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2023年 第19卷 第4期 刊出日期：2023-12-01

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《新疆石油天然气》2023年4期封面、封底及目录页

2023, 19(4):  0-0. 

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相关文章 | 计量指标

油气勘探

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呼图壁背斜水基钻井液井壁失稳机理多场耦合分析

宋先知, 郭勇, 向冬梅, 鞠鹏飞, 谭强, 刘伟

2023, 19(4):  1-9.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.001

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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。

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长庆油田米绥新区易漏地层漏失机理

彭磊, 罗江伟, 赵宏波, 乐露, 边婧, 董京楠

2023, 19(4):  10-19.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.002

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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。

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玛湖风城组高含盐储层水力压裂裂缝扩展规律

潘丽燕, 郝丽华, 刘凯新, 孙锡泽, 朱振龙, 赵彦昕,

2023, 19(4):  20-28.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.003

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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。

油气开发

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纳米流体提高原油采收率研究和应用进展

梁拓, 杨昌华, 张衍君, 黎盼, 屈鸣, 侯吉瑞

2023, 19(4):  29-41.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.004

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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。

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页岩气水平井套管偏心条件下注水泥全过程压力动态预测

杨谋, 赵鹏超, 赵文奎, 尹海, 王涛

2023, 19(4):  42-48.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.005

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某油田二叠系山西组页岩气水平井注水泥过程中易出现漏失和溢流等复杂问题，严重影响固井质量，现有套管居中条件下井筒压力计算方法难以满足井筒压力精确计算要求。亟需建立一套考虑实际井下工况的注水泥全过程井筒压力计算模型来准确预测、实时评价井筒压力分布特征，以确保固井安全与提高固井质量。考虑套管偏心工况下注水泥过程中多种流体注入对井筒静压和循环摩阻的影响，引入偏心环空摩阻压降修正系数，建立了考虑套管偏心条件下注水泥环空流动计算模型，结合计算A井套管偏心数据，分析了套管偏心对环空压力的影响。结果表明，套管偏心条件下环空摩阻压降比同心环空降低了22.7%~33.42%，套管偏心条件下压力计算模型的预测值与实际泵压吻合度高，计算误差在1.37%以内，采用该计算方法确保了注水泥施工过程中的压稳不漏原则。验证了建立的注水泥全过程压力预测模型与计算方法的准确性，成果对低压易漏地层固井施工具有重要指导意义，避免了井下复杂情况发生，确保固井施工安全。

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吉木萨尔页岩油井水泥环性能评价

王典, 李军, 张伟, 连威

2023, 19(4):  49-55.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.006

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水力压裂技术是提高页岩油井产能的重要手段，压裂过程中固井水泥石力学行为对油气井安全和高效生产有重要影响。基于吉木萨尔地区固井水泥浆体系配方，设计了水泥试样养护模具及水泥胶结强度测试方案，养护了水泥石标准圆柱试样及水泥石胶结试样，开展了模拟井底条件下单/三轴压缩实验、循环加载实验以及胶结强度实验，探究了固井水泥石本体、胶结面损伤及破坏规律。研究结果表明：单轴压缩条件下，水泥石具有显著的弹脆特性，破坏时水泥本体形成宏观裂隙，水泥弹性模量均值为3.054 GPa，泊松比均值为0.127；三轴条件下水泥石强度及塑性特征得到增强；循环加载过程中，水泥石塑性变形存在双线性累积现象，塑性变形量与载荷峰值呈正相关，载荷峰值由22.7 MPa增至53.2 MPa时，循环20次后的塑性应变由0.24%增至2.46%；水泥胶结面为天然力学弱层，水泥石胶结强度小于1 MPa，远低于水泥石本体强度，是井筒密封失效的风险点位。

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低渗透油藏蓄能增渗压力规律数值模拟

朱争, 党海龙, 崔鹏兴, 党凯研, 白璞, 赵一凝

2023, 19(4):  56-62.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.007

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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。

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玛湖油田双节流工艺原理与实践

姚天祺, 薛亮, 王典, 辛晓知, 徐晓辉, 池明

2023, 19(4):  63-68.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.008

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玛湖油田高含气井存在水合物冻堵问题的同时产气和产液量波动较大，而现场地面集输能力有限。为解决这一难题，提出双节流工艺，即在井下与井口安装节流喷嘴进行水合物防治与调产。基于PIPESIM软件计算双节流条件下油管与双节流喷嘴温压分布，研究了双节流工艺水合物冻堵预防、井口调产以及放喷防堵原理；分析了现场20口井51井次双节流工艺现场实践效果。5口试验井采用双节流工艺进行设计，冻堵问题严重的生产井水合物平均清理间隔均提高一倍以上。现场实践结果表明，井下节流比是双节流工艺设计的核心参数。减小井下节流比可以提高水合物冻堵预防能力；增大井下节流比可以提高井口喷嘴调产能力。高产气井以水合物冻堵预防为主，应采用较低的井下节流比设计；高产液井应采用高井下节流比设计，可以兼顾井口产量调整与水合物冻堵预防效果。这一结论为玛湖油田高效开发提供了坚实的理论基础。

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老井封堵段水泥塞-地层界面剥离失效数值模拟

付盼, 王江帅, 刘天恩, 夏焱, 邓嵩, 唐政

2023, 19(4):  69-74.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.009

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受限于套管直径小、套管连接螺纹不具备气密封性等因素，老井无法直接转为储气库注采气井，因此老井井筒必须进行封堵改造，并保障封堵的有效性。以河南叶县储气库某老井为例，根据地层岩性、井径情况，确定了老井段铣封堵层位，建立了基于内聚力模型单元（Cohesive）方法的盐穴储气库段铣封堵老井水泥塞-地层系统三维有限元模型，明确了储气库定压条件下水泥塞-地层界面剥离失效规律，得到了界面的极限剥离长度。研究表明：对于无射孔段老井，为防止天然气在纵向、横向上的泄漏，需要在盖层段和盐层段分别建立水泥塞屏障体；储气库压力恒定20 MPa条件下，水泥塞底部受压后会发生一定程度微小形变，致使水泥塞-地层胶结界面产生剪切方向变形，累计到一定程度后即发生剥离；随着模拟时间增加，剥离段长度逐渐增加并趋于稳定，极限剥离失效长度为18.4 m；水泥塞-地层界面剥离失效长度随水泥塞弹性模量的增大而降低，建议使用高弹模水泥浆体系进行井筒封堵作业。研究结果有助于判断现场老井段铣封堵长度是否足够，为保障储气库长久安全运行提供理论指导。

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注氮气采油井筒内可燃气体爆炸数值模拟

李明智, 刘振翼, 李鹏亮, 赵耀

2023, 19(4):  75-81.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.010

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注气驱油过程中井筒内存在可燃气体爆炸风险，为了明确热采注氮井筒内发生可燃气体爆炸事故后果及爆炸演化规律，开展了高温高压条件下油管大长径比空间内，轻烃组分爆炸的数值模拟研究工作。研究结果表明，管内爆炸超压峰值随初始温度的升高而降低，此现象是由于升温引起管内可燃气体总量降低，升温对燃爆反应速率的增强作用被抵消，但管内爆炸超压峰值随初始压力的升高而快速增大，同时在相同的初始压力和温度下，与中部和顶部点火相比，超压的最高值出现在管内底部点火时的井口位置，且在井筒两端由于爆炸冲击波反弹使得超压迅速上升，爆炸产生的超压最高可达300 MPa以上，足以对油管和井筒等设施造成严重破坏。研究成果为注气采油井筒爆炸安全防控提供参考依据。

新能源

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太阳能高温光热技术赋能浅层超稠油低碳开发

樊玉新, 李泓洲, 段胜男, 顾鹏程, 任宁

2023, 19(4):  82-87.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.011

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新疆油田公司近期在某井区开展高温光热制蒸汽与注汽锅炉耦合的先导试验，为稠油蒸汽辅助重力泄油（SAGD）开发提供低碳高品质蒸汽。先导试验的开展对油气勘探开发与新能源技术的融合具有先行示范意义。“双碳”目标下新疆油田公司稠油生产面临减少天然气消耗，降低二氧化碳排放的挑战。结合太阳能聚光集热技术、绿电+电极熔盐加热技术、高温储热技术，提出不同场景下浅层稠油开采中注汽工艺的新能源供能配置方案。为太阳能高温光热技术在新疆油田稠油作业区规模化应用提供了具体思路与解决方法，在减少自用天然气的同时尽可能降低蒸汽成本，对稠油油田低碳可持续开发具有重要指导意义。

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基于磁悬浮热泵的油田节能技术

邹俊刚, 武占, 汪加慧

2023, 19(4):  88-94.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2023.04.012

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为使余热资源得到有效利用，各油田企业采取热泵等技术替代燃油、燃气加热炉，使采出液的余热用于油田生产、生活系统供热，热泵在油田逐渐得到应用。压缩机是热泵系统中唯一的运动部件，是热泵的心脏。磁悬浮离心式压缩机采用先进的磁悬浮和直流变频技术，大大提高了机组的性能。为探讨压缩机对水源热泵能效影响，为水源热泵选型提供参考，通过一个实际脱出水余热利用案例进行了水源热泵选型对比。结果表明，在常规螺杆机热泵能效只有2.4的条件下，磁悬浮热泵能效可以达到3.54，超过水源热泵余热利用能效标准，比原螺杆机方案节能率高32%。以电费单价1.0元/（kW·h）计，年节约运行电费117.33×10⁴元。磁悬浮热泵的能效、负荷调节性、可靠性、稳定性相比其他热泵技术更高，同时可减少现场维护工作，适合油田现场应用。