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膨胀波纹管焊接工艺及焊缝膨胀性能分析
王建军, 陶兴华, 邹勇, 薛龙
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022008
[摘要](45) [HTML全文](14) [PDF 2035KB](11)
摘要:
膨胀波纹管通过焊接连接在一起,焊缝的膨胀性能直接决定膨胀波纹管整体的膨胀性能。为了解焊缝的膨胀性能,在介绍手工焊和自动焊2类膨胀波纹管焊接工艺的基础上,利用弹塑性力学及有限元法模拟了ϕ149.2 mm 8字形膨胀波纹管焊缝的膨胀过程、分析了焊缝的膨胀性能,并通过膨胀波纹管的试验井试验和现场试验进行了验证。由模拟分析及试验可知:膨胀波纹管膨胀过程中焊缝应力和应变最大点在波谷处的管壁外侧;焊缝和膨胀波纹管本体的应力和应变随内压变化的规律相同,焊缝的应力和应变始终大于膨胀波纹管本体,加压至30 MPa时ϕ149.2 mm 8字形膨胀波纹管及焊缝依然在安全范围内;ϕ149.2 mm 8字形膨胀波纹管采用液压膨胀方式加压至18 MPa即满足机械膨胀要求。研究结果表明,采用现有焊接工艺获得的焊缝满足现场膨胀需求,通过模拟获得的膨胀过程中膨胀波纹管焊缝应力和应变的变化规律与试验结果基本吻合,这对现场应用膨胀波纹管具有一定的指导作用。
长庆油田特低渗透油藏中高含水井调堵压裂技术
达引朋, 李建辉, 王飞, 黄婷, 薛小佳, 余金柱
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022012
[摘要](23) [HTML全文](19) [PDF 2977KB](4)
摘要:
长庆油田特低渗透油藏进入中高含水期后受储层高渗带影响,常规重复压裂存在含水率上升、增产幅度低等问题。为解决该问题,根据典型油藏长期注采开发实际,采用油藏三维地质建模方法,结合加密井生产资料,研究了中高含水油井调堵压裂增产机理,分析了不同调堵压裂参数对油井重复改造效果的影响,提出了“前置调堵控含水、动态多级暂堵压裂提单产”的重复压裂技术思路。通过室内试验,研发了PEG-1凝胶,凝胶主剂质量分数为5%~10%时,可保持较高水平的凝胶强度;优化注入排量为1.5 m3/min,注入量为300~600 m3,可在裂缝深部40~80 m处封堵高渗条带;优化动态多级暂堵压裂技术,缝内净压力提高到5.0 MPa以上,实现了压裂裂缝由低应力区向高应力区扩展,以动用侧向剩余油。现场试验结果表明,实施调堵压裂后单井日产油量平均增加1.07 t,含水率降低9.0百分点,实现了中高含水井重复压裂“增油控水”的目的。该调堵压裂技术为长庆油田特低渗透油藏中高含水井重复改造提供了新的技术途径。
随钻四极子声波测井仪的设计及试验
刘西恩, 孙志峰, 仇傲, 李杰, 罗博, 彭凯旋, 罗瑜林
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022058
[摘要](39) [HTML全文](19) [PDF 4168KB](10)
摘要:
针对随钻单极子声波测井仪器无法随钻测量软地层横波速度的问题,设计了一种随钻四极子声波测井仪。该测井仪由Drilog®随钻测井系统、接收电路、扶正器、接收声系、隔声体、发射声系、扶正器及发射电路组成。详细介绍了随钻四极子声波测井仪关键部件发射换能器、隔声体和接收声系的设计实现方法,并通过试验和模拟方法验证了这些关键部件的功能。该测井仪在新疆轮台KS3-B1Sa井进行了试验,测得了高质量单极子全波及四极子横波信号,且硬地层单极子全波中的横波时差与四极子横波时差吻合。现场试验表明,随钻四极子声波测井仪的功能达到了设计要求,可以随钻测量地层的横波速度,为准确评价地层提供测井数据。
二元复合型泡排剂COG的研制及现场试验
王维恒, 陆俊华, 韩倩
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022053
[摘要](18) [HTML全文](11) [PDF 1797KB](1)
摘要:
针对平桥南区块高温、高矿化度井的泡排剂不适用,排水采气效果不理想等问题,研制了适用于该区块的泡排剂。优选椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、十二烷基二甲基氧化铵(OB)和羟丙基胍胶(Guar)为原料,复配制得二元复合型泡排剂COG;采用正交试验方法,分析了CAB、OB和Guar质量比对COG起泡性能的影响,并确定了最佳加量。室内评价了泡排剂COG的发泡性能、稳泡性能及抗温抗盐性能,在温度95 ℃、矿化度10×104 mg/L条件下,其综合性能明显优于现场常用的2种泡排剂。平桥南区块3口井的试验结果表明,泡排剂COG具有较好的排水增产效果,应用后单井产气量比应用原有泡排剂提高了10%以上。研究表明,二元复合型泡排剂COG适用于平桥南区块页岩气井的泡沫排水,具有较好的推广应用价值。
基于有限元分析的方位角误差计算和修正
孟庆威, 姜天杰, 刘泳敬, 杨杰, 王越支
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022031
[摘要](22) [HTML全文](3) [PDF 3382KB](2)
摘要:
为了满足定向井磁方位的高精度需求,需要准确计算方位角测量误差和分析误差来源。采用有限元分析软件,模拟了钻具在地磁场中产生的干扰磁场的变化情况,通过钻杆内部三轴磁感应强度得出方位角误差的测量值,与钻杆真实方位对比得到了方位角误差。通过控制钻杆方位角、井斜角、底部钻具组合、无磁钻铤长度、外部磁场的大小和方向等因素,来观测方位角误差的变化规律。模拟试验得出,方位角误差在钻杆的南北方向上最小,在钻杆的东西方向上最大,并随着井斜角增大而增大,这种变化呈现出正弦的变化规律;经度、纬度也会对方位角的变化产生影响,方位角误差大体上随着维度增加而增大,主要取决于当地的总磁场和磁倾角大小。研究结果表明,方位角误差与测斜数据、底部钻具组合、经度、纬度和无磁钻铤长度有密切关系,可以通过有限元模拟准确估算出不同情况下方位角误差的大小。模拟结果可为工程应用中无磁钻铤、底部钻具组合的选取和方位角误差校正提供了参考数据和理论依据。
基于日费制管理模式的彬4井钻井关键技术
李燕, 胡志强, 薛玉志, 梁文龙, 唐文泉, 牛成成
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021133
[摘要](89) [HTML全文](59) [PDF 1484KB](14)
摘要:
日费制管理模式突出甲方主导作用,实现管理程序的优化和生产运行的紧凑高效。彬4井是中国石化为钻井完井日费制管理市场化运行而在国内试点的第一口日费制探井,该井钻遇地层具有缝洞发育、漏失风险高、研磨性强和可钻性差等特点,钻井面临易漏失、易坍塌掉块、蹩跳钻严重和机械钻速低等技术难点。针对上述钻井技术难点,在严格执行中国石化钻井完井工程日费制管理体系的前提下,制定了各井段提速破岩方案,优选各井段的破岩钻具组合,研制封堵防塌钻井液,形成了综合高效钻井关键技术。现场应用后,在生产时效、钻井完井周期、复杂处理及平均机械钻速等方面均实现了突破,钻井期间零故障、零停待,实钻井深 4 056 m,钻井周期35.06 d,完井周期39.79 d,全井平均机械钻速16.04 m/h,钻井周期、完井周期和平均机械钻速等指标均创彬长工区探井施工纪录。研究结果表明,日费制管理模式在新技术集成应用和管理效率方面具有优势,彬4井钻井关键技术和管理模式具有可复制性、可借鉴性,为日费制管理市场化运行与推广提供了示范。
数字孪生技术在钻井领域的应用探索
杨传书
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022068
[摘要](26) [HTML全文](11) [PDF 1699KB](9)
摘要:
在简述数字孪生技术的由来及分析石油行业钻井领域数字孪生技术研究现状的基础上,提出了钻井井筒数字孪生、地质环境数字孪生、钻机数字孪生、井下动态过程仿真、物理–数字孪生体实时交互技术等关键技术,设计了钻井数字孪生技术在钻前模拟预测与优化、疑难井施工团队协作预演、随钻预警与决策、钻井远程控制、钻井设备预测性维护、钻井实训等六大应用场景,提出了钻井数字孪生系统的研发重点,并分析了钻井数字孪生技术研发的难点与对策。研究结果为加快数字孪生技术在钻井工程领域的应用,促进钻井工程数字化、智能化转型提供了技术借鉴。
国内外智能压裂技术现状及发展趋势
蒋廷学, 周珺, 廖璐璐
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022065
[摘要](58) [HTML全文](15) [PDF 2101KB](9)
摘要:
随着人工智能技术的快速发展及其在油气领域的广泛应用,智能压裂技术取得较大的进展,包括裂缝参数及压裂参数智能优化、智能压裂流体及材料、智能压裂设备及工具、压裂风险智能预警系统、压裂参数实时优化智能控制和压裂裂缝智能监测技术等方面,但其智能化程度不一,没有形成一个完整的智能压裂技术体系。在分析智能压裂技术现状的基础上,指出了智能压裂的发展趋势,包括开展小数据样本的深度挖掘、建立基于三维甜点分布的地质工程一体化压裂智能决策平台、研制智能响应性压裂流体及材料、研制裂缝扩展四维智能监控模型并实现可视化、研制无人值守压裂设备及工具等,这对于形成完整统一的智能压裂技术体系,实现新一轮水力压裂技术的革新具有重要意义。
油气井固井多棱石英砂冲洗液的研制与现场应用
何立成
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022064
[摘要](37) [HTML全文](12) [PDF 1740KB](2)
摘要:
在油气井固井过程中,常规冲洗液存在难以有效清洗井壁上滤饼的问题,尤其是油基钻井液会在井壁形成含油滤饼、在套管壁会附着油膜,严重影响了固井质量。为此,基于加强冲洗液物理冲刷作用的理念,优选了具有尖锐棱角、形状不规则的多棱石英砂颗粒及悬浮剂,配制了多棱石英砂冲洗液。室内试验发现,该冲洗液具有稳定性好,与水泥浆、钻井液相容性好的特点,且冲洗效率比常规冲洗液高10~30百分点。多棱石英砂冲洗液在胜利油田4口井进行了成功应用,固井质量均有明显的提高。研究应用结果表明,多棱石英砂冲洗液能够有效清除井壁滤饼、油膜及岩屑,改善固井二界面胶结环境,从而提高固井质量,满足大型压裂对水泥环胶结质量的要求。
超临界CO2水平环空携砂试验研究
孙晓, 王海柱, 李英杰, 郑永, 陆群
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021099
[摘要](67) [HTML全文](33) [PDF 2599KB](9)
摘要:
为明确超临界CO2在水平段环空的携砂性能,分析关键施工参数对其携砂性能的影响,根据相似原理设计了超临界CO2水平环空携砂试验装置,试验研究了超临界CO2注入质量流量、砂比、出口压力和流体温度对砂粒在水平环空中运移的影响。试验结果表明:超临界CO2能够以悬浮输送的方式在水平环空内有效携砂,增大其质量流量,会增强环空内流体的紊流强度,进而提高悬浮携砂效果;在较高砂比下,水平环空底部更容易出现砂床,使过流面积减小,从而使砂粒运移速度增大;在相同注入条件下,环空内砂粒运移速度随出口压力升高而降低,但降低幅度逐渐减小;在合理温度范围内提高流体温度,有利于减少环空内砂粒的堆积。研究结果可为超临界CO2钻井和超临界CO2压裂优化设计关键施工参数提供参考。
旋转射流冲蚀天然气水合物试验及数值模拟研究
张逸群, 胡萧, 武晓亚, 李根生, 田守嶒, 赵帅
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022046
[摘要](37) [HTML全文](12) [PDF 3959KB](8)
摘要:
为探究适合南海天然气水合物特点的高效开发模式,对比分析了淹没围压条件下锥形射流和旋转射流冲蚀天然气水合物沉积物的成孔规律。首先,利用 LS-DYNA软件,建立了旋转/锥形射流冲蚀天然气水合物沉积物的拉格朗日–欧拉(ALE)流固耦合模型,分析了淹没、围压条件对旋转/锥形射流冲蚀天然气水合物沉积物效率的影响;然后,利用自主设计研制的天然气水合物生成及射流冲蚀可视试验装置,进行了天然气水合物沉积物生成及冲蚀试验,天然气水合物二次生成后,在冲蚀坑中注石膏,测量冲蚀孔孔深及孔径。对比分析数值模拟和室内试验结果发现:围压在增强天然气水合物沉积物强度的同时,抑制了射流扩散能力,降低了射流冲蚀天然气水合物沉积物的效率;在无围压和围压5 MPa条件下,旋转射流冲蚀天然气水合物沉积物体积分别是锥形射流的1.8和1.7倍。研究结果表明,对于泥质粉砂储层天然气水合物沉积物,旋转射流在保证冲蚀孔孔深的同时,具有比锥形射流更强的扩孔能力,为固态流化法开采天然气水合物提供了依据。
涪陵页岩气井“套中固套”机械封隔重复压裂技术
刘尧文, 明月, 张旭东, 卞晓冰, 张驰, 王海涛
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022010
[摘要](25) [HTML全文](12) [PDF 2223KB](4)
摘要:
针对涪陵页岩气田采用暂堵转向重复压裂工艺时施工难度大、增产效果不理想的问题,在调研国外页岩气井重复压裂工艺的基础上,对比分析了暂堵转向重复压裂与机械封隔重复压裂技术的原理与特点,明确了机械封隔可完全封堵初次压裂射孔炮眼,精准控制重复压裂水力裂缝起裂,形成了“套中固套”机械封隔重复压裂技术。在涪陵页岩气田JYAHF井进行了“套中固套”机械封隔重复压裂技术试验,在内径115.0 mm井筒中下入ϕ88.9 mm套管固井,建立全新封闭井筒,并针对不同剩余储量分布采用不同的重复压裂工艺。原井筒改造程度较高的井段,以挖潜老缝间剩余资源为目标;初次改造效果差的井段,需要恢复老缝导流能力。JYAHF井试验该技术后,可采储量增加0.36×108 m3,采收率提高4.8%。研究结果表明,“套中固套”机械封隔重复压裂技术增产效果明显,可为国内页岩气田长期高效开发提供技术支撑。
裂缝性非均质致密储层自适应应力敏感性研究
李虹, 于海洋, 杨海烽, 邓彤, 李旭
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022054
[摘要](39) [HTML全文](15) [PDF 2580KB](2)
摘要:
裂缝性致密储层具有非均质性强、应力敏感性强等特点,需明确储层非均质性及裂缝应力敏感性对生产的影响。为此,利用基于投影的嵌入式离散裂缝模型来表征复杂裂缝,结合应力敏感定量表征模型,建立了同时考虑基质和多尺度裂缝非均质性的应力敏感数值模型,自适应获得应力敏感特征曲线。模拟分析结果表明,强非均质致密储层不能忽略基质的应力敏感性,应力敏感性对生产早期的影响较大,以压裂裂缝的影响为主,随着生产逐渐过渡到基质,储层应力敏感性逐渐降低;早期生产压差过大,会造成储层应力伤害,不利于长期生产;不同充填程度的多尺度裂缝在储层中的分布模式对产能有直接影响,充填程度越低,裂缝尺度越大,产能越高。研究结果为致密裂缝性储层合理配产和开发方案优化提供了理论依据。
韩城区块煤层气井二次改造工艺优化及现场试验
梁智飞, 刘长松, 甄怀宾, 赵海峰, 王成旺
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022067
[摘要](24) [HTML全文](8) [PDF 2131KB](12)
摘要:
韩城区块煤层气井产能尚未完全释放,无法支撑长期稳产和高产。为进一步优化煤储层二次改造工艺技术,改造低产能煤层气井,提高煤层气单井产量,在剖析该区块地质特征的基础上,分析了常规二次压裂工艺试验井低产原因。针对二次改造施工过程中的工艺缺陷及技术难题,以解决“煤粉堵塞裂缝+新裂缝延伸距离有限”为主要目标,形成了“酸化+暂堵”复合二次改造工艺,并在3口井进行了现场试验。结果表明,应用复合二次改造新工艺后,J4试验井平均产气量为3 765.6 m3/d,产量提升明显,裂缝改造体积较为理想;J5、J6试验井恢复生产能力,且上产潜力较大。复合二次改造新工艺在低产能煤层气井应用效果较好,可为相同地质背景条件下的煤层气老井改造提供技术借鉴。
机械式垂直钻具稳定平台影响因素模拟研究
李然然, 张凯, 柴麟, 张龙, 刘宝林
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021106
[摘要](36) [HTML全文](30) [PDF 2934KB](1)
摘要:
配备机械式稳定平台的自动垂直钻具,由于无电子元件、耐高温性能好、成本相对低廉,是深井钻井中防斜打直的较好选择,但如何进一步提高该工具的纠斜精度是一个难点。为此,针对机械式稳定平台的动力学特性,基于典型的稳定平台结构及其工作原理,建立了机械式稳定平台理论分析模型及Adams动力学模拟模型,通过理论计算及模拟计算,研究了影响稳定平台性能的因素,确定了影响机械式稳定平台性能的主要因素及其影响规律。研究得出:偏重块长度和内外半径、井斜角和盘阀间动摩擦系数对稳定平台性能的影响较大。根据研究结果,总结出该机械式稳定平台结构参数的优化方向以及推荐取值,可为进一步优化设计机械式稳定平台的自动垂直钻具提供参考。
滑溜水–胶液一体化压裂液研究与应用
魏娟明
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022063
[摘要](10) [HTML全文](7) [PDF 2029KB](0)
摘要:
滑溜水黏度较低,不能满足造缝、携带大粒径支撑剂和高砂比施工要求,限制了非常规储层大型压裂效率的提高。为此,以丙烯酸、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和单体A为原料,采用反相乳液聚合法合成了一种耐高温、速溶型聚合物降阻剂SFFRE-1。通过研发与降阻剂SFFRE-1配伍性好的高效助排剂和优选黏土稳定剂,形成了滑溜水–胶液一体化压裂液。该压裂液耐温160 ℃,通过调整降阻剂SFFRE-1的加量,其黏度在1~120 mPa·s可调,在压裂施工过程中能够实现滑溜水和胶液在线混配及即时切换的要求。该压裂液在四川盆地的页岩气井和胜利油田的致密油井进行了应用,压裂过程中压裂液表现出良好的降阻和携砂性能,降阻率最高达到86%,砂比最高达到43%。研究和现场应用表明,滑溜水–胶液一体化压裂液能够满足非常规储层大型压裂施工需求。
渤海S油田高含水期强水淹层避射原则研究
葛丽珍, 王公昌, 张瑞, 张烈, 张俊廷
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022013
[摘要](24) [HTML全文](8) [PDF 2368KB](1)
摘要:
S油田经长期水驱开发,强水淹层段显著增加,传统水淹层划分方法及相应的射孔原则已无法满足当前阶段开发需求。为此,以室内物理模拟试验和测井解释结果为基础,利用渗流阻力系数和低效注入水定量评价方法,分析了因驱油效率差异引起的动态干扰界限:驱油效率大于30%时,含水差异引起的层间干扰较小;驱油效率为40%~45%时,低效、无效水循环加剧。根据驱油效率差异引起的动态干扰界限,提出了适用于S油田高含水期的水淹级别划分类型,在此基础上,制定了以驱油效率干扰界限为核心的射孔原则:高含水期油田水淹级别为Ⅰ级至Ⅴ级时,除工程因素外无需避射;当水淹级别为Ⅵ级时,需采取避射措施。S油田调整井采用根据该原则制定的射孔方案后,油井含水率平均下降8%,取得了较好的应用效果。现场应用表明,根据以驱油效率干扰界限为核心的射孔原则制定射孔方案,可以避开强水淹层。
渝东地区常压页岩气水平井充氮泡沫水泥浆固井技术
匡立新, 陶谦
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021103
[摘要](4) [HTML全文](1) [PDF 2814KB](0)
摘要:
为了解决渝东地区常压页岩气水平井用生产套管固井时易漏及分段压裂后环空带压的技术难点,研究了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。通过优选发泡剂、稳泡剂,设计了泡沫低密度水泥浆;基于高压气体状态方程,进行了泡沫水泥浆全过程平衡压力及浆柱结构设计,建立了井筒压力条件下的泡沫水泥浆密度计算模型,形成了机械充氮泡沫水泥浆固井技术。泡沫低密度水泥浆的密度调整范围为0.80~1.55 kg/L,水泥浆中泡沫的半衰周期为33.8 h,泡沫水泥石的弹性模量为4.6 GPa。泡沫水泥石在循环载荷测试条件下的残余应变为0.21%,具有良好的力学性能;采用全过程平衡压力固井技术和分段注气泡沫低密度水泥浆注结构设计方法,能满足固井防漏要求。渝东地区20口常压页岩气水平井应用了机械充氮泡沫水泥浆固井技术,固井过程中未发生漏失,固井质量优良率100%,且压裂后未出现环空带压现象。研究和现场应用表明,采用机械充氮泡沫水泥浆固井技术可以解决渝东地区常压页岩气水平井生产套管固井时的漏失问题,且泡沫水泥石具有良好的弹性变形性能,能够防止压裂后环空带压。
武隆区块常压页岩气藏低成本压裂技术
周博成, 熊炜, 赖建林, 房启龙
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022011
[摘要](52) [HTML全文](16) [PDF 2199KB](5)
摘要:
武隆区块常压页岩储层能量低,产量较低,实现效益开发难度大,为此,开展了低成本压裂开发技术研究。在分析武隆区块压裂改造技术难点的基础上,进行了诱导应力计算、压裂裂缝模拟和压裂费用对比,优化了压裂段长、簇数和压裂施工参数,优选了压裂材料和压裂设备,形成了“短段长+单簇滑套+低黏滑溜水+低成本石英砂+高砂比连续加砂”的压裂施工工艺,并在武隆区块A 井进行现场试验。通过应用无限级滑套完井工艺和实时调整现场压裂参数,A 井压后产量与同平台“中等段长+密切割+全陶粒支撑剂”压裂井产量相当,压裂成本降低52.8%,并实现了单井单日8 段压裂施工。低成本压裂技术为武隆区块常压页岩气的效益开发提供了新的技术途径。
气体钻井声波超前测距方法与数值模拟
简旭, 李皋, 王军, 韩旭, 黄兵, 王松涛
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022016
[摘要](46) [HTML全文](18) [PDF 3558KB](6)
摘要:
气体钻井的安全性受储层地质条件影响明显,在钻井过程中,受气体所产生噪声影响,地层反射信号识别难度大。为提高探测准确度,降低气体钻井过程中钻头前方岩性界面的不确定性,设计了近钻头随钻冲击震源短节,基于地震波自激自收原理,推导了测距公式,提出了一种适用于气体钻井的声波超前探测方法。通过冲击试验分析聚四氟乙烯对振动尾波的衰减效果,通过数值模拟验证气体钻井声波超前探测方法的可行性,分析探测距离对反射波振幅的影响。冲击试验表明,使用聚四氟乙烯后空心圆柱上振动尾波衰减显著。数值模拟结果表明,PML边界条件可有效消除模型边界反射的干扰,利用反射纵波信号到达时间所计算测距的误差为1 m。随着探测距离增大,反射纵波相对强度逐渐增大,反射波振幅显著降低。研究结果验证了近钻头冲击震源探测钻头前方岩性界面的可行性,为气体钻井随钻声波超前探测技术的发展提供了新思路。
等离子炬破岩效果室内试验及现场应用建议
于岩, 高锐, 贾玉丹, 乔磊, 周伟
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022034
[摘要](37) [HTML全文](23) [PDF 2158KB](2)
摘要:
在油气资源和深层地热能开发过程中,会遇到岩石硬度大、可钻性差等问题,采用传统钻井技术难以提高钻井效率。针对这一问题,探索了等离子炬钻井。分析了等离子炬的破岩原理,认为等离子炬破岩主要有岩石破碎、熔化和蒸发等方式。利用不同厚度的玄武岩、花岗岩,进行了等离子炬破岩效果室内试验,证明等离子炬可以烧穿50 mm厚的玄武岩和30 mm厚的花岗岩,但不能烧穿更厚的岩样。结合试验结果,分析了现场应用中存在的问题,提出了研发建议。该研究结果,可为深层硬地层等离子炬钻井技术的研究与应用提供借鉴。
厄瓜多尔东部油区平衡法悬空水泥塞固井技术
李万东, 吴阳, 兰小林
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022032
[摘要](20) [HTML全文](10) [PDF 1977KB](2)
摘要:
为解决厄瓜多尔东部油区注水泥塞作业成功率不高的问题,研究作业中影响水泥塞稳定性及质量的各种因素,采取针对性措施,形成了厄瓜多尔东部油区平衡法悬空水泥塞固井技术。针对水泥塞与下部钻井液所形成界面不稳定的问题,研制了低密度高强水泥浆和反应性支撑液;针对注水泥塞钻杆与井筒的环空间隙过窄导致的水泥塞质量问题,设计了插管工具;针对注水泥塞钻杆下端开口造成水泥浆向下喷射、与钻井液混合严重的问题,研制了分流器工具;针对钻杆内缺乏隔离塞及现有工具成本高、操作复杂等问题,研制了海绵球塞工具。室内试验得知,低密度高强水泥浆密度1.74 kg/L,24 h抗压强度22.5 MPa,满足作业要求;反应性支撑液密度1.44 kg/L,屈服值48 Pa,胶凝强度49 Pa,能够有效支撑上部水泥浆;设计的插管、分流器、海绵球塞等工具,均能够解决水泥塞放置过程中的质量问题。 现场应用表明,厄瓜多尔东部油区平衡法悬空水泥塞固井技术效果良好,能够大幅提高作业成功率,可推广应用。
桥式同心井下恒流分层注水技术
杨玲智, 周志平, 杨海恩, 姬振宁
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022051
[摘要](30) [HTML全文](12) [PDF 2149KB](6)
摘要:
低渗透油藏分层注水合格率受压力波动等因素影响下降快,针对这一问题,设计了井下小体积水嘴自调节机构,将其集成于桥式同心井下恒流分层配水器,以缓解压力波动导致的分层流量变化幅度。基于伯努利方程,在理论分析及室内试验的基础上,设计了自调节机构参数,以达到井下小流量分层恒流注水目的。室内试验可知,自调节机构可在注入压力0.2~1.5 MPa范围内实现调节。采用了该水嘴自调节机构而形成的桥式同心井下恒流分层注水技术,已在长庆油田低渗透油藏应用40余井次,实现了注入压力上升1.5 MPa以内不需人工干预、自动调节分层流量至配注合格。在长庆油田的现场应用表明,桥式同心井下恒流分层注水技术可将6个月后分注合格率由常规分注的43.4%提高至75.0%,可将测调频次由常规分注的4次/年优化为2次/年,并延长分注井测调周期,使单井作业费用降低2.6万元/年。桥式同心井下恒流分层注水技术,为低渗透油藏精细注水开发提供了更高效的分层注水手段。
脉动式扭转冲击钻井工具工作特性分析与测试
汪伟, 柳贡慧, 李军, 查春青, 连威, 夏铭莉
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021101
[摘要](34) [HTML全文](21) [PDF 2597KB](4)
摘要:
为抑制PDC钻头钻进硬地层时粘滑振动,设计了一种能为PDC钻头提供周向冲击载荷的脉动式扭转冲击钻井工具,并在介绍其结构设计和分析其工作原理的基础上,建立了计算其周向扭矩、直井工况下冲击功的数学模型,通过算例分析了其工作特性。分析结果为:脉动式扭转冲击钻井工具的周向扭矩随排量增大而增大,随节流喷嘴直径增大而减小;其在直井中的冲击功随钻柱扭矩和扭转角度增加而增大,随钻压增大而减小。通过室内试验测试了脉动式扭转冲击钻井工具样机的性能,测试结果显示,该钻井工具能实现高频扭转冲击,且其工作频率、周向腔体压差和周向扭矩均随排量增大而增大。研究和测试结果表明,脉动式扭转冲击钻井工具的结构设计合理,能为PDC钻头提供周期性扭转冲击载荷,抑制PDC钻头的粘滑振动。
超深井井筒温度数值模型与解析模型计算精度对比研究
赵向阳, 赵聪, 王鹏, 梁晓阳, 杨谋
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022035
[摘要](28) [HTML全文](16) [PDF 1973KB](2)
摘要:
精确预测钻井过程中的井筒温度,是科学评价井筒中流体流动安全与压力控制的关键因素。为此,基于井筒–地层各区域能量守恒原理,建立了井筒–地层传热数值模型和井筒–地层传热解析模型,分别应用全隐式有限差分法和解析法对数学模型进行了求解。结合顺北油田某超深井井身结构与钻井参数,从传热机理上分析了上述2种模型下井筒温度的计算精度及其影响因素。分析得出:钻进中,下部井段环空流体温度低于原始地温,而上部井段流体高于原始地温;解析模型应用简化的无因次时间函数表示从远处地层传至近井壁的拟稳态热交换方式,并用综合传热系数表征地层–环空、环空–钻柱内总的热交换量,减少了井筒与地层间的热交换量,导致环空和钻柱内流体温度计算值低于数值模拟结果。研究结果表明,数值模型计算结果与实测值吻合程度高,数值解和解析解的误差分别为1.46%和6.94%,两者间差值为13.15 ℃。研究成果为深入认识钻进中井筒-地层传热机理和准确评价温度场提供了可靠的分析手段。
准噶尔盆地硬脆性页岩强化致密封堵水基钻井液技术
刘均一, 柴金鹏, 李光泉, 王宝田
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022022
[摘要](22) [HTML全文](5) [PDF 2295KB](1)
摘要:
为解决准噶尔盆地硬脆性页岩地层井壁失稳的问题,在分析准噶尔盆地硬脆性页岩矿物组成与组构特征的基础上,根据多元协同井壁稳定理论,提出了以多尺度致密封堵为核心的协同稳定井壁技术对策,构建了多尺度致密封堵水基钻井液YHDF-1和YHDF-2。由矿物组成与组构特征分析结果得知,准噶尔盆地硬脆性页岩地层井壁失稳与“微裂缝-裂隙-孔隙”的多尺度特征密切相关,加强封堵微纳米尺度缝隙,提高抑制页岩表面水化的能力,发挥合理密度钻井液有效应力支撑井壁的作用,才能协同强化稳定井壁。性能评价结果表明,多尺度致密封堵水基钻井液YHDF-1和YHDF-2可耐150 ℃的高温,其400 mD砂盘的PPA滤失量分别为17.8和13.2 mL,其可使页岩的渗透率降低90%以上。钻井液YHDF-1和YHDF-2分别在准噶尔盆地的D-72井和D-12井进行了现场试验,钻井过程均未出现井壁失稳的现象,试验井段平均井径扩大率仅为6.78 %,电测均一次成功。研究和现场试验表明,多尺度致密封堵水基钻井液YHDF-1和YHDF-2具有优异的封堵防塌性能,可以解决准噶尔盆地硬脆性页岩地层井壁失稳的问题。
海上油田一趟钻套管开窗技术
薛宪波, 张诚成, 张保康, 张文博, 曲跃
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2021102
[摘要](25) [HTML全文](6) [PDF 1867KB](12)
摘要:
针对常规开窗工具串难以通过大狗腿井段、锥式磨鞋易偏离导斜面、斜向器和磨鞋需要两趟钻送入等技术难点,通过研制了通过节流压差坐挂的斜向器及与其配套的次级磨鞋、挠性短节、开窗磨鞋等工具,形成了可一趟钻套管开窗钻具组合,该钻具组合实现了斜向器送入、坐挂及开窗作业。将一趟钻套管开窗作业分为5个阶段,推荐了相应阶段的磨铣参数,并制定了处理作业过程中复杂情况的技术措施,形成了较为完善的一趟钻套管开窗技术。渤海油田203口井应用一趟钻套管开窗技术进行了套管开窗,开窗成功率100%,开窗周期平均10.5 h,修窗周期平均2.6 h,与应用两趟钻开窗技术的井相比,开窗时间平均缩短2.4 h,提效22.8%。现场应用表明,一趟钻套管开窗技术能提高开窗效率,降低钻井成本,可为海上油田稳产和提高采出程度提供技术支持。
页岩气增产用脉冲放电冲击波装置研究
黄昆, 李欣阳, 朱鑫磊, 孟庆阳, 曾凡辉
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022049
[摘要](24) [HTML全文](14) [PDF 2451KB](0)
摘要:
为进一步推进脉冲放电冲击波技术在页岩气井增产中的应用,研制了可用于页岩气井井下作业的脉冲放电冲击波装置。该装置包括位于地面的电源系统和位于井下的储能、放电系统,其中井下部分被封装在外径为102.0 mm的不锈钢外筒内,以保证有较好的绝缘性能和机械强度。该装置的设计最高电压和最大储能分别为10 kV和5 kJ,单次下井重复放电4 000次以上。根据现场特点和工程需求,对该装置的储能方式、负载电极、高压电容等进行了研究设计,在地面对其进行了解堵除垢和岩样致裂调试试验,并在油井中开展了下井试验。地面调试试验发现,脉冲放电冲击波装置工作稳定性好,具有解堵疏通、致裂岩石的效果;下井试验发现,产液量和产油量相比施工前分别提高227%和197%,可取得较好的增产效果。研究认为,该装置工作稳定性好,在油井中具有很好的解堵疏通、致裂岩石的效果,也具备应用于页岩气井进行增产的可行性,但在页岩气井中具体效果如何,还有待于进一步研究。
沿钻柱测量技术及其发展方向
王敏生, 耿黎东, 光新军
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2022001
[摘要](40) [HTML全文](16) [PDF 1583KB](8)
摘要:
在深层、超深层、复杂地层和深水油气藏,存在钻井施工难度大、周期长、井下故障多等问题,为安全、高效、快速钻井,需要实时监控井内压力、温度等参数。为此,介绍了NOV公司沿钻柱测量系统的构成,分析了沿钻柱测量技术在井眼净化监测、卡钻位置判断、钻井液漏失位置判断、漏失试验与地层完整性试验、井涌探测、钻柱及钻头工况分析等场景中的应用情况,提出了沿钻柱测量技术发展方向,包括:完善随钻测量解释模型和应用场景、数据的深入挖掘以及多参数的可视化智能展示技术;优化传感器网络布局,开发替代有缆钻杆的高速信息传输网络,以提高其经济性;扩展应用,实现更多应用场景。在此基础上,提出了发展建议,建议国内持续完善井下工程参数测量系统、促进有缆钻杆商业化应用,在二者相对成熟后,逐步实现分布式测量传输。分析认为,采用常规钻柱系统和改进的分布式钻柱测量工具,利用智能微球分时传输技术实现分布式测量传输,是值得进一步研究的低成本沿钻柱测量路径。
封面
2022 年 2 期封面
2022, 50(2).  
[摘要](80) [PDF 19158KB](47)
摘要:
目录
2022 年 2 期目录
2022, 50(2): 1-2.  
[摘要](87) [HTML全文](33) [PDF 367KB](39)
摘要:
专家视点
中国海油油气井工程数字化和智能化新进展与展望
李中
2022, 50(2): 1-8.   doi: 10.11911/syztjs.2022061
[摘要](180) [HTML全文](105) [PDF 1991KB](100)
摘要:
油气井工程数字化和智能化对于增加油气井产能、降低操作成本、降低钻井成本和提高HSE管理水平等具有重要作用。“十三五”期间,中国海油通过理论创新和科研攻关,完成了油气井工程数字化和智能化总体布局,并取得阶段性成果,基本实现了作业智能化、设计协同化和管理精细化。详细介绍了中国海油油气井工程数字化和智能化成果,包括eDrilling钻井系统、钻井参数大数据分析系统、井下钻井参数测量及信号短传系统、深水钻井早期溢流监测系统、井下光纤监测系统、钻完井一体化设计平台、钻完井数据报送系统、信息展示系统和数据分析系统等,并针对存在的信息孤岛、复合型信息化人才紧缺等问题,指出要坚持数字化技术“不为我所有、但为我所用”的理念,积极探索与国内外先进互联网、智能化专业公司在油气井工程领域的深化战略合作,提升自主创新能力,推进“产学研用”结合,扎实推动中国海油油气井工程数字化和智能化研究与应用,助力中国海洋石油工业的高质量发展。
页岩油工程技术专题
庆城油田页岩油水平井压增渗一体化体积压裂技术
张矿生, 唐梅荣, 陶亮, 杜现飞
2022, 50(2): 9-15.   doi: 10.11911/syztjs.2022003
[摘要](138) [HTML全文](89) [PDF 1885KB](58)
摘要:
庆城油田页岩油储层低压、低脆性指数特征明显,是阻碍体积压裂后建立高效驱替渗流系统的重要因素,为此,研究了压裂、增能和渗吸(压增渗)一体化体积压裂技术。建立了页岩油储层类型精细划分方法;基于长期产液剖面测试所得矿场大数据,优化了不同储层类型改造策略;利用油藏数值模拟方法,优化了压增渗体积压裂技术关键参数。研究表明:Ⅰ+Ⅱ类储层改造段数占比 83.6%,产出占比 95.5%,为主要产能贡献段;Ⅲ类储层产出占比仅4.5%,对产能贡献有限,因此,应优先改造Ⅰ+Ⅱ类储层,选择性改造Ⅲ类储层;Ⅰ类和Ⅱ类储层进液强度最优区间分别为20~25 m3/m和 15~20 m3/m,增能方式为同步增能。庆城油田200余口页岩油水平井应用了压增渗一体化体积压裂技术,单井初期产油量由9.6 t/d提高至18.0 t/d,单井1年累计产油量由2 380 t提高至5256 t,单井估计最终可采量由1.8×104 t提高至2.6×104 t,取得了显著效果。该技术为其他同类非常规页岩油藏高效开发提供了技术借鉴。
长庆页岩油水平井华H90-3井超长水平段防漏堵漏技术
孙欢, 朱明明, 王伟良, 李治君, 陈宁, 刘斌
2022, 50(2): 16-21.   doi: 10.11911/syztjs.2022004
[摘要](170) [HTML全文](71) [PDF 1646KB](56)
摘要:
华H90-3井是部署在长庆油田陇东国家级页岩油示范区的一口超长水平段水平井,由于地质运移作用,该井水平段储层不连续,存在断层;砂体孔隙发育良好,地层承压能力低;地层流体活跃,堵漏浆被稀释后不易滞留,无法固化,防漏堵漏难度大。针对上述技术难点,应用当量循环密度监测技术,进行井漏超前预防;采用随钻堵漏技术,提高堵漏效率;研发阻水型可固化纤维堵漏工作液,配合漏层精准定位技术,实现漏层一次封固,形成了页岩油超长水平段防漏堵漏关键技术。该技术进行了现场应用,实现了华H90-3井顺利完钻,完钻水平段长度达到5060 m,刷新亚洲陆上页岩油水平井最长水平段纪录。研究认为,该技术为我国页岩油超长水平段水平井钻井提供了技术借鉴。
吉木萨尔页岩油藏泡沫辅助注气吞吐试验研究
熊晓菲, 盛家平
2022, 50(2): 22-29.   doi: 10.11911/syztjs.2022017
[摘要](78) [HTML全文](30) [PDF 2516KB](21)
摘要:
吉木萨尔页岩油藏储层渗透率极低,改造后存在大量人工裂缝和天然裂缝,采用注氮气吞吐方式开采易发生气窜,造成氮气波及范围小,页岩油采收率低。为了增大氮气波及范围、提高吉木萨尔页岩油藏的采收率,在评价泡沫封堵页岩裂缝能力的基础上,利用吉木萨尔页岩岩样进行了泡沫辅助注气吞吐试验,分析了泡沫辅助注气吞吐提高采收率的机理,研究了吞吐轮次和裂缝页岩岩样基质渗透率对泡沫辅助注气吞吐采收率的影响。研究发现:泡沫可以封堵裂缝,有效抑制气窜;当泡沫体积分数为50%、注气速率为2 mL/min时,突破压力最大,封堵效果最好;与氮气吞吐相比,泡沫辅助注气吞吐之所以能够提高采收率,是因为其不仅能够采出大孔隙和中孔隙中的原油,还能够采出微孔隙中的原油;在最优泡沫注入参数下,裂缝岩样的采收率随吞吐轮次增多而升高,但升高幅度逐渐减小;对于基质渗透率较高的裂缝岩样,泡沫辅助氮气吞吐的采收率也较高。研究结果为吉木萨尔页岩油藏采用泡沫辅助注气吞吐开发提供了理论依据。
页岩油藏压裂水平井压–闷–采参数优化研究
陈志明, 赵鹏飞, 曹耐, 廖新维, 王佳楠, 刘辉
2022, 50(2): 30-37.   doi: 10.11911/syztjs.2022005
[摘要](207) [HTML全文](83) [PDF 3651KB](71)
摘要:
目前在页岩油藏的多段压裂水平井压–闷–采过程中,缺乏系统完善的水平井压裂参数优化方法,为此,基于动态反演理论,建立了压裂参数优化方法。首先,根据页岩油藏压裂后形成的复杂缝网,采用数值理论和离散裂缝方法,建立了考虑页岩油储层特征和复杂天然裂缝的多段压裂水平井数值模型(EDFM-NM),得到了含离散天然裂缝的油藏压力解及多段压裂水平井的井底压力数值解;然后,应用动态分析方法,建立了包括段间距、闷井时间和井距的优化方法。应用建立的优化方法对长庆页岩油XC井进行实例分析,结果表明,实例井合理段间距为100~125 m,合理闷井时间为25~35 d,合理井距为590~610 m。研究结果为长庆油田页岩油藏压–闷–采参数优化提供了理论基础。
页岩油储层裂缝对CO2吞吐效果的影响及孔隙动用特征
李凤霞, 王海波, 周彤, 韩玲
2022, 50(2): 38-44.   doi: 10.11911/syztjs.2022006
[摘要](106) [HTML全文](77) [PDF 4057KB](28)
摘要:
为了分析页岩水力压裂后产生的裂缝对CO2吞吐效果的影响,采用低场核磁共振测试技术,开展了不同渗透率级别页岩CO2吞吐试验,研究了裂缝对不同渗透率储层CO2吞吐效果的影响。研究发现,裂缝显著提高了CO2吞吐初期的采油速度和采收率;但随着渗透率升高和吞吐次数增多,裂缝对采收率的影响程度逐渐降低;渗透率对裂缝岩心的吞吐效果影响明显小于无裂缝岩心,表明裂缝能够降低渗透率对CO2吞吐采收率的影响;随着吞吐次数增多,裂缝提高大孔隙原油采出程度的幅度减小,而提高小孔隙原油采出程度的幅度增大,但大孔隙仍是原油的主要产出部位。研究结果表明,大孔隙原油的产出主要靠体积膨胀和溶解气驱,速度快且产量大;而小孔隙中原油的产出主要靠抽提和传质方式,过程缓慢且产量小。研究结果为评价裂缝性油藏的产油特征、改善生产动态提供了理论依据。
胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术
何立成
2022, 50(2): 45-50.   doi: 10.11911/syztjs.2022062
[摘要](94) [HTML全文](34) [PDF 1592KB](38)
摘要:
胜利油田沙河街组页岩油水平井固井时存在套管居中和安全下入难度大、水泥浆性能要求高和油基钻井液驱替困难等技术难点,为此研发了两亲冲洗隔离液体系、优选纤维膨胀水泥浆体系和塑性胶乳防窜水泥浆体系,并采取应用整体式弹性套管扶正器、偏心导向引鞋、漂浮顶替技术和环空加压等固井技术措施,初步形成了胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术。该固井技术在预探井YYP1井进行了现场试验,固井作业正常,声幅测井结果显示,一界面固井质量为优质,二界面固井质量为合格。研究与试验表明,该固井技术够解决胜利油田沙河街组页岩油水平井长水平段固井存在的技术难点,提高固井质量,满足大规模体积压裂对水泥环胶结质量的要求,可以在页岩油开发中进行推广应用。
钻井完井
大港油田大型井丛场高效钻井技术优化与应用
王国娜, 张海军, 孙景涛, 张巍, 曲大孜, 郝晨
2022, 50(2): 51-57.   doi: 10.11911/syztjs.2021116
[摘要](134) [HTML全文](63) [PDF 1807KB](45)
摘要:
为了解决大港油田大型井丛场开发过程中井间防碰风险大、轨道优化难和钻井提速难等问题,根据地质工程一体化研究思路,进行了井网部署、井眼轨道及防碰设计、井身结构及配套提速工具等关键技术研究,建立了井口–靶点匹配关系、剖面类型设计优先级层序、 造斜点“V”形设计法则、井身结构与一趟钻提速工艺模板,形成了大港油田大型井丛场高效钻井技术。该技术在大港油田进行了现场应用,其中港西二号大型井丛场作为大港油田陆上最大规模井丛场,实现了56口井的安全规模开发,节约井场征地、钻井搬迁等费用1 200万元,平均单井钻井周期4.42 d,机械钻速48.64 m/h。研究与现场应用表明,大型井丛场高效钻井技术在提升井场利用率、缩短钻井周期、提高机械钻速及降低成本方面效果显著,为大港油田效益开发提供了技术支撑。
井研–犍为地区缝洞型复杂地层钻井关键技术
王文刚, 胡大梁, 欧彪, 房舟, 刘磊
2022, 50(2): 58-63.   doi: 10.11911/syztjs.2021100
[摘要](110) [HTML全文](44) [PDF 1710KB](35)
摘要:
井研–犍为地区地质条件复杂、裂缝溶洞发育,钻井过程中存在井眼失稳、井漏和卡钻等技术难点。为此,综合考虑地层三压力剖面和区域溶洞发育情况,优化了井身结构;根据陆相地层的地质特征,采用钾基聚合物防塌钻井液钻进,防止泥岩水化膨胀,保持井壁稳定;根据钻井过程中出现漏失的类型,采用常规桥接堵漏浆封堵裂缝性漏失,采用多功能固结承压堵漏技术解决恶性漏失,采用随钻封隔器解决漏层多、上喷下漏等复杂情况。通过上述研究形成的井研–犍为地区缝洞型复杂地层钻井关键技术,在井研–犍为地区的PR1井进行了现场试验,试验结果表明,采用该技术可以解决地层垮塌和严重井漏等问题,保证钻井安全。
鄂尔多斯盆地神府区块小井眼优快钻井关键技术
贾佳, 夏忠跃, 冯雷, 李建, 王烊
2022, 50(2): 64-70.   doi: 10.11911/syztjs.2021110
[摘要](103) [HTML全文](37) [PDF 2101KB](53)
摘要:
鄂尔多斯盆地神府区块为致密气产区,为进一步提高该区块的机械钻速、降低钻井成本,开展了小井眼优快钻井技术研究。井眼轨道由“直—增—稳—增—稳”优化为与地层走向精确匹配的“直—增—降—稳”,提高了钻井效率;钻头进行了优化设计,改变了钻头布齿密度,调整了钻头切削齿尺寸和后倾角,增强了钻头的稳定性和耐磨性;优化了钻具组合,优选了钻杆尺寸,改进了螺杆钻具,研制了用于提速的三维振动钻井冲击器;研制了仿生润滑剂,改进了钻井液配方,提高了钻井液润滑性能;另外,优化了钻井施工参数,研究形成了小井眼优快钻井关键技术。该技术在神府区块8口井进行了应用,实现了二开一趟钻完钻,机械钻速提高50%以上,钻井周期缩短45%,取得了显著效果。神府区块小井眼优快钻井关键技术为该区块后续致密气井钻井提供了技术支撑,对国内其他地区的致密气井钻井也有借鉴作用。
仿生PDC齿旋转破岩时的温度场和破岩特性模拟研究
吴泽兵, 席凯凯, 赵海超, 黄海, 张文超, 杨晨娟
2022, 50(2): 71-77.   doi: 10.11911/syztjs.2021114
[摘要](140) [HTML全文](73) [PDF 4384KB](43)
摘要:
针对常规PDC钻头破岩效率低、钻头泥包和使用寿命短等问题,以穿山甲鳞片、蝼蛄爪趾、鲨鱼牙齿和扇贝壳作为仿生原型,从多个维度进行结构仿生,设计了一种新型耦合仿生PDC齿。采用有限元法、弹塑性力学等方法,建立了仿生PDC齿的破岩仿真模型,利用有限元软件ABAQUS的温度–位移耦合显式侵彻接触算法和显式动力学模块,研究了仿生PDC齿破岩过程中温度场的变化规律和破岩方式,并与常规PDC齿进行了模拟对比。模拟结果发现:仿生PDC齿与常规PDC齿在破岩时的温度传递过程存在较大差异;仿生PDC齿能够防止钻头泥包的产生,且能够减少摩擦热的集聚,避免高温热失效,延长其使用寿命;仿生PDC齿破岩速度更快,对岩石的破碎更加彻底。研究表明,仿生PDC钻头的现场适用性较好,具有较好的现场推广应用价值。
盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究
谢关宝, 滕春鸣, 柳华杰
2022, 50(2): 78-84.   doi: 10.11911/syztjs.2021113
[摘要](264) [HTML全文](93) [PDF 2577KB](63)
摘要:
盐岩具有可溶性和可塑性,钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,导致井眼呈不规则形状,使套管发生变形或被挤毁,影响盐岩层段井筒气密性,从而影响油(气)井的正常生产及安全。为了给盐岩层段的井筒气密性评价提供理论依据,基于岩石物理试验及三维有限元法,分析了盐岩地层对固井一界面、二界面气密性的影响。分析得知:固井一界面对气体的密封能力强于水泥石本身的气密性,盐岩蠕变可增强固井二界面的气密封能力;盐岩层气体密封能力主要取决于固井二界面的密封能力和水泥石自身密封能力;盐岩层气体密封能力与界面接触压力呈复杂正相关性。基于分析结果,建立了固井二界面气体密封压力定量评价模型。固井二界面气体密封压力定量评价模型可评价目标区盐岩地层气密性,对其他地区类似地层固井施工也有借鉴作用。
影响控压放水施工效果的关键参数模拟研究
杨宏伟, 李军, 刘金璐, 柳贡慧, 高旭, 赵轩刚
2022, 50(2): 85-91.   doi: 10.11911/syztjs.2021105
[摘要](65) [HTML全文](49) [PDF 2779KB](11)
摘要:
控压放水可以有效降低高压盐水层的地层压力,但不清楚施工过程中一些关键参数对控压放水效果的影响程度。为此,分析了控压放水的技术特征、工艺特点,总结了控压放水的工艺流程;基于地层盐水渗流和井筒流动理论,考虑关井期间地层压力的恢复,建立了参数动态变化、可以模拟控压放水全过程的数学模型。以塔里木油田克深A井为例,进行了模拟计算,模拟结果与实测结果误差较小。分析影响放水效果和周期的关键参数发现:关井时间越短,地层压力下降速度越快;节流阀承压极限从5 MPa提高至15 MPa,循环排污次数可以减少一半;当地层渗透率较低时,前7次放水效果显著,因此确定试放水时间为7 d。根据研究结果提出了相应的改进措施,以便更好地控制关键施工参数,提高控压放水效果。
油气开发
顺北油田S井超深超高温碳酸盐岩断溶体油藏大型酸压关键技术
李新勇, 李骁, 赵兵, 王琨, 苟波
2022, 50(2): 92-98.   doi: 10.11911/syztjs.2021068
[摘要](154) [HTML全文](58) [PDF 2680KB](26)
摘要:
顺北油田S井目的层属于典型的超深超高温断溶体储层,工程地质条件和井筒条件复杂,酸压改造面临巨大挑战。针对上述酸压改造难点,提出了“回填井段集中改造+酸损伤降破+管柱浅下+加重压裂液组合提排量+前置液造缝+交替注入造高导流裂缝+自生酸疏通远端断溶体”的复合酸压技术,通过试验优选了超高温工作液体系,包括180 ℃聚合物压裂液、160 ℃加重瓜胶压裂液、160 ℃交联酸和自生酸;基于数值模拟结果优化了大型酸压方案,推荐压裂液规模为1 800~2 200 m3,酸液规模为800~1 000 m3。现场试验表明,相同注液排量下,注加重压裂液的井口压力比注聚合物压裂液降低了7%,应用效果明显。S井大型酸压后,测试天然气产量10.45×104 m3/d,取得了顺北4号断裂带开发的突破,也为类似油气藏大型酸压方案优化设计提供了技术借鉴。
气驱–水驱联合特征曲线在气顶边水油藏中的应用
岳宝林, 王双龙, 祝晓林, 刘斌, 陈存良
2022, 50(2): 99-104.   doi: 10.11911/syztjs.2022014
[摘要](113) [HTML全文](52) [PDF 1738KB](23)
摘要:
气顶边水油藏进入开发中晚期后,面临着气窜与水侵的双重难题,需要评价开发效果,并基于评价结果调整开发策略,但无法直接应用气驱特征曲线或水驱特征曲线评价该类油藏的开发效果。因此,基于稳定渗流理论,推导了气驱特征曲线关系式,并与水驱特征曲线关系式联立,建立了计算不同阶段气驱产油量占总产油量比例的方法;利用该方法可计算出气顶边水油藏气驱与水驱的采出程度,并根据计算结果调整开发策略。以锦州X油田3井区为例进行了应用分析,计算出该井区所开发气顶边水油组上部当前气驱采出程度为24.3%,下部当前水驱采出程度为48.4%,发现该油组上部气驱采出程度低,指出应实施屏障注水,提高油组的采收率。研究结果表明,采用气驱–水驱联合特征曲线可以评价气顶边水油藏的开发效果。
川西南靖和1井茅口组立体酸压技术
林永茂, 缪尉杰, 刘林, 李永明, 邱玲
2022, 50(2): 105-112.   doi: 10.11911/syztjs.2022009
[摘要](98) [HTML全文](61) [PDF 4464KB](18)
摘要:
川西南地区以五峰组—龙马溪组为页岩气主力生产层位,过路井在茅口组均有良好气测显示,为落实茅口组的潜力,部署靖和1井作为茅口组专层预探井。针对邻区茅口组酸压改造中酸蚀有效作用距离短、改造体积受限等问题,分析了靖和1井钻遇地层的裂缝及孔隙发育特点,从全三维酸蚀裂缝扩展、酸压入井液体以及配套工艺参数入手,研究应用了立体酸压技术。研究表明,多封隔器精细分段配合大排量施工,能够实现以裂缝体连通为目标的立体改造效果;采用3级交替注入压裂液与胶凝酸施工工艺,既能增大裂缝体改造体积,又能增长酸蚀裂缝距离,兼顾了横向深穿透非均匀溶蚀和纵向细分段高动用的改造需求。靖和1井立体酸压后放喷求产,产气量12.52×104 m3/d,较前置酸酸压提高38%,拟合结果显示酸压后裂缝体连通明显。靖和1井茅口组立体酸压成功实施,为川西南地区茅口组及栖霞组、灯影组等气藏的开发提供了新思路。
石墨烯增强铝基可溶球座研制与性能评价
魏辽
2022, 50(2): 113-117.   doi: 10.11911/syztjs.2021134
[摘要](100) [HTML全文](70) [PDF 2483KB](20)
摘要:
为了解决水平井多级投球滑套球座在钻除过程中存在的钻除效率低、钻除不彻底影响作业工具重入等问题,研制了石墨烯增强铝基复合材料用于制备滑套可溶球座。利用石墨烯及碳化硅陶瓷颗粒增强铝合金,结合粉末冶金方法,制备得到石墨烯增强铝基复合材料,其具有高强度、高硬度和在盐水环境下实现自行快速溶解等特点,屈服强度达469 MPa,表面硬度达170 HBW。采用石墨烯增强铝基复合材料加工的可溶球座,经砂比30%的含砂压裂液在排量4 m3/min条件下冲蚀26 h后,仍然具备密封承压能力,质量仅减少2.1%;在温度90 ℃、质量分数4%的KCl溶液中浸泡32.5 h后能够完全溶解。现场试验表明,石墨烯增强铝基可溶球座满足多级滑套压裂大排量、高砂比和长时间作业要求,压裂后能在井下液体环境下自行溶解实现井筒全通径。研制的石墨烯增强铝基可溶球座为储层二次改造提供了清洁、安全的井筒条件。
厚油层注采井间注入水纵向波及程度定量研究
张静, 郑彬, 李红英, 刘玉娟, 闫志明
2022, 50(2): 118-125.   doi: 10.11911/syztjs.2021124
[摘要](75) [HTML全文](43) [PDF 3566KB](15)
摘要:
注水开发油藏经过注入水的长期冲刷,在进入高含水、高采出程度阶段后,剩余油分布零散,纵向水淹异常复杂。这种问题在厚油层油藏尤为突出。为了定量研究厚油层注采井间注入水纵向波及程度,以渗流理论为基础,考虑油水两相流动、有效渗透率和密度随饱和度的变化,建立了水滴质点在平面和纵向的运动方程,形成了完整描述厚油层注采井间注入水纵向波及的数学模型。以L油田为例进行了计算分析,结果表明:注采量越大,原油黏度越大,注采井距越小,渗透率越小,含水率越低,渗透率变化程度越高,注入水纵向波及程度越高;油层厚度仅对水滴质点运移路径产生影响,不会影响波及程度;厚油层注采量界限为180 m3/d,原油黏度界限为200 mPa·s,定油层厚度时注采强度界限为3.00 m3/(d·m),定注采强度时油层厚度界限为30 m。研究结果表明,厚油层注水开发时,注入水受重力作用向下渗流,纵向波及程度随之降低,影响采收率。定量研究厚油层注采井间注入水的纵向波及程度,可以为认识剩余油分布和提高纵向波及程度提供理论指导。
测井录井
砾岩储层电成像测井表征方法及应用
蔺敬旗, 孟鑫, 李晴晴, 曹志锋, 张凯, 穆丽
2022, 50(2): 126-131.   doi: 10.11911/syztjs.2022059
[摘要](75) [HTML全文](48) [PDF 2325KB](20)
摘要:
准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏电成像测井资料丰富,为了充分利用高分辨率电成像在岩石组分、非均质性以及储层结构表征方面的优势,开展了砾岩储层电成像测井资料处理方法及深化应用研究。依据砾岩储层电成像上岩石组分电阻率的差异,通过岩心标定确定了电阻率截止值,构建了砾石、砂质和泥质含量的计算方法及伪粒度概率累计曲线的粒度分析方法;通过数理统计,构建了分选系数、孔隙度、裂缝孔隙度、高分辨率电阻率的计算方法。基于对砾岩储层主控因素的认识,提出了利用岩性组分因子、电成像测井孔隙度、非均质性因子、裂缝因子等参数评价砾岩储层储集性能的储能指数,构建了基于电成像视地层水电阻率谱方差与储层指数识别储层流体性质的新方法。研究结果表明,电成像测井资料可以有效评价砾岩储层的物性、含油性,应用于油田勘探评价,能取得较好的效果,为砾岩储层电成像测井资料的深化应用提供了借鉴。
层状介质水力裂缝电磁响应的有限元正演模拟
吴世伟, 刘得军, 赵阳, 王旭, 冯雪, 李洋
2022, 50(2): 132-138.   doi: 10.11911/syztjs.2022060
[摘要](89) [HTML全文](30) [PDF 3041KB](18)
摘要:
为了解多层介质裂缝中电磁测井仪器的响应特征,以低频电磁场理论为基础,利用有限元软件建立了单层介质和5层介质地层裂缝模型,在此基础上,对层状介质水力裂缝接收线圈的感应电动势进行了正演模拟。模拟结果显示,裂缝位置处的感应电动势曲线变化显著。裂缝为对称裂缝,裂缝与井眼的夹角在25°~90°时,夹角越小,裂缝响应信号越曲折;夹角在90°~155°时,夹角越大,裂缝响应信号越曲折。裂缝为非对称裂缝,展宽角在30°~150°时,展宽角越大,多层介质条件下的裂缝响应信号的非对称性越明显。研究结果表明,多层介质对裂缝响应曲线有一定的影响,研究结果为水平井水力压裂探测和评价提供了理论依据。
涪陵页岩气田钻井技术难点及对策
牛新明
[摘要](6082) [PDF 1006 KB](4064)
摘要:
涪陵页岩气田是我国第一个投入商业化开发的页岩气田,其地表和地下地质情况均十分复杂,与常规油气藏和国外页岩气田相比,其开发过程中钻井施工难度较大。根据大量翔实的资料,从井壁稳定、轨迹控制、固完井质量以及降本增效等方面论述了涪陵地区页岩气田钻井工程中存在的主要技术难点,并对其主要原因进行了分析。在此基础上,针对性地提出了解决上述钻井技术难点的技术思路和方法,并在涪陵地区页岩气钻井技术研究成果的基础上,指出下一步应深化钻井地质特征精细描述、开展三维井眼轨道优化设计及控制、强化钻井提速技术攻关、完善钻井液与完井工艺配套等研究,以持续提高涪陵页岩气田的钻井效益。
涪陵页岩气田钻井关键技术
艾军, 张金成, 臧艳彬, 许明标
[摘要](4588) [PDF 1084 KB](4067)
摘要:
涪陵地区地质条件复杂,导致钻井机械钻速及钻井周期差别大、井下复杂情况时有发生。为了实现优质快速钻井,中国石化发展了适合涪陵页岩气田地质特点的系列钻井关键技术,通过攻关研究与现场实践,先后形成了涪陵页岩气钻井工程优化设计技术、浅层直井段快速钻井技术、二开定向井段快速钻井技术、丛式水平井三维井眼轨迹控制技术、适应于涪陵页岩地层长水平段钻进的油基钻井液技术、页岩气储层长水平段油基钻井液水平井固井技术、复杂山地条件"井工厂"钻井技术等,基本形成了适用于涪陵页岩气田的钻井工程技术体系。与此同时,在钻井中又出现一些新问题,为此提出了涪陵页岩气田钻井技术的发展建议,以期为国内类似页岩气区块的钻井提速降本提供借鉴。
JY1HF页岩气水平井大型分段压裂技术
周德华, 焦方正, 贾长贵, 蒋廷学, 李真祥
[摘要](6538) [PDF 1149 KB](4214)
摘要:
JY1HF井是涪陵地区第一口海相页岩气水平井,为了获得商业性页岩气产量,对JY1HF水平井进行了分段压裂设计和工艺优化。在借鉴北美海相页岩气压裂经验的基础上,通过该井岩心资料、测井、岩石力学等数据,对龙马溪组页岩储层进行了压前评价。采用岩石力学试验、X衍射试验、诱导应力场计算和体积压裂动态模拟等方法,开展了压裂段数、压裂液、支撑剂、射孔方案和压裂工艺优化等综合研究,提出采用组合加砂、混合压裂工艺,泵送易钻桥塞射孔联作工艺进行大型水力压裂改造的方案。JY1HF井共压裂15段,累计注入液量19 972.3 m3,支撑剂968.82 m3,放喷测试获得无阻流量16.7×104 m3/d的高产页岩气流。结果表明,龙马溪组海相页岩采用水平井大型分段压裂技术,可获得较大的有效改造体积。JY1HF井的成功压裂为中国海相页岩气压裂改造积累了经验。
“井工厂”技术在我国非常规油气开发中的应用
张金成, 孙连忠, 王甲昌, 臧艳彬
[摘要](5089) [PDF 1211 KB](4055)
摘要:
“井工厂”技术能大幅度提高作业效率、降低工程成本,在致密油气、页岩油气等低渗透、低品位的非常规油气开发中具有显著的技术优势,因此该技术在北美地区进行了大规模应用,取得了巨大的经济效益。为了使该技术更好地应用于我国非常规油气开发中,在详细阐述“井工厂”技术的概念和特点的基础上,介绍了国外该技术的发展和应用现状,梳理了国内中国石油、中国石化对该技术的探索应用情况,并分析指出,国内配套的装备仪器还不能完全适应“井工厂”作业的需求,还没有实现真正意义上的流水线式施工,还没有形成一套成熟的“井工厂”作业模式。因此,建议树立“全过程低成本”的基本理念,总结我国致密气藏开发的成功经验,有针对性地集成和发展相配套的工程技术,设立“井工厂”技术项目部,规范管理,以形成真正符合我国非常规油气资源类型和开发规律的“井工厂”技术。
页岩气开发的地质与工程一体化技术
曾义金
[摘要](4922) [PDF 1065 KB](4539)
摘要:
页岩气储层非均质性强,实现工程技术与储层条件的最佳匹配,是实现页岩气经济有效开发的关键。分析了我国页岩气开发中存在的主要问题,阐述了页岩气储层特征分析方法及关键技术,从地质与工程一体化的角度,系统论述了针对于页岩气储层特征的工程技术思路和方法,建立了页岩气地质与工程一体化的技术体系。
页岩可压性指数评价新方法及应用
蒋廷学, 卞晓冰, 苏瑗, 刘双莲, 卫然
[摘要](4213) [PDF 1055 KB](3727)
摘要:
脆性指数是评价页岩可压性的基础,国外的脆性指数研究只局限于近井筒参数。为了更全面地表征页岩的可压性,以压裂施工参数为基础,从能量的角度提出了一种新的页岩脆性指数综合评价方法,并建立了地质参数与工程参数有机结合的可压性指数综合模型;同时应用归一化方法,建立了利用等效支撑剂量与等效压裂液量的比值表征可压性指数的新模型。实例计算表明,采用该方法计算的脆性指数及可压性指数与压后产气效果关联度较强,能够准确反映裂缝的延伸性,其值大小可作为优选压裂段簇位置的依据,并具有较高的可信度和现场实用性。建议在现场推广应用,以促进国内页岩气的勘探开发效果及水平。
页岩气"井工厂"钻井技术现状及展望
陈平, 刘阳, 马天寿
[摘要](4536) [PDF 1031 KB](4028)
摘要:
"井工厂"技术可以缩短建井周期,降低钻井成本,大幅度提高资源及设备利用率,在页岩气等低渗透、低品位非常规油气资源开发中具有显著的技术优势,并在北美页岩气开发中获得成功应用。在国外文献调研的基础上,介绍了国内外"井工厂"钻井技术现状,详细分析了页岩气"井工厂"关键技术,总结了"井工厂"钻井技术的特点,并指出国内现有的技术储备、配套设备及工具等还不能完全满足"井工厂"作业的需求,还没有形成一套完整的"井工厂"施工及评价标准。因此,建议树立全过程成本控制理念,吸收我国海洋平台钻井技术和致密气藏"井工厂"开发模式的成功经验,针对性地开展个性化工具及配套技术的研发,尽快形成我国页岩气"井工厂"钻井技术的行业标准和钻后评价体系。
水力振荡器的研制与现场试验
李博
[摘要](4121) [PDF 1085 KB](4120)
摘要:
为了解决水平井钻进过程中摩阻大、托压的问题,提高水平井钻井效率,研制了水力振荡器。依据机械振动理论,井下钻具在一定频率轴向振动时,可以将钻具与井壁之间的静摩擦转变为动摩擦,且动摩擦力小于静摩擦力;水力振荡器是以钻井液作为动力源,驱动振荡器轴向运动带动井下钻柱沿轴向振动。在卫 186-平142 井进行了水力振荡器现场试验,进尺501.00 m,累计工作时间96 h,托压减小20~40 kN,滑动钻进36.77 m,机械钻速提高54.9%,复合钻进464.23 m,机械钻速提高23%。现场试验结果表明,应用水力振荡器钻进时能够降低水平井摩阻,减小托压,提高机械钻速。
中国石化页岩气油基钻井液技术进展与思考
林永学, 王显光
[摘要](4361) [PDF 1031 KB](3674)
摘要:
围绕着页岩油气资源和复杂地层常规油气资源勘探开发对钻井液技术的需求,介绍了中国石化近年来油基钻井液技术研究进展与应用情况,包括油基钻井液技术难点、关键处理剂的研发、柴油基和矿物油基等多套油基钻井液体系的研制、配套工艺技术及现场应用等多个方面。同时根据国内外油基钻井液技术的对比和技术发展的需求,探讨了中国石化页岩油气资源钻井液技术的发展方向。
国内外水力振荡器的研究现状及展望
明瑞卿, 张时中, 王海涛, 洪毅, 姜书龙
[摘要](6346) [HTML全文](96) [PDF 1272 KB](4310)
摘要:
针对目前定向井段和水平段钻进过程中为提高机械钻速使用水力振荡器出现的问题,分析了水力振荡器的研究现状与现场应用状况。首先介绍了国内外不同水力振荡器的结构,分析了其优缺点;然后结合现场资料,通过实例对比了水力振荡器和旋转导向钻井工具的提速效果;最后针对水力振荡器在应用时出现的一系列问题给出了相关建议。现场应用效果统计资料表明,水力振荡器能降低摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本,与旋转导向工具相比,机械钻速可提高29.8%,钻井成本可降低38万元。但存在实际工作排量达不到设计要求、安放位置不合理、自身压耗高、损坏MWD等精密仪器和耐冲蚀性偏差等问题,严重影响了水力振荡器的应用。为解决这些问题,需要对水力振荡器进行持续完善和改进。
水平井流入剖面的简捷计算方法
齐成伟, 龙芝辉, 汪志明
[摘要](47901) [PDF 462KB](41758)
摘要:
在分析现有水平井流入剖面计算方法的基础上,尝试从纯数学、物理的角度建立简捷的方法,以得出无限导流假设条件下最精确的流入剖面。将远场的影响用积分近似代替,从而化简了无穷累和,并通过平衡法得到了无限导流假设条件下无限大均质等厚水平地层中水平井的流入剖面。新提出的方法回避了各种流动参数,只要已知生产段长度、生产段偏心率、地层厚度和总产能便能求得流入剖面,具有很强的理论性和实用性。与以往的数值模拟方法相比较,该方法简捷准确,而且,该方法可以作为管-渗耦合下流入剖面各种计算方法精度的退化评价标准。
复杂结构井磁导向钻井技术进展
高德利, 刁斌斌
[摘要](26734) [HTML全文](313) [PDF 1028KB](23757)
摘要:
复杂结构井可以有效提高复杂油气田单井产量和最终采收率,磁导向钻井技术是复杂结构井钻井的核心技术之一。总结了近年来磁导向钻井技术的主要研究进展,包括邻井距离随钻电磁探测系统、螺线管组随钻测距导向系统及三电极系救援井与事故井连通探测系统等主要研究成果,重点论述了磁导向钻井的技术原理及井下磁信标、弱磁探测仪、测距算法及纠偏控制方法等关键技术,并介绍了磁导向钻井技术在SAGD双水平井、连通井、救援井及丛式井钻井防碰中的现场应用情况。其中,邻井距离随钻电磁探测系统已在稠油SAGD双水平井钻井中得以成功应用,不仅在注入井水平段实现了磁导向水平钻进,而且在造斜井段也实现了磁导向钻进。分析认为,需加强多学科协同创新研究,以进一步提高磁导向钻井系统的耐温性能或研发新型耐高温磁导向钻井系统,实现磁导向钻井技术在复杂结构井的推广应用,提高钻井效率,保证钻井作业安全。
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