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中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

中国煤层气高效开发井型与钻完井技术进展

摘要：较之于美国、澳大利亚、加拿大等国家，中国的煤层气储层具有低地层压力、低渗透率、低含气饱和度及强非均质性等基本特征，增加了储层改造的难度，制约了煤层气单井产量与采收率的提高。为了给中国煤层气水平井工程技术发展提供借鉴与支持，针对我国煤层气高效开发所面临的工程技术难题，综述了国内外煤层气水平井钻完井技术研究及应用进展，介绍了煤层气井型设计与井身结构优化、井眼轨迹控制、井壁稳定、优化完井与储层保护等一系列技术，讨论了水平井双管柱筛管完井与洗井增产、径向水平井筛管完井及磁导向钻井等新技术及其适应性，提出了地下“井工厂”绿色开发模式以及深地煤层气与煤炭一体化绿色开发之道。结论认为：①针对我国煤层地质条件与地表环境，在进一步精细化高煤阶水平井钻井与完井技术的同时，需要兼顾煤系气综合开发；②加强中—低煤阶与碎软煤层水平井钻完井技术创新研究，深入探索复杂煤层气藏高效开发模式；③针对我国深地煤矿、低品位煤矿及薄煤层等非常规煤矿绿色高效开发面临的重大技术难题，有必要积极探索地下“井工厂”与非常规能矿原位转化开发模式，力求实现深部煤层气与煤炭一体化绿色高效开发的目标；④高质量推进我国能源低碳绿色转型，既要保障国家能源安全，又要实现“碳达峰和碳中和”战略目标。
石化 2024年02月29日
智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

摘要： 智能钻井相比传统钻机在系统组成上具有显著进步，但整体水平仍有待提升。通过传统钻机系统组成介绍及智能钻机研发进展分析，对比智能钻机与传统钻机在八大系统组成中的具体改进之处，阐明了智能钻机不同系统及整体的发展方向。分析结果表明：起升系统、旋转系统（尤其是井下部分）、控制系统、井控系统、传动系统是钻机智能化、信息化改造的重点，钻机信息化、作业标准化、系统集成创新、运转高效化等方面需继续推进研发；基于功能裁剪方法，提出了侧重基础功能与结构简化的未来连续管智能钻机方案。分析结论可为智能钻机集成化发展与提高钻井效率提供创新思路。
石化 2024年02月29日
模块化同步自主变径输气管道机器人的研究设计

模块化同步自主变径输气管道机器人的研究设计

摘要：为了对长时间服役的输气管道进行精准、快速的检测，设计了一种能够实现模块化、同步自主变径、便于搭载检测元件的内检测管道机器人。该机器人搭载ＣＭＯＳ图像传感器及红外反射传感器，可对管内破裂、腐蚀及错口等多种缺陷进行检测，并记录缺陷的具体位置。该管道机器人采用拖揽式的能源供给方式， 驱动模块由电动机带动驱动轮转动，在输气管道内独立运行。通过ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ三维建模，ＡＮＳＹＳ分析以及ＭＡＴＬＡＢ求解得到该机器人的各项参数：额定爬行速度１６ｃｍ／ｓ，最小过弯半径６６０ｍｍ，牵引力不小于４００Ｎ；变径预紧机构采用对称的同步变径式结构， 变径范围可达到３００～４００ｍｍ；机器人尾部设有万向节，可将相同结构串联以实现模块化，同时增加自重，增大牵引力。对管道机器人虚拟样机进行动力学仿真分析，其直管、弯管及竖直管道的速度仿真曲线误差均不超过１０ｍｍ／ｓ，验证了该机器人在直管、弯管及竖直管道都具有良好的通过性。该设计可以为长输气管道的内部缺陷检测提供良好的硬件支持。
石化 2024年02月29日
P110 级管材在含氢储气库环境中的腐蚀行为

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。
石化 2024年02月29日
天然气中硫醇的深度脱硫溶剂研发与工业应用

天然气中硫醇的深度脱硫溶剂研发与工业应用

摘要：GB 17820—2018《天然气》实施后，原料气气质中有机硫含量较高（大于20mg/m3）的净化厂采用了有机硫脱除技术，以满足标准中一类气的指标要求。但从国内外有机硫脱除技术的应用情况来看，对于RSH含量高（大于30 mg/m3）的原料气，还存在对硫醇脱除率不高的问题，产品气总硫有超标的风险。为此，基于理论计算，开展了RSH脱除机理研究，揭示了硫醇与砜胺溶剂体系的反应机理，通过改善脱硫溶剂中关键组分的亲核性来提升溶剂对硫醇的化学吸收，研发出了一种新型的硫醇深度脱除溶剂。研究结果表明：①通过对醇胺分子结构改进，自主合成了分子结构中N原子具有强亲核性的新组分，形成了硫醇深度脱除溶剂，可促进其对硫醇的离解，提高硫醇脱除率。②在实验室条件下考察了不同压力、不同气液比条件下硫醇深度脱除溶剂的性能，压力低至1.5 MPa，该溶剂对硫醇脱除率大于90% ；气液比高达1 200时，该溶剂对硫醇脱除率大95%。③在天然气净化厂工业应用中，在原料气硫醇含量超过300mg/m3的条件下，经硫醇深度脱除溶剂净化后，产品气总硫低于5mg/m3，硫醇脱除率超过99%。结论认为，该技术可应用于硫醇含量高的天然气净化处理，技术的推广应用对我国天然气气质升级以及天然气长输管道的安全平稳运行具有重要意义。
石化 2024年02月29日
智能钻头技术研究与应用探索

智能钻头技术研究与应用探索

摘要：实际钻井过程中，在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动作用下，极易引发井下钻具疲劳损坏与岩石重复破碎，钻井工程在效率、安全、效益和质量层面面临着严峻挑战。作为破岩钻进的直接执行机构， 钻头动力学响应是钻进参数、地质特性、钻具结构数据关系的直接体现。开展钻头位置数据采集与融合挖掘，是统筹钻进效率、经济效益、风险控制关系，针对性开展提速增效工具改进与钻井参数优化的根本需要。智能钻头技术是解决上述问题的重要手段。由此对智能钻头技术硬件研发与数据分析过程中的部分关键问题进行了探索，针对性地提出了中心式模块应力测量的刚性连接方案，设计了运动测量的棱柱式阵列构型及数据推算方法，开展了模块结构水力学优化；研制智能钻头样机， 基于实测数据开展了BHA井下听诊与钻井参数优化应用探索；开展现场应用测试５井次、累计入井超140h，工艺与方法可靠、有效。
石化 2024年02月29日
水平井固井质量对套管变形影响分析

水平井固井质量对套管变形影响分析

摘要：针对某井区深井Ｘ－１ｈ井中出现的套管变形损坏问题，对比分析了压裂段固井质量与套损位置关系，基于现场数据， 建立了套管－水泥环－地层力学耦合模型，分析了套管－水泥环界面胶结失效后形成微间隙的大小、水泥环破坏后的缺失角度以及水泥环缺失方位对套管应力和变形失效的影响。研究结果显示：固井质量不佳对套管的应力及变形失效有显著影响；套管－水泥环界面过大的微间隙会由于套管在内压作用下的鼓胀效应而放大内压的作用；当水泥环缺失角度在４５°～６０°区间时，套管Ｍｉｓｅｓ应力最大，超过套管材料最小屈服强度；当水泥环缺失方位与井周最小主应力方向一致时，套管应力集中最明显，略大于套管材料的最小屈服强度，套管局部发生塑性变形失效。研究结果可为现场固井作业施工提供一定的指导。
石化 2024年02月29日
非均匀载荷下页岩气套管抗挤强度全尺寸试验及新机理

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。
石化 2024年02月29日
智能柱塞气举清蜡技术在缝洞型油藏中的应用

智能柱塞气举清蜡技术在缝洞型油藏中的应用

摘要：柱塞气举采油气技术在深井和裂缝－孔洞型油藏中的应用鲜有报道。为此， 以牙哈寒武系油藏为例，介绍了柱塞气举工艺技术在缝洞型油藏深井中的应用效果，进行了单井优选、柱塞设计、智能系统设计、参数设计等研究，形成了一套适合于缝洞型油藏深井的柱塞气举清蜡采油气技术。应用结果表明：智能柱塞气举清蜡技术首先要在目标油藏中选出合适单井并在其中进行试验，然后根据运行情况进行技术评价；试验井在采用该技术后日产油量提高了７.３２倍，解决了由于油压过低不能正常生产的难题，同时柱塞在运行过程中已将井筒结蜡清理干净，不仅减少了清蜡次数，而且节约了清蜡运行成本。所得结论可为缝洞型油藏合理开发方式的选择提供技术借鉴。
石化 2024年02月29日
高频焊薄壁管成型仿真与分析

高频焊薄壁管成型仿真与分析

摘要：钢带边缘波浪是影响高频焊薄壁管质量的关键因素，为了有效地控制边缘波浪，通常做法是钢管试制来确定合适的成型工艺，既耽误生产进度，又浪费材料。通过对ø219.1、ø406.4和ø610.0mm规格高频焊管的成型过程建模，仿真分析了薄钢带在整个成型过程的等效应力和最大塑性变形，发现钢带边缘波浪主要出现在粗成型段过弯边辊区域对弯边辊至２＃辊组的钢带边缘的径向位移进行线性拟合分析，得到了钢带边缘波浪的发生趋势随着下山量和弯边辊下移量等参数的变化规律。通过工艺参数匹配的成型仿真计算，确定的成型工艺参数匹配直接用于L245Mø406.4ｍｍ×6.0mm高频焊管的批量生产，节省了钢管试制时间， 且综合材耗下降了2%，取得了良好的经济效益。
石化 2024年02月29日