区域主要分布在裂缝周围,基质压力变化不大。在焖井阶段中,随焖井时间延长,裂缝及近裂缝带基质压力表现为先迅速下降,超过一定焖井时间后趋于稳定;距离裂缝大于30 m的基质压力随焖井时间延长出现先上升后下降的趋势。井底压力同样表现为焖井初期迅速下降,后期趋势变缓。注入量越高,地层能量提升越高。进一步剖析了低渗透油藏蓄能增渗作用机理。矿场应用证明该技术提压增油效果显著,可为类似油藏蓄能增渗开发提供经验借鉴。
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。
摘要:水平井多簇射孔分段压裂已成为非常规油气藏完井改造的关键技术,然而各压裂段中部射孔簇裂缝受跟端趾端射孔簇裂缝的应力干扰作用显著、扩展阻力较大,是导致多簇裂缝非均衡扩展的主要原因之一。通过优化设计簇间非均匀布孔方式,调节各簇射孔参数,均衡簇间液量分配,削弱缝间应力干扰,促进裂缝均衡扩展。为此建立了考虑压裂段/簇间应力叠加的分段多簇裂缝扩展模型,对比分析了纺锤形布孔、坡度布孔、均匀布孔等三类布孔方式的裂缝扩展规律及其作用机制,以缝长、缝高扩展形态差异性评价裂缝扩展均衡性,优选布孔方式,设计正交试验优化非均匀布孔参数。结果表明,典型页岩油储层参数条件下,纺锤形布孔的裂缝扩展均衡性最优,其次是均匀布孔、坡度布孔。其作用机制为纺锤形布孔的端部簇射孔摩阻大于中部簇1.4~16.7倍,跟端趾端裂缝对中部裂缝的应力干扰作用被削弱,从而增加了中部簇进液量分配,相比均匀布孔,裂缝扩展均衡性提高了17.2%。而坡度布孔趾端簇孔数占比35%以上,进液量占优,达49.3%,导致其对中部簇裂缝挤压作用显著,不利于裂缝均衡扩展。优化纺锤形布孔参数表明,总孔数49个、孔径10 mm、端部簇孔数比例24.5%时,簇间裂缝扩展均衡性达到最优。研究结果有望为非常规油气多簇压裂非均匀射孔设计提供有效方法。
基于机器学习的堵漏颗粒粒径推荐方法
井漏是油气勘探领域的重大技术难题。桥接堵漏是最常用的堵漏技术手段,其中架桥颗粒粒径是关键参数,直接影响堵漏成败,目前架桥颗粒粒径的选择主要依赖经验,缺乏科学有效的方法。研究了一种基于机器学习算法的堵漏颗粒粒径推荐方法。该方法基础数据为塔里木盆地库车山前区域126口完钻井的测井、录井及防漏堵漏施工数据,其输入层为基于皮尔森算法筛选出的23项主要参数,输出层为0~750 μm、750~1 500 μm、1 500~4 000 μm、4 000 μm以上等4个架桥颗粒粒径区间。训练测试了10种常用的机器学习算法在测井数据、录井数据及测井+录井数据等三类数据集上的准确率,测井+录井数据集上各算法得分普遍高于测井和录井数据集。在测井+录井数据集上,支持向量机和极限随机树算法的F1得分最高,达到0.9以上。基于支持向量机和极限随机树算法的架桥颗粒粒径推荐模型在库车山前一口井上验证2井次,两种算法模型的架桥颗粒粒径预测结果与现场实际堵漏效果一致,在桥堵粒径级配科学优选上具有良好的应用前景。
不同冲击钻井方式PDC切削齿侵彻深度及破岩机制研究
基于常规钻井和冲击钻井工程应用实际,考虑岩石动力学材料参数及本构模型,建立了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头切削齿破岩数值模型,对比分析了不同冲击钻井方式下PDC切削齿侵彻深度、损伤区域、岩屑颗粒大小以及破岩体积。研究结果表明:数值模拟结果与室内单齿切削物理实验模型相比,岩石切削形态上具有较好的一致性。旋冲钻井、扭冲钻井和复合冲击钻井相比常规钻井的单齿侵彻深度分别提升了19.8%、6.6%、26.9%,复合冲击钻井在机械钻速提升方面效果最明显。冲击钻井过程中存在轴向冲击载荷时(如复合冲击钻井或旋冲钻井)会导致切削面以下岩石产生较为明显破损,有利于钻齿转过360°后的“二次切削”,但容易产生较大尺寸的岩屑颗粒,需要优化钻井液参数以保持井眼清洁。扭冲钻井钻齿侵彻深度的波动幅度较小,表明该方式有利于降低钻头粘滑风险,且产生的岩屑颗粒较小、利于井筒清洁。研究结果对于选择不同冲击类型钻具和优化钻具参数具有重要的借鉴意义。
随着油气资源开发不断向深水、深层/超深层迈进,复杂的地层和井筒条件给油气井安全稳定生产带来极大挑战。常规电缆测井技术和套管封隔器找堵漏技术虽然可以满足井筒完整性检测的技术需求,但需要油井停产,且联合检测费用较高。近年来,光纤传感技术在油气行业越来越广泛的应用,为井筒完整性实时监测打开了新思路。通过系统总结井筒完整性检测技术的发展及现状,对深层深井井筒完整性检测技术做出如下展望:(1)将光缆永久式、半永久式布置在油井内,可对井筒内温度场、压力场、应力场、声波、振动、流体进行实时监测,为油气井完整性状态评估提供直接数据;(2)分布式光纤温度传感技术(DTS)和分布式声波传感技术(DAS)等具有连续、实时、分布式测量的特点,适合在建井阶段投入使用,实现油气井全生命周期的完整性监测;(3)对光纤信号处理大部分依靠经验法,通过模拟实验确定信号范围,实验室与井下的真实环境相比差距较大,需深入开展入井试验,通过井筒真实环境建立实际的测量解释模型。
准噶尔盆地吉木萨尔凹陷页岩油效益开发关键技术与实践
摘要:新疆吉木萨尔页岩油示范区是首个国家级陆相页岩油示范区,位于准噶尔盆地吉木萨尔凹陷,目的层二叠系芦草沟组。该油藏历经十年的勘探开发,录取了丰富的动静态资料,地质认识不断深入,配套的勘探开发技术基本成熟定型。“宽频激发、井地联采”的精细三维地震技术提高了地质认识;页岩油甜点精细表征和分类评价技术为开发部署提供了依据;“黄金靶体”综合录井技术提高了钻遇率,是水平井获得高产、稳产的基础;“复杂缝网”定制压裂技术为高效开发页岩油提供了有效手段;排采制度优化技术充分发挥了水平井的生产能力;市场化大幅度降本实现了提质增效。吉木萨尔页岩油的效益开发技术体系为中国页岩油的高效勘探开发提供了借鉴。
呼图壁背斜钻井过程中面临高温高压、井壁坍塌、钻井液漏失等复杂问题。为了制定稳定井壁的技术对策,降低事故风险,通过室内实验与理论分析对中深部复杂泥岩地层的组构特征、力学特性和地应力状态进行了研究,建立了“力学-化学-渗流”多场耦合的井壁坍塌压力计算模型,明确了呼图壁背斜构造中深部泥岩地层在水基钻井液作用下的井壁失稳机理。研究结果表明,古近系安集海河组至紫泥泉子组易坍塌泥岩伊蒙混层中蒙脱石含量占35%以上,中等膨胀、高分散(清水膨胀率和回收率均低于10%),强度具有各向异性;白垩系呼图壁河组至清水河组泥岩膨胀性减弱,硬脆性增强。呼图壁背斜受强构造应力作用,水平最大主应力当量密度接近2.50 g/cm3,高于上覆岩层压力。利用多场耦合方法分析可知,钻井液沿裂隙的渗流作用、泥岩地层与钻井液接触后的水化作用以及钻井液对井壁的有效力学支撑不足是造成井壁失稳的主要原因。考虑多场耦合模型计算得出的坍塌压力比仅考虑力学因素高0.05~0.25 g/cm3。在钻井过程中需保持钻井液对裂缝性地层的封堵性能和对易水化泥岩地层的抑制性能,在保证有效封堵的基础上提高钻井液密度,使其略高于多场耦合模型计算得出的坍塌压力,以保持井壁稳定。
注水吞吐已经成为国内开发超低渗透油藏的重要技术之一。为探索超低渗油藏注水吞吐过程中油水运移特征,利用南泥湾长6储层天然岩心与模拟填砂管模型,测试了时间与压力对吞吐效果的影响,开展了注水吞吐动态渗吸的作用范围与微观动用特征的研究。分析发现:第一轮和第三轮吞吐效果随着闷井时间的增加越来越好,但第二轮吞吐效果逐渐变差,闷井压力的增加可以促进吞吐效果。动态渗吸作用范围与渗吸时间呈现正相关关系,含油饱和度变化差值随渗吸距离增加而逐渐减小。渗透率、孔隙尺寸影响吞吐过程中水的波及与大小孔道中原油的二次运移,开发实践中应尽量扩大注入水的波及范围,同时也需要重视不同孔径孔隙中发生的油水二次运移。
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。
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。
塔里木盆地山前普遍发育高压盐膏层和低压碎屑岩目的层,两套地层系统压差高于20 MPa,钻井过程中由于地质卡层不准极易造成钻穿盐膏层、进入目的层后发生恶性井漏事故。为解决塔里木山前盐底恶性井漏问题,在已知塔里木山前盐底恶性漏失机理为高低压差地层钻穿连通造成的恶性漏失和“瓶塞”堵漏原理的基础上,通过评价堵漏材料的承压强度和高温下的沉降速度等性能参数,分别筛选出油基钻井液和水基钻井液沉降堵漏塞形成(速度和质量)的最佳条件,并最终形成一套高密度、大压差油基和水基钻井液专用的沉降堵漏技术。其中,当油基钻井液油水比50∶50、破乳电压(ES)在200~300V范围内,水基钻井液添加了0.2%XC、0.2%破胶剂和堵漏剂时,沉降塞形成效果最好。该沉降堵漏技术在塔里木山前成功试验3口井,其中在DB1302井上堵漏塞承压能力达30 MPa,说明盐底恶性漏失堵漏技术取得了显著的应用效果。
微乳液驱油是一种有效的提高采收率技术。由十二烷基甜菜碱、异丙醇和90~120石油醚等制备微乳液,采用拟三元相图法研究助表面活性剂与表面活性剂比值Km对微乳液的影响,结果表明:随着Km值的增大,形成微乳区的面积先增大后减小,当Km=2时具有最大面积。通过微乳液稀释法制备了纳米微乳液驱油剂,采用激光散射系统和旋转滴界面张力仪分别测定其粒径分布和界面张力,结果表明:浓度为0.25%的平均粒径为149.0 nm;浓度为0.3%时具有最低界面张力为1.780 44 mN/m。实验室评价了纳米微乳液驱油剂的性能,结果表明:在不同温度下均具有良好的分散稳定性;浓度为0.5%时具有最大起泡高度为140 mm;浓度为0.3%时有最大乳化效率为55.0%;浓度为0.2%时具有最大洗油效率为88.39%;浓度为0.3%时总驱油采收率为86.78%。
大规模水力压裂是致密砂砾岩储层经济高效开发的必备技术,砾石参数是影响水力裂缝形态以及整体改造效果的关键因素。砾石的存在使压裂改造施工难度增大,裂缝形态复杂、迂曲度高,支撑缝长较短,难以达到设计的裂缝导流能力。基于连续-非连续单元法(CDEM),建立了含砾石二维流-固全耦合裂缝扩展模型,系统研究了应力差、砾石含量和施工排量对裂缝扩展形态的影响。数值模拟结果表明:基于CDEM方法的多相复合介质水力压裂模型能够准确模拟砾石影响下裂缝扩展形态;裂缝遇到高强度砾石时易偏转绕流,产生迂曲裂缝;高应力下,水力裂缝先绕砾偏转,后转向至水平最大主应力方向扩展;砾石影响下,裂缝扩展会憋压形成“高压区”,促进产生局部微裂缝,提高储层改造体积。研究为砂砾岩储层压裂设计优化奠定了理论基础。