四川盆地深层页岩气钻井关键技术新进展及发展展望

摘要:四川盆地页岩气资源丰富,目前深层页岩气已成为该盆地天然气增储上产的重点领域,但随着埋深增加和构造背景变化,地质工程条件将更加复杂,钻井过程中将面临井漏风险高、井下工具高温易失效、水平井轨迹控制难度大等技术难题。为此,在系统分析已完钻井实钻数据的基础上,依据深层页岩气区块地质工程特征,系统梳理了影响安全优快钻井的关键技术难点,形成了以地质工程一体化导向技术、钻井提速技术、防漏治漏与复杂防治技术为主体的深层页岩气安全优快钻井关键技术系列。研究结果表明:①以精细地质建模优选地质工程“双甜点”、实时靶体追踪为主的地质工程一体化导向技术,实现了地质目标的精准优选和精确追踪;②以“高效PDC 钻头选型+个性化优化+大扭矩螺杆”高效破岩技术、“MSE + CCS”参数实时优化技术、油基钻井液地面降温+高温旋转导向技术为主的钻井提速技术,实现了页岩气钻井提速提效;③以井壁稳定性评价、裂缝性漏层识别、井漏与复杂防治为主的复杂防治技术,从源头降低了井下漏失和卡钻风险。结论认为:①形成的深层页岩气安全优快钻井技术,显著提高了机械钻速和铂金靶体钻遇率,在现场规模化推广应用200 余口井,单井平均钻井周期降低42.7%,钻井提速效果显著,有力支撑了深层页岩气效益规模开发;②深层页岩气钻井将聚焦“地质工程一体化、水平段一趟钻、防漏治漏及智能钻井决策”等方面的技术攻关。

超高分子量聚乙烯生产工艺进展

摘要:超高分子量聚乙烯(UHMWPE)因其优良的性能被广泛应用,目前处于快速发展阶段。本文按照 UHMWPE的不同聚合反应条件对淤浆法、溶液法和气相法进行综述,在介绍 UHMWPE生产工艺现状的基础上,分析比较相关生产工艺的优缺点,同时简述相关工艺对应其产品的特点、应用与市场现状,最后对生产工艺发展前景进行展望。

钛合金及其油井管耐蚀性能研究进展

摘要: 综述了油井管现状、钛合金组织与力学性能,重点探讨了钛合金作为油井管的耐蚀性能、影响因素与耐蚀机理,并对第一性原理计算在钛合金管材成分设计与界面腐蚀特征中的应用进行了概述。研究发现,钛合金管材具有较强的抗硫化物应力开裂(SSC)性能,在高温高压(HTHP)油气田的工况条件下具有极低的腐蚀速率,对孔蚀、缝隙腐蚀、接触腐蚀以及氢脆等也具有高的抵抗力; Ti-6Al-4V(TC4)合金表面的钝化膜在含H2S腐蚀环境中更易遭到破坏,其稳定性会因温度变化与其他元素介入而发生变化,抗腐蚀性能也会随之发生改变。

国内深海油气田开发用无缝钢管的设计及应用现状

摘要:随着能源需求的不断增加,全球海洋油气开发需求与日俱增。本文介绍了国内深海油气田开发现状及发展趋势,总结出深海油气田开发用管的特点及主要技术要求,调研了国内油气输送用大口径海洋用无缝管线管生产现状,论述了钢管的种类、轧制方法及国内主要钢管生产企业的生产能力,并结合国内某深水油田实际海管设计要求,指出了我国深海油气田输送管线管材料设计、生产工艺、几何尺寸和力学性能要求。鉴于我国深海油气开发起步晚,与国外发达国家相比仍存在很大差距,今后应重点完善管材设计和生产装备,同时结合输送工况的需求开发高品质大口径输送油气用无缝管线管。

基于光电催化的硫化氢高值利用研究进展

摘要:油气田的开采和石油化工的生产过程中存在大量剧毒硫化氢( H2S)气体。传统处理H2S的方法是克劳斯工艺,该工艺只能提取H2S 中的硫元素,潜在的氢能直接以水的形式排放,从而造成巨大的能源浪费。因此,开发与设计出能够实现硫化氢高值利用的新技术已迫在眉睫。光电催化技术是一种能够实现将硫化氢同时转化为氢能与硫化工产品的新型绿色低碳技术,目前已被广泛研究。然而,光电催化H2S走向实际应用的挑战主要在于开发抗硫毒化的高活性光电催化材料和调控硫氧化反应实现高附加值产品的定向转化。因此,本文从光电催化H2S 的反应原理、反应类型、高活性H2S分解光电材料构筑策略和H2S耦合利用四方面进行概述,指出目前光电催化H2S高值利用研究体系存在的问题并对未来发展方向进行了展望,以期为光电催化H2S高值利用的发展提供参考。

电催化水分解催化剂的研究进展

摘要:为了解决工业革命带来的能源短缺和环境污染问题,亟需寻找可持续、清洁、高效的能源,氢气的燃烧产物只有水,是一种可替代化石燃料的无污染、可再生的理想清洁能源。通过电催化水分解制氢可实现零碳排放,被认为是最清洁和可持续的方法。总结了电催化析氢反应和析氧反应催化剂的研究进展,概述了其内在反应原理以及提高催化剂电催化水分解性能的设计方法,从贵金属基催化剂和非贵金属催化剂两方面展开讨论,介绍了增强催化剂电催化水分解活性的方法及目前催化剂面临的挑战,并对研究前景进行了展望。

高温高压天然气开采用钛合金油管柱力学分析

摘要:我国油气开发环境较为恶劣,油井管在井下面临高温高压、硫化氢、二氧化碳、高浓度盐水/完井液、单质硫和强酸等腐蚀环境的作用。钛合金材料以其高强度低密度、低弹性模量、优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性,成为油井管和海洋开发工具的热门材料,但其在高温高压气井开采过程中的受力状态和安全可靠性研究尚不足。为此,以我国西部某油田典型高温、高压、高产量气井开采工况为典型参考环境,设计了3种油管柱结构方案,使用有限元模拟方法,计算分析3种方案下的管柱力学情况。分析结果表明,使用钛合金油管可使气井生产中的油管柱载荷减小、安全系数增大,部分时刻管柱内无中和点;使井筒与套管之间轻度接触甚至不接触,可以有效改善生产过程中管柱的振动状态。研究结果为钛合金油管柱在气井中的使用提供了理论依据。

非均匀载荷下页岩气套管抗挤强度全尺寸试验及新机理

摘要:为研究页岩气套管非均匀载荷下抗挤强度及失效机理,采用全尺寸试验方法,开展平面非均匀载荷、弧面非均匀载荷、平面载荷和均匀载荷组合、弧面载荷和均匀载荷组合等4种非均匀载荷情况的试验研究。试验结果表明:非均匀载荷下套管失效机理为套管承载非均匀载荷后,引起的直径变化率发生变化。随着载荷的增大,当直径变化率达到临界状态下,套管发生失效,即达到套管临界承载能力;套管直径变化率与套管抗挤强度近似呈反相关,直径变化率越大,套管的抗挤强度越小。当套管直径变化率小于0.5%时,套管抗挤强度降低不明显,当套管直径变化率≥0.5%时,套管抗挤强度影响显著,套管直径变化率范围为1.0% ~ 2.0%,抗挤性能下降15%~20%。建议页岩气套管可以选择厚壁套管,提高抗径向变形能力,或者基于应变设计理论控制套管径向变形,或者采用弹性介质封固方式以减少外力对套管径向变形的影响,而不是一味追求增加套管的抗挤强度。所得结论对页岩气套管选材或减少页岩气套管失效具有指导作用。

P110 级管材在含氢储气库环境中的腐蚀行为

摘要:随着氢能的快速发展,掺氢天然气输送正在加大推广,储气库作为“天然气银行”,其安全平稳运行至关重要。为了揭示储气库井管材在含氢天然气环境中的氢应力腐蚀机制,通过慢应变速率拉伸(SSRT)与氢渗透试验,研究对比了2种P110级油套管钢在模拟含氢环境下的应力腐蚀行为,并结合试样的晶体结构与显微组织分析了2种试样钢应力腐蚀行为差异的来源。研究结果表明:①在含氢储气介质条件下,P110级油套管钢的应力腐蚀断裂(SCC)为氢致弱键(HEDE)和氢促进局部塑性变形(HELP)的混合氢脆机制;②具有相近的化学成分和常规力学性能的2 种试验钢由于具有不同的组织、氢陷阱密度和晶体学特征,SCC敏感性显著不同;③表现出更优异SCC抗力的试验钢具有更细的回火马氏体组织,这增加了钢中氢陷阱密度和抑制缺陷处局部氢富集,抑制了SCC裂纹形成,其具有更低的Σ3界面比例、更低的平均泰勒因子,以及更高的小角度晶界分布(LAGB),增加了SCC裂纹扩展阻力。结论认为,含氢环境下P110级管材的腐蚀行为研究,为含氢天然气储气库和储氢库的井管柱选材和延寿提供了指导,该认识将有助于储气库建设、运维等工程技术方面的持续优化和完善。

基于深度学习的油气管道变形管段识别方法

摘要: 油气管道的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit, IMU) 检测数据中隐含大量的管道变形信息, 但目前缺乏智能、高效的特征识别方法。为此, 提出了一种基于IMU 检测数据的管道全线变形特征智能识别方法。采用IMU 输出角速度和管道全线弯曲应变值作为模型的输入参数, 卷积神经网络( Convolutional Neural Network, CNN) 和双向长短期记忆网络( Bi⁃directionalLong Short Memory, BiLSTM) 被用于提取输入信号的特征并建立学习输入的时序关系, 通过全连接层和Softmax 函数分类不同管段类型。应用工程实测IMU 数据构建了10 种管段类型数据集, 对所提方法的可行性进行了验证, 并对比了不同输入与不同模型分类的准确率。研究结果表明, 所提方法可以有效地分类管道类型并识别变形管段, 其分类精度为96. 9%, 高于其他对比模型。研究结果可为油气管道全线变形管段识别提供一种高效可行的方法。