深层页岩气水平井井筒瞬态传热特性及降温策略

摘要:在四川盆地南部深层页岩气长水平井钻井过程中,旋转导向工具在地层温度超135 ℃时频繁失效,严重制约“一趟钻”技术实施,而传统降温措施随井段延伸受地层传热与循环摩阻影响加剧,工具适用性面临挑战。为此,基于能量守恒原理,建立了考虑钻头破岩、钻柱旋转、喷嘴水力耗散及循环摩阻等多热源耦合的井筒- 地层瞬态传热模型,系统分析了钻井参数、钻具结构及短起下钻循环工艺对井筒温度的影响,揭示了高温环境下井筒多热源耦合传热机理,进而提出了有效的降温调控策略。研究结果表明:①径向热传导是影响深井温度场计算的关键因素,忽略该效应将导致最高1.63% 的井底温度预测误差;②采用Ø139.7 mm 钻杆替代Ø127.0 mm钻杆可使井底温度降低3.2 ℃ ;③将钻柱内壁涂层热导率由45 W/(m·℃) 降至1 W/(m·℃) 时,理论最大降温幅度可达21 ℃ ;④现场应用证实,“短起下钻循环20 min+循环排量15 L/s”的协同降温策略可使井底温度实测降低3.0~5.2 ℃,与模型预测值4.5 ℃高度吻合。结论认为,该研究成果量化了多热源耦合传热规律及各项降温措施的效能,为高温环境下深层页岩气长水平井钻井提供了可靠的理论依据与可操作的温控策略,对保障深层页岩气安全高效钻进具有重要意义。

中国石油物探主体技术进展与展望

摘要:近二十年来,中国石油油气勘探开发面临中浅层勘探程度高、新增储量资源劣质化、老油气田开发效益持续下滑、复杂领域勘探开发对物探技术的依赖性大幅度提高等多重挑战,高精度物探技术和高品质地震资料成为突破瓶颈的关键。为此,以中国石油物探技术发展与工程应用为研究对象,系统梳理“双复杂”构造、隐蔽岩性油气藏、老油田开发三大领域物探技术研究进展,并展望前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等核心领域物探技术发展前景。研究结果表明:①中国石油已形成以“两宽一高”(宽方位、宽频、高密度)地震采集+真地表全深度地震成像、“两宽两高”(宽方位、宽频、高密度、高保真)地震采集+“双高”(高分辨率、高保真)地震资料处理+储层定量预测、井地联采(井中和地面地震联合采集)+协同成像处理(井中和地面地震协同成像)为核心的物探主体技术;②攻关技术被广泛应用于塔里木盆地、准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、松辽盆地、渤海湾盆地等油气勘探开发中,有效提高了地震资料的信噪比和分辨率、复杂构造成像精度和复杂储层的刻画能力,有效支持了重大勘探部署、开发方案调整、地质- 工程一体化,为中国石油实现储量高峰增长和产量稳步上升做出了突出贡献;③未来物探技术发展应着重攻关前陆冲断带、深层- 超深层、隐蔽油气藏、非常规油气、油气开发等领域。结论认为,研究成果可为中国油气物探技术发展指明方向,在“十五五”期间,为满足新形势下油气勘探开发需求,物探技术将围绕数字化、智能化、定量化方向发展,重点发展智能物探、井地一体化地震成像与反演、油藏地球物理等全新一代物探技术。

CO2输送管线建设及研究进展

摘要:碳捕获、利用与封存技术(CarbonCapture,UtilizationandStorage,CCUS)作为当前实现化石能源近零排放的唯一途径,对大幅减少CO2排放、助力实现我国“双碳”战略目标至关重要。其中,作为连接CO2捕获地和储存地的大规模、长距离CO2输送管线对确保CCUS项目的高效运营具有决定性作用。本文以CO2的相态特征及输送状态为切入点,梳理了国内外重要CO2输送管线工程建设情况,总结了含水量、杂质气体及输送工艺等因素对CO2输送管线内腐蚀行为的影响机理和耐蚀管材、涂层及缓蚀剂等防腐蚀方法的研究进展,并对未来CO2输送管线的发展方向进行了展望。与CCUS项目需求和国际上成熟的CO2输送管线技术相比,我国在长距离、大规模的CO2输送管线建设和经验等方面仍存在一定差距,亟须深化超临界CO2输送管线技术的工程实践研究。当前,CO2输送管线的研究多集中在实验室环境中,且部分研究结果存在差异,无法有效指导我国的CO2输送管线建设及实际工程应用,亟须建立中试实验平台并开展大量实验研究,揭示实际复杂工况环境下多因素的交互作用机制;此外,建议采用高性价比的双金属复合管,并研发配套新型高效耐蚀涂层和缓蚀剂,以形成CO2输送管线成套防护新技术。

耐微生物腐蚀含Cu抗菌石油套管钢的研究进展

摘要:当前微生物腐蚀对油气开采安全构成了严重威胁,传统石油套管防护技术存在一定环境风险和成本高的问题。含Cu抗菌石油套管钢通过合金化设计,利用纳米ε-Cu析出相的多重机制( 如细胞膜损伤、酶活性抑制和DNA氧化损伤)实现长效抗菌,为解决微生物腐蚀问题提供了创新方向。分析了硫酸盐还原菌、铁氧化菌及腐生菌等细菌的腐蚀机理,阐述了含Cu抗菌石油套管钢中Cu元素的抗菌作用原理,抗菌性能主要源于纳米ε-Cu相的Cu2+缓释及其与微生物的多重作用机制。总结了含Cu抗菌石油套管钢中合金化元素对耐蚀性能的影响,指出抗菌元素和耐蚀元素的合理搭配与含量控制对提高抗菌石油套管钢的耐蚀性能具有重要意义。提出了含Cu抗菌石油套管钢的设计思路和多尺度调控方案,以实现抗菌性能与力学性能的协同优化。同时,探明了含Cu抗菌石油套管钢抗氢致开裂性能源于CuS/FeS 复合膜的氢渗透抑制及纳米ε-Cu析出相的氢捕获作用。总结了含Cu抗菌石油套管钢的研究瓶颈,包括焊接性能、铜脆问题和长周期抗菌性能失效问题,并展望了其未来发展方向应聚焦于成分优化、工艺优化、表面改性及绿色智能化等,旨在为油气工业领域耐微生物腐蚀油套管钢的应用提供指导。

大模型时代的石油化工行业高质量数据集:挑战与机遇

摘要:通用大模型性能的提升与开源生态的完善,正推动人工智能迈入行业深度赋能的新阶段。石油化工行业作为典型的流程工业,长期运行中积累了海量原始数据。然而,这些数据普遍存在碎片化、非结构化和标注不足等问题,难以直接用于大模型训练。因此,通用大模型在石化专业知识的理解和应用上仍存在局限,幻觉问题频出,制约了其在石化行业的应用。聚焦大模型在石化行业应用的关键——行业高质量数据集,系统梳理了石化行业高质量数据集建设面临的挑战与机遇。结合行业数据特征,提出了一个面向石化行业高质量数据集建设与应用的通用框架,旨在为石化行业构建适用性强、可扩展的高质量数据集体系,最后探讨了数据集赋能行业应用的前景与发展方向,以促进大模型与石化行业的深度融合与应用。

天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性研究进展

摘要:天然气掺氢输送可实现低成本、大规模、持续性氢能供给。在高压氢气环境中管道表面吸附的氢原子会因浓度梯度驱动而扩散到管材内部,导致氢脆。管线钢的氢脆过程复杂,其钢级、表面缺陷、组织缺陷及腐蚀环境和运行工况等均会影响氢脆敏感性的变化规律与机制。探究现役天然气长输管道与氢气环境相容性特征,对预防和控制氢脆的发生、保障掺氢管道的安全运行具有重要意义。简述了在天然气掺氢输送过程中氢的来源及其渗透过程,概述了氢脆机理的主要发展历程,重点分析了管道内外缺陷、服役环境(氢浓度、温度、应力状态)以及合金元素(铜、钒、钼、铌)等因素对管线钢氢脆敏感性的影响,最后对天然气掺氢输送管线钢氢脆敏感性的研究方向进行了展望。

原油管道内腐蚀在线监测技术现状及发展趋势

摘要:管道是石油、天然气等能源介质相对安全的主要运输方式,但由于原油管道铺设距离较长,内部流质环境复杂,且输送的介质具有一定的腐蚀性,导致原油管道内腐蚀泄露事故时有发生,严重影响了管道的日常生产管理。管道内腐蚀在线监测,是即时、准确获取管道内腐蚀状况,保证原油管道安全运行的有效手段。研究原油管道腐蚀类型及机理可为在线监测技术的改进提供良好的参考。本文针对原油管道的内腐蚀类型、机理以及目前应用较为广泛的管道内腐蚀监测技术进行了论述,分析对比了多种管道内腐蚀在线监测技术的优缺点以及应用情况,对输油管线内腐蚀在线监测技术的选择、改进及发展前景提出了展望,指出未来管道内腐蚀在线监测技术将向智能化、自动化和远程监控的方向发展,为相关科研人员及企业进行现场创新应用提供了有价值的参考资料。

地热U型井磁导向钻井连通关键技术

摘要:地热能源的开发中采用U 型井闭式换热,所有回灌水经密闭系统处理,其“取热不取水”的技术特点避免了由于回灌不充分或发生泄漏造成的地下水污染。U 型井钻井需要直井段与水平井段实现点对点的精准对接,受大井深和轨迹调整难度的限制,常规定向钻井技术难以实现。研究基于现有的磁导向钻井技术,通过增加磁短节上磁柱数量以增强磁场强度,采用滤波降噪、角度补偿等方式有效提高测量精度,同时优化了磁导向工具、作业工艺参数等以扩大探测范围及提高技术适用性。优化后的磁导向工具在地面实验中展现出良好的工艺性能,方位误差±1.5°,距离误差±3%,耐温175 ℃。该技术应用到大庆朝热R3-U1 井组,于井深3 907 m 开始跟踪测量,于井深4 021 m 完成磁导向测量,方位偏差仅为0.16°,轨迹精准对准直井目标靶点。研究成果解决了地热U 型井精准连通的技术难题,实现了地热能源的高效提取,最大限度减少了地下水污染,为先进型地热系统的工业化推广提供了技术参考和现场经验。

深层煤岩气超2000m水平井段钻井关键技术

摘要:长水平段水平井钻井技术在提高深层煤岩气单井产量和降低钻井成本方面具有巨大优势,已成为实现高效开发的关键。针对鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气水平井长水平段钻井面临的井壁失稳、轨迹控制难、摩阻扭矩大等难题,通过模拟计算井眼轨迹偏移距与摩阻扭矩的关系,优化确定了安全避障的偏移距;将井身结构由“导管+二开”优化为“导管+三开”井结构;采用“双二维+小三维”模式的六段制“直—增—稳—扭—增—稳”轨道剖面实现轨迹优化;钻井中集成应用“PDC 钻头+1.25°单弯单扶螺杆+水力振荡器”增斜钻具组合与“PDC 钻头+近钻头方位伽马+1.25°单弯双扶螺杆+水力振荡器”稳斜钻具组合,实现了精准轨迹控制;从“封堵防塌、化学疏水、润滑防卡”三个关键点入手,优化形成了强封堵、强抑制、强润滑的钻井液体系。最终,集成形成了以地质工程一体化设计、井眼轨迹控制、防塌钻井液及井眼清洁技术为核心的深层煤岩气长水平段钻井技术体系。该技术在JS6-3 井台进行了现场试验,完钻3 口井水平段长均突破2 000 m,并创造水平段“一趟钻”2 104 m 记录,平均钻完井周期较设计缩短21.3%,水平段平均复合钻进比例93.8%,黑金靶体钻遇率96.0%。该技术为鄂尔多斯东缘斜坡带深层煤岩气高效开发提供了重要技术支撑,可为国内深层煤岩气长水平段水平井钻井提供技术参考和借鉴。

沉淀粒子调驱剂的研究与应用

摘要: 针对注入水或地层水矿化度高油田聚合物驱驱油效果差的问题,开发了一种“硅酸钠+分散剂”的调驱体系。该调驱体系与注入水或地层水中的钙镁离子反应,可以迅速生成最小粒径小于100 nm 的沉淀粒子。通过调节分散剂与硅酸钠质量浓度之比,可调控沉淀粒子的团聚程度,使初始粒径在 60.4 nm 至3.85 μm 可控,分散时间在2~144 h 可控,可适配不同渗透率的油藏。沉淀粒子聚集后,聚集体的最终粒径超70μm,可有效封堵高渗流通道,实现深部液流转向。该调驱体系在南海某油田的P8 注采井组进行了现场试验,该井组注入水的矿化度为34 g/L,连续注入沉淀调驱体系192 d 后,平均注水压力升高2.9 MPa,2 口受效井的含水率分别降低了4.6 和17.8 百分点,累计增油量超6 200 m3,有效期在4 月以上。研究和现场试验表明,设计的沉淀调驱体系可以解决注入水矿化度高油田聚合物调驱效果差的问题,为注入水高矿化度油田调驱提供技术支持。