当前,世界各国的国家综合实力及世界格局正发生着前所未有的变化,全球能源格局正经历颠覆性重塑,能源安全已被推高到国家安全的战略高度.在油气供给危机全球和平发展的背景下,资源量巨大、分布面积较广的煤层气资源开发意义重大.煤层气开发利用,不仅是增加了不可多得的低碳清洁能源,更是现实的"碳中和"工业路径(大幅度减少采煤过程的甲烷排放,降低甲烷的温室气体效应).近二十年的煤层气开发实践表明,我国煤层气储层低压、低渗、低饱和特征突显,解吸-扩散-渗流经典理论表现出严重的"水土不服",不能合理解释我国煤层气单井产量和采收率低的原因,以固-气吸附解吸及扩散理论为主导的传统的煤层气藏工程方法、数值模拟技术、排采控制技术与提高采收率技术,其预测结果很难与生产实际吻合,因此煤层气开发面临传统解吸扩散理论是否合理、开采技术是否配套的重大科学问题.

有机土是构成油基钻井液体系的核心处理剂之一,对流变性的调控和体系稳定性起着重要作用.通过文献调研,本文综述了改性土类型、改性工艺、改性方法以及反应条件,总结了改性剂对于蒙脱土的改性效果.对比分析表明,季铵盐阳离子表面活性剂通过离子交换和吸附作用改性蒙脱土.因其制备工艺简单、改性效果好而成为当前最常用的改性剂.硅烷偶联剂通过在蒙脱土表面形成稳定的共价键来修饰蒙脱土,此方法尚未应用于油基钻井液领域,值得进一步探究.

井下摩阻和扭矩是影响大位移井设计与施工的两个关键因素.进行了5种水垂比条件下的模拟管柱摩阻和扭矩实验,探讨了水垂比对井下管柱摩阻和扭矩的影响.实验结果:管柱的摩阻和扭矩随水垂比的增加而呈现非线性增加,不同水垂比区间管柱摩阻和扭矩的增加幅度不同,其变化规律与现场钻井过程中的转盘扭矩变化规律类似;模拟管柱在弯曲井段旋转而变形,摩阻和扭矩将随着与井筒的接触点和接触力的增加而增加.

为了提高相渗透率改善剂的耐温性、抗盐性和时效性,以改型丙烯酰胺(AM)为主体,植入阴离子基团,采用溶液聚合的方法,合成了一种新型疏水缔合型聚合物(HHA-RPM)并配制出HHA-RPM体系.对体系的耐温性、抗盐性、时效性和相渗改善效果进行了室内评价实验,并开展了现场应用试验.室内实验表明,在90～120℃区间,体系有良好的耐温性能;当含盐量为1.0％时,依然保持一定的黏度,表明了该体系具有良好的抗盐性;添加了0.05％抗氧化剂,该体系具有良好的时效性;该相渗改善剂体系能有效降低水相渗透率,对油相渗透率影响较小.现场应用表明,该体系的增油降水效果显著,初期平均单井日增油3.61 t,含水率平均降低17.66百分点.

为研究高阶煤在渗流-应力耦合条件下的渗透性及煤岩试样变形破坏过程中的渗透率变化规律,采用MTS816电液伺服岩石试验系统,以围压和孔隙压力为变量进行了煤岩全应力-应变渗透性试验.研究得到了不同试验条件下煤岩的变形与渗透率的关系.试验结果显示,煤岩初始加载阶段围压和孔隙压力直接影响着煤岩渗透率的大小,煤样的峰值渗透率一般出现在应变软化阶段且变化达到1～3个数量级,围压大小影响渗透率的变化幅度.

煤层温度的变化对煤层气的吸附和解吸规律有较大的影响,为煤层气高温助排具工艺技术的设计和施工提供理论依据.利用所研制的煤层气水平井筒加热煤层温度变化测量实验装置,进行了7种不同水平井筒温度条件下的煤层温度变化实验,揭示了煤层气水平井筒加热煤层温度变化规律.实验表明:离加热井筒越近,煤层温度升高越快;与井筒相同距离的测点,距离加热端越近的测点煤层温度升高越快;距离井筒远端测点温度变化很小,加热效果差;当井筒温度为140℃以上时,煤层升温幅度明显增加.

为了探讨煤层气注氮过程中的闷压压力和时间对七元高阶煤层渗透率的影响规律,采用试验模拟注氮改造煤层过程的闷压阶段的研究方法,设计并组装了相关室内试验装置和设备,再现了氮气闷压过程中闷压压力和闷压时间的变化对七元高阶煤样的影响,获得了不同闷压压力和闷压时间条件下七元高阶煤样渗透率的变化.试验结果表明:在注氮改造煤层过程的闷压阶段,闷压压力越大,煤样渗透率增幅越大;闷压时间存在一个最佳值:闷压初期煤样渗透率增幅随着闷压时间增长而增大,在闷压48～72 h后,煤样渗透率增幅会存在一个急剧下降的过程.因此,提高注氮闷压压力对提高高阶煤层渗透率有着积极的影响,闷压时间对提高高阶煤层渗透率的影响则存在一个最佳值.

科学技术是社会进步与经济发展的决定性因素,科技创新的重要性与日俱增,高等院校则担负着培养高素质科技创新人才的重任.文章分析了目前工科专业学生科技创新能力培养现状,提出了工科专业科技创新人才培养方法,并且分析了如何建立工科专业科技创新人才培养体系,为培养工科专业科技创新人才提供了理论依据及参考建议.

创新作为国家发展的重要推动力,日益显现出其在大国竞争中的优势及重要地位.工科类高校作为担负培养国家科技创新人才的重要地位,其科技创新能力显得尤为重要.本文从工科类高校科技创新人才培养教学理念出发,分析了影响学生科技创新能力的主要因素,提出教师引导培养科技创新人才的思路方法及构建专业特色科技创新教学体系的具体举措,为培养新时代适应国家发展需要的科技创新人才提供了参考建议.

为了分析压裂液对高阶煤层压裂后产能的影响,从压裂液对高阶煤的伤害研究入手,结合沁水盆地七元矿区的实际压裂情况,采用压裂液伤害实验与电镜扫描分析相结合的方法,研究了不同类型压裂液对高阶煤岩的伤害原因,进一步揭示了压裂液对高阶煤岩的伤害机理.

弯壳体螺杆钻具是水平井、定向井钻井不可缺少的导向钻进工具.由于本身结构复杂以及复合钻进工艺的使用,弯壳体螺杆钻具失效频繁寿命较短,增加了水平井钻井成本.本文对目前螺杆钻具的失效进行了统计分析,结合工具本身结构和钻进工艺对弯壳体螺杆钻具的失效原因进行了分析:螺杆钻具复杂的内部结构致使某些部分强度较为薄弱,而复合钻进工艺的实施使得弯壳体螺杆受到更大更复杂的载荷,针对这些原因,通过理论计算并结合现场经验,从结构的设计、材质的优选以及工艺的规范等各方面提出了一系列的措施.

介绍了泵注反循环钻井的基本原理和特点.利用泵注反循环岩屑运移模拟实验装置,以清水为循环介质,对6种不同粒径的岩屑上返所需要的最低排量(流速)进行了实验.探讨了最低排量和循环压耗随岩屑粒径的变化规律.实验结果表明:岩屑上返的最低排量和循环压耗随岩屑粒径的增大呈现非线性的增加,当岩屑粒径超过4.75mm后,循环压耗的增幅加大;岩屑在水平段运移所需的最低排量小于在弯曲段和直井段运移所需的最低排量.实验结果为泵注反循环钻井方法的应用和水力参数的优化提供了依据.

Pump-injected reverse circulation drilling is a new drilling method.It has lots of advantages (such as cleaned hole and high ROP)compared with previous method,which can be used in drilling complex structural well.As we all know,cyclic pressure loss is one of the most important topics in drilling.The laws of cyclic pressure loss in different nozzles or mud parameters are studied experimentally in lab.The paper analyses the major factors affected cyclic pressure loss,according to results of the simulated experiment.It comes to the conclusions that the area of the bit nozzles should be a half of the drilling stem.And the edge of the bit is the best position to place the bit nozzles.At the same time,the cyclic pressure loss can be higher while the density of drilling fluid increases.However,the density doesn’t seem to affect the best arrangement of bit nozzles.Theoretical basis is provided for optimized design of pump-injected reverse drilling bit nozzles.

根据管柱扭转变形的特性,设计了8种水垂比情况下的大位移井管柱卡点预测实验,并对每种水平比下的管柱进行了3次扭转实验.对实验数据进行处理,用回归分析方法确定实际卡点位置与理论卡点位置的比值与水垂比间的函数关系,并建立基于剪切胡克定律的大位移井卡点预测计算式.结果表明:水垂比对大位移井管柱的加载特性有较大影响,它综合反映了管柱接头、管柱与井壁和套管的摩擦效应;未经修正的卡点计算公式平均相对误差达到24.67％,修正后的卡点预测公式的平均相对误差小于4.0％.建议应对大位移井摩阻扭矩进行分段计算.

设计和研制了一套泵注反循环岩屑运移实验系统.该系统包括泥浆泵、泥浆池组、正反循环控制阀组、模拟井筒、模拟钻柱、模拟钻头、岩屑筒、循环管线和测试仪表等,可以灵活实现钻井液正、反循环的切换.以清水为钻井液,用六种不同粒径的石英砂进行泵注反循环岩屑运移实验,分别测得不同粒径岩屑上返需要的最低排量,为泵注反循环钻井提供了实验依据.该实验系统操作简单,运行可靠,为本科实验教学、大学生科技创新和科研提供了一个良好的实验平台.

Laboratory personnel should complete the daily laboratory management tasks,at the same time they should assist the academic leaders and faculty leadership initiatively to think about the construction of laboratory. Detail investigation and scientific planning should be carried out at work.Everyoneu0027s initiative must be stimulated and his wisdom must be condensed. The interests of all parties should be considered. From the perspective of personal development,make full use of the function of laboratory instruments and equipment to carry out the scientific research and experimental development,summarize the development efforts timely and lay a foundation for title promotion.

在水平井测井、修井等作业过程中,通过电缆牵引器可将仪器输送至井下准确位置,能大大降低成本,缩短作业时间.针对牵引器在井眼中的牵引力、越障能力以及井眼适应能力不足的问题,设计了一种水平井自扶正式电缆牵引器.该牵引器主要由地面控制系统和上、下2组牵引装置组成.牵引装置的传动齿轮机构啮合性好、传动稳定,牵引器控制灵活;呈120°轴向均布的3组驱动机构起自扶正作用,能大大缩短牵引器的整体长度,提高牵引器在井下驱动的稳定性、承载能力和适应井眼能力,增强牵引器在井下作业的柔性弯曲适应能力和越障能力.

自行设计和研制了一套多分支水平井产能模拟实验装置.该装置由密封水箱、注水管、排水控制阀和模拟地层组成.模拟地层中设计了1个主井眼和4个分支井眼,分支角度均为75°.通过对分支井的操作,设计7种不同的分支形态,可对分支数量、分支长度、分支间距和分支布置方式对产能的影响进行模拟实验.实验表明:3个分支的产能最大,4个分支产能次之,2个分支的产能最小;分支数量相同时,适当缩短部分分支的长度可增大产能;分支间距为240 mm比分支间距80 mm的最终产能大;异侧2个分支比同侧2个分支的产能大.

Wellbore sloughing and reservoir damage are prone to occur during drilling formations with high porosity and high permeability in block 6,Sudan.A low damage anti-sloughing drilling fluid was developed based on original KCl polymer drilling fluid using ideal bridging agents along with film forming agent.Lab tests indicate that this drilling fluid performs good inhibition compared with original one,and can reduce fluid loss remarkably and improve core recover ratio up to 88.32%,and behaves remarkable reservoir protection effectiveness.This drilling fluid was tested in two wells during drilling the third hole sections and achieved better wellbore stability and reservoir protection,and resolved technical challenges of both wellbore caving and formation damages.

Stuck-point prediction is the key to deal with stuck accidents.Two types of drill string were designed by using pipe torsional deformation characteristics.One is the single string without drill stem joints,and the other one is the assembly string with drill stem joints.Calculation formulas were established,respectively to predict the depth of stuck-point(DSP).Loading experiments were carried out on the experimental platform of pipe mechanics.Equipment’s accessories were used in experiments,such as four-component sensors,wireless data transportation system,HP data sampling system and relevant data processing software.Experimental results are presented as follows:the relative error is-1.88%for single string,is-3.8%for assembly string without taking into account the effect of joints,and is-1.02%for assembly string taking into account the effect of joints. Experimental results show that the torsion method can be used to predict the stuck-point of drill string in vertical wells,the precision of prediction is affected by joints and the upset parts to assembly string,and the prediction precision is higher when Calculation formulas with modified coefficient are used.