2016年  44卷  第4期

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页岩气储层评价新技术——甜度评价方法
蒋廷学, 卞晓冰
2016, 44(4): 1-6. doi: 10.11911/syztjs.201604001
摘要:
在应用地质甜点与工程甜点对页岩气层产气能力进行评价时,只能表明页岩气层压后产气可能性的大小,而压后产气量的高低与该甜点指标的正相关性并不明显。为此,提出了地质甜度及工程甜度的概念,对地质甜点与工程甜点的“甜度”进行精确表征和量化,并给出了其计算方法:设置待评价区地质甜度及工程甜度最甜的标杆,即涵盖一系列最佳地质参数与工程参数的集合体,然后计算欧氏贴近度来表征待评价区参数集合与该标杆的相似度,并将其作为地质甜度与工程甜度,应用灰色关联方法确定地质甜度和工程甜度的权重分配后,可计算得到综合的甜度指标。涪陵页岩气田焦石坝区块7口井的验证结果表明,与地质甜点与工程甜点相比,地质甜度与工程甜度与各段簇产气量的正相关性更强。研究与应用表明,应用地质甜度与工程甜度可以实现页岩气层产气能力的定量评价,增强了页岩气水平井分段压裂段簇位置优选的科学性与可靠性,对页岩气开发的降本增效具有重要的现实意义。
新疆油田SAGD鱼骨状水平井钻井技术
林晶, 王新, 于洋飞, 张宝龙, 胡新兴
2016, 44(4): 7-11. doi: 10.11911/syztjs.201604002
摘要:
为有效增加油层裸露面积,提高稠油油藏储层吸收蒸汽的效果,从而提高稠油井的产量及采收率,新疆油田将SAGD水平井与鱼骨状水平井技术相结合,以SAGD成对水平井为基础,利用SAGD磁定位导向技术与鱼骨状分支井眼轨迹控制技术,在注汽井水平段钻若干鱼骨状分支井眼,形成了可有效增加储层裸露面积的SAGD鱼骨状水平井钻井技术,并钻成了SAGD鱼骨状水平井FHW3043井组。FHW3043井组的顺利钻成证明了SAGD鱼骨状水平井钻井技术的可行性,为该技术在稠油油田的应用积累了经验。
渭北油田超浅层水平井优快钻井技术
王学俏, 孙敦乾, 王世将
2016, 44(4): 12-16. doi: 10.11911/syztjs.201604003
摘要:
针对渭北油田超浅层水平井钻井过程中摩阻大、托压严重、钻井周期长、钻速慢等问题,以井身结构优化为核心,研究形成了渭北油田超浅层水平井优快钻井技术:采用二开井身结构,二开采用φ215.9 mm钻头钻进;采用“直-增-平”三段式井眼轨道,以保证井眼轨迹平滑,降低钻进摩阻与扭矩;采用倒装钻具组合,以保证钻头有效加压,提高机械钻速;优选钾铵基聚合物钻井液,造斜段摩阻系数控制在0.08以内,水平段摩阻系数控制在0.06以内,以避免或减少托压现象。该技术在8口井进行了现场应用,平均钻井周期为17.81 d,与同区块三开井身结构水平井相比钻井周期缩短了51.06%。渭北油田超浅层水平井优快钻井技术解决了该油田超浅层水平井钻井中存在的技术难点,为超浅层油藏的高效开发提供了技术支持。
莺歌海盆地东方13-1气田高温高压尾管固井技术
吴江, 朱新华, 李炎军, 杨仲涵
2016, 44(4): 17-21. doi: 10.11911/syztjs.201604004
摘要:
为解决莺歌海盆地东方13-1气田小井眼尾管固井时存在的气窜和CO2腐蚀问题,研发了高密度高效清洗液和新型抗高温高密度水泥浆,并采用旋转尾管固井工艺,形成了高温高压气井尾管固井技术。抗高温高密度水泥浆配方中引入了胶乳颗粒、非渗透剂、超细填充颗粒及膨胀剂,有效改善了水泥浆的非渗透性和抗CO2腐蚀性,并采用颗粒级配技术提高了其稳定性。室内试验表明,密度2.20 g/cm3的水泥浆可抗160℃高温,24 h抗压强度为15.1 MPa,防气窜系数为0.59。该固井技术在南海东方13-1气田6口开发井固井中进行了现场应用,水泥胶结测井结果表明,高压气层及重叠段固井质量优良率100%,生产期间气井井口无异常带压情况,应用效果良好。研究与应用表明,高温高压气井尾管固井技术能够满足莺歌海盆地东方13-1气田高温高压开发井尾管固井的需求。
龙凤山气田北209井钻井提速技术
张东清
2016, 44(4): 22-26. doi: 10.11911/syztjs.201604005
摘要:
针对龙凤山气田钻井中存在的上部地层易塌、下部地层易漏、机械钻速低、钻井周期长等问题,在该油田评价井——北209井进行了钻井提速技术研究与试验,以达到提高机械钻速、缩短钻井周期的目的。在分析龙凤山气田地质资料和地层特点的基础上,通过优化井身结构、采用“PDC钻头+0.5°单弯螺杆”复合钻井技术、选用适合于砾石层的液动射流冲击器、选择机械式无线随钻测斜仪测量井斜、应用SMROP-1快钻剂等关键技术措施,使北209井实现了安全快速钻井,机械钻速达到8.62 m/h,较该气田此前平均机械钻速提高了53.38%;钻井周期40.98 d,比设计钻井周期缩短22.40 d。研究认为,北209井钻井提速技术可为龙凤山气田后续井钻井提速增效提供借鉴。
复杂载荷条件下钻具接头台肩作用机理研究
狄勤丰, 靳泽中, 王涛, 陈锋, 王文昌
2016, 44(4): 27-34. doi: 10.11911/syztjs.201604006
摘要:
为了解台肩对钻具接头螺纹牙承载的影响,基于φ139.7 mm贯眼扣钻具接头分别建立了无台肩、仅主台肩、仅副台肩和双台肩等4种结构钻具接头的有限元计算模型,分析比较了其在复杂载荷作用下的力学特性和抗扭性能。分析结果表明:主、副台肩对保证钻具接头连接稳定性有着至关重要的作用;预紧扭矩作用下主台肩的存在使钻具接头公扣产生拉伸的预紧效果,副台肩的存在使钻具接头公扣产生压缩的预紧效果,从而直接影响了钻具接头的承载特征和极限抗扭能力;在相同轴向拉力的条件下,仅副台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约12%,双台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约69%。研究结果为新型高性能钻具接头的研发及结构设计提供了理论依据。
起下钻过程中井筒稳态波动压力计算方法
彭齐, 樊洪海, 刘劲歌, 韩付鑫, 付随艺
2016, 44(4): 35-40. doi: 10.11911/syztjs.201604007
摘要:
为了避免起下钻过程中井涌、井漏等复杂情况的发生,需要提高井筒波动压力计算精度。以槽流模型为基础,结合起下钻过程中的流体真实速度分布情况,根据井筒流体的连续性及相应的边界条件,分别讨论层流、紊流状态下的波动压力,建立了基于钻柱运动的稳态井筒波动压力计算模型,并采用数值解法对模型进行求解。结合现场生产数据分析发现:当起下钻速度由0.2 m/s增大至0.6 m/s时,波动压力由0.21 MPa增大至0.27 MPa;钻柱运动速度、流体流变性等条件不变,环空内外径之比由0.55增大至0.95时,井筒波动压力增加幅度由0.30 MPa增大至0.50 MPa。采用文献数据进行计算对比,结果表明:Burkhardt模型的计算误差多数大于8%,波动压力模型预测值与实测值的计算误差基本小于5%,符合精细控压钻井计算误差要求。研究结果表明,采用井筒稳态波动压力计算方法可以精确分析非钻井过程井筒压力,指导现场安全生产。
冲击作用下岩石裂纹长度预测模型及数值模拟研究
邓勇, 陈勉, 金衍, 卢运虎, 邹代武
2016, 44(4): 41-46. doi: 10.11911/syztjs.201604008
摘要:
为研究动载侵入岩石过程中的裂纹演化规律和预测裂纹长度,根据牛顿第二定律及波动理论,建立了岩石在冲击过程中的最大冲击力与冲击速度间的数学模型,结合岩石在静载作用下的载荷与裂纹长度间的关系,建立了岩石在冲击载荷作用下形成裂纹的长度预测模型,并利用离散元数值模拟方法研究了岩石动态破碎过程中裂纹的形成与扩展特征以及冲击速度对裂纹长度的影响规律。分析研究发现,岩石在冲击力作用下形成的裂纹以张性裂纹为主,且径向裂纹向着岩石自由表面扩展,侧向裂纹从损伤区萌生并向岩石内部逐渐扩展;径向裂纹长度和侧向裂纹长度均与冲击速度呈幂函数关系,数值模拟结果与理论模型结果基本吻合;冲击速度由15 m/s增大至35 m/s,岩石的破碎范围和破碎深度逐渐增大,形成的径向裂纹长度从3.47 mm增大到9.03 mm,侧向裂纹长度从7.29 mm增大到14.58 mm。研究结果为研究岩石的动载侵入断裂和动态破碎机理提供了理论依据。
基于反冲响应的深水钻井隔水管张紧力计算方法
刘秀全, 李家仪, 任克忍, 许亮斌, 畅元江, 宋强
2016, 44(4): 47-51. doi: 10.11911/syztjs.201604009
摘要:
张紧力是深水钻井隔水管系统作业的安全的关键因素,尤其对隔水管系统紧急脱离作业安全影响显著,但目前的隔水管张紧力设计方法(包括API算法、底部残余张力算法以及下放最大钩载算法)均未考虑隔水管系统的反冲问题。为此,基于隔水管系统反冲响应,确定了隔水管张紧力设计准则,提出了张紧力修正API算法及计算流程,并通过实例分析验证了修正API算法的可行性。研究结果表明,修正API算法可为隔水管系统提供合理的张紧力,改善了隔水管紧急脱离反冲过程中的隔水管底部总成位移、张紧器冲程以及有效张力波动范围,从而提高了紧急脱离后隔水管系统的安全性,有效保证了深水钻井隔水管系统紧急脱离作业的安全。
大斜度井旋转尾管下入关键技术
阮臣良, 王小勇, 张瑞, 马兰荣
2016, 44(4): 52-57. doi: 10.11911/syztjs.201604010
摘要:
针对大斜度井中尾管下入遇阻和不易下到位的问题,从降低管串旋转摩阻、提高管串抗扭能力和通过性等方面入手,研制了内嵌式卡瓦、高抗扭液压丢手、提高螺纹抗扭能力的止动环、低摩阻的树脂稳定器和高通过性的偏心引鞋等关键工具,并研究了最大安全扭矩设定方法、扭矩预测方法和旋转下入操作等现场应用关键技术措施,最终形成了适用于大斜度井的旋转尾管下入技术。室内分析表明,液压丢手抗扭能力可达45 kN·m,止动环能使API螺纹抗扭能力提高1倍以上,低摩阻稳定器的动摩擦系数降至0.17。大斜度井旋转尾管下入技术在南海WZ6-12油田5口大斜度井进行了应用,顺利将最长1 290 m的φ177.8 mm尾管下入到位,最大井斜角达68.4°。研究结果表明,旋转尾管下入技术对解决大斜度井中尾管下入困难的问题具有显著效果。
油基钻井液用固体乳化剂的研制与评价
张建阔, 王旭东, 郭保雨, 何兴华, 王俊, 杨龙波
2016, 44(4): 58-64. doi: 10.11911/syztjs.201604011
摘要:
为解决油基钻井液常用液态乳化剂黏度高、流动性差,而常见固体乳化剂乳化效果差、制备步骤复杂的问题,通过简单的酰胺化反应制备了乳化能力强的油基钻井液用固体乳化剂EmuL-S。利用红外光谱分析了其结构,通过电稳定性、乳化率、析液量以及光学显微镜等手段考察了其乳化性能,并评价了以该乳化剂为基础配制的油基钻井液的性能。结果表明:固体乳化剂EmuL-S中含有设计要求的基团;当油水比为80∶20、固体乳化剂EmuL-S加量为3.3%时,形成的油包水乳状液的破乳电压大于1 000 V,乳化率大于90%,析液量小于0.7 mL,而且能抗180℃的高温;以固体乳化剂EmuL-S为基础配制的油基钻井液,密度最高可达到2.0 kg/L,抗温能力达到180℃,沉降稳定性高、流变性能优异,动塑比在0.21以上,破乳电压大于800 V,能抗15%水、15%劣质土、9%岩屑以及9% CaCl2的污染。研究表明,固体乳化剂EmuL-S具有优异的乳化能力和抗高温能力,并且具有制备简单、易于工业化生产的特点,可以解决现有乳化剂存在的问题。
偏心度和密度差耦合条件下水平井顶替界面特征研究
罗恒荣, 张晋凯, 周仕明, 陶谦, 方春飞
2016, 44(4): 65-71. doi: 10.11911/syztjs.201604012
摘要:
为了解水平井水平段偏心环空固井时的顶替界面特征,提高水平井水平段偏心环空固井的顶替效率,建立了考虑流态耦合与质量扩散的水平井水平段三维动态顶替数学模型,对水泥浆顶替隔离液过程中,偏心度和密度差耦合条件下的顶替界面形态进行了数值模拟。数值模拟结果表明:偏心度增大,偏心效应增强,顶替界面高边指进趋势增强;正密度差增大,浮力效应增强,顶替界面低边指进趋势增强;偏心度和密度差合适的耦合可使偏心效应和浮力效应达到临界平衡状态,此时顶替界面形态相对稳定且界面长度无明显增长,顶替效率最高。模拟结果为水平井水平段偏心环空固井提高顶替效率提供了理论依据。
免钻免捞筛管顶部固井工艺研究与现场试验
宋本岭, 黄志刚, 张伟, 王振, 史为纪
2016, 44(4): 72-76. doi: 10.11911/syztjs.201604013
摘要:
常规筛管顶部固井工艺兼有筛管和尾管固井工艺的优点,但是固井后需要钻除管内附件。为提高筛管顶部固井工艺效率,优化了内、外管柱的结构,使用皮碗封隔器和滑套式分级箍代替常规筛管顶部固井工艺中的盲板和压差式分级箍,通过移动内管柱位置实现坐挂、注水泥、循环等操作,固井后提出内管柱时将残留附件一次带出,套管内不会残留盲板和分级箍内套,通径满足后续作业需要,实现了固井后免钻免捞,并可通过调整皮碗封隔器尺寸实现不同复合尺寸套管筛管完井。该工艺在渤海湾海上合作区块的X井进行了现场试验,完成了φ177.8 mm尾管+φ139.7 mm筛管复合管柱的筛管顶部尾管注水泥固井作业,固井候凝后直接投产,无需钻塞,节约了钻机时间。
高性能弹浮式套管浮箍的研制及在页岩气井的应用
周战云, 李社坤, 秦克明, 郭继刚
2016, 44(4): 77-81. doi: 10.11911/syztjs.201604014
摘要:
在页岩气水平井固井中,现有套管浮箍可靠性低,常因浮箍失效对固井质量造成不良影响。为解决该问题,分析了浮箍失效的具体原因,确定了提高浮箍可靠性的结构改进技术方案,通过仿真模拟分析了该方案的可行性,并在室内模拟试验和分析其综合性能的基础上,研制了高性能弹浮式套管浮箍。室内试验表明,研制的浮箍可耐压60 MPa,耐温180℃,在2.0 m3/min排量下冲蚀72 h无损伤。该套管浮箍在涪陵页岩气田焦石坝区块的200多口页岩气水平井中进行了应用,应用结果表明,弹浮式浮箍耐高压、耐高温、耐冲蚀、可靠性高(一次坐封可靠率达100%)。研究认为,该浮箍可广泛应用于各类套管外大压差井、水平井、高温深井和复杂井的固井作业。
塔河油田碳酸盐岩油藏水平井暂堵分段酸压技术
张雄, 耿宇迪, 焦克波, 侯帆, 罗攀登
2016, 44(4): 82-87. doi: 10.11911/syztjs.201604015
摘要:
针对塔河油田裸眼水平井“封隔器+滑套”分段酸压费用高、作业周期长、分段工艺复杂、分段工具可靠性低、工具留井后处理难度大等问题,通过“纤维+颗粒”复合暂堵代替“封隔器+滑套”分段,完成单段酸压后注入“纤维+颗粒”复合段塞,在裂缝端口架桥形成具有一定封堵强度的暂堵层,迫使裂缝从下一段起裂,实现无工具分段酸压。通过室内试验优选出耐温120℃的暂堵纤维,120℃下其在清水及盐酸中2 h的溶解率小于40%,可保证持续暂堵效果,最终溶解率100%,不伤害储层;优化了纤维和颗粒的尺寸及质量分数,质量分数为1.0%~2.0%、长度为6~8 mm的纤维+质量分数为0.5%、直径为1.0 mm的颗粒其暂堵压力大于9 MPa。该技术在塔河油田应用8井次,施工暂堵压力6.6~9.0 MPa,单井改造后产能大幅度提高,施工费用降低,累计增油5.6×104 t。研究结果表明,水平井暂堵分段酸压技术无需分段工具,解决了塔河油田碳酸盐岩水平井酸压工具下入和后期处理困难等问题。
涪陵焦石坝区块页岩气井产量递减典型曲线应用研究
沈金才, 刘尧文
2016, 44(4): 88-94. doi: 10.11911/syztjs.201604016
摘要:
为研究涪陵焦石坝区块页岩气井产量递减规律和影响产量递减典型曲线的主要因素,依据该区块典型页岩气井生产数据,采用拟合方法,建立了归一化拟产量与物质平衡时间的递减典型曲线,分析了气井初始产能、生产时间、配产、产水量、地层压力和井底流压对产量递减典型曲线和可采储量评价的影响,并研究了产量递减典型曲线在页岩气井可采储量评价、合理配产、流动阶段划分等3个方面的应用问题。研究表明,采用产量递减典型曲线评价可采储量时,既考虑了研究井目前的生产特征又可反映后期变化特征,因此该方法较常规的物质平衡法、弹性二相法、经验类比法更为可靠;页岩气井产能和生产规律是一个动态变化的过程,因此应动态合理配产,注意分区、分井、分阶段的差异性;对产量递减典型曲线取归一化拟产量和物质平衡时间的双对数曲线后,在完整的生产周期内可根据斜率判别页岩气井所处的流动阶段。该研究结果可为涪陵焦石坝区块页岩气井可采储量评价、合理配产和区块开发方案的设计提供参考和指导。
红河油田长6特低渗油藏多元复合酸降压增注技术
王国壮, 梁承春, 孙招锋, 徐超
2016, 44(4): 96-101. doi: 10.11911/syztjs.201604017
摘要:
红河油田长6特低渗油藏近年来通过注水开发减缓了产量递减,但还存在注水井注入压力高、欠注甚至注不进水的问题,地层能量无法得到有效补充。分析认为,长6特低渗油藏注水井欠注的主要原因是自身储层物性差、渗透率低、孔喉半径小,其次是注入水与地层水不配伍、结垢,加之注水过程中黏土膨胀运移等进一步降低了储层的渗透率。为此,提出利用多元复合酸酸化技术来解决该油藏的注水井欠注问题。酸液配伍性、腐蚀速率及岩心的溶蚀速率等室内试验结果表明,多元复合酸与该油藏的注入水、地层水配伍性良好,具有腐蚀率小、黏土膨胀率低、岩心溶蚀慢的特点。8口井的现场应用结果表明,多元复合酸酸化技术能够解除注水井近井地带的污染,恢复、提高地层渗透率,达到降压增注的目的。
井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用
刘旭礼
2016, 44(4): 102-107. doi: 10.11911/syztjs.201604018
摘要:
通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。
层理性页岩气储层复杂网络裂缝数值模拟研究
李玉梅, 吕炜, 宋杰, 李军, 杨宏伟, 于丽维
2016, 44(4): 108-113. doi: 10.11911/syztjs.201604019
摘要:
在考虑天然裂缝的条件下,为了更好地对层理性页岩气储层的复杂网络裂缝进行数值模拟,采用模拟非连续介质的通用离散元程序(UDEC),基于渗流-应力耦合数值算法,建立了人工水力裂缝与天然裂缝相互作用的网络裂缝数值计算模型,并利用该模型分析了水力裂缝长度、天然裂缝倾角、内摩擦角及施工净压力对缝网扩展的影响。结果表明:水力裂缝从近井筒处裂缝尖端起裂扩展,并沿着天然裂缝的走向发生剪切破坏,且随水力裂缝长度增长,天然裂缝网络连通面积增大;天然裂缝倾角较大,形成复杂缝或网络缝的概率也相对较大;天然裂缝内摩擦角越小,天然裂缝连通面积越大,越易形成复杂网络裂缝;水平地应力差在一定范围内,净压力系数越大,裂缝的扩展形态越复杂,相邻裂缝的尖端越易连通形成网络裂缝。数值模拟研究结果可为进一步认识远井地带页岩气压裂裂缝扩展机理提供指导。
基于电成像测井资料的砂砾岩储层有效性分类评价方法
刘伟, 张晋言, 张文姣, 刘海河, 吕增伟
2016, 44(4): 114-119. doi: 10.11911/syztjs.201604020
摘要:
砂砾岩储层岩石成分多样、粒度变化大、分选差、非均质性强,单纯应用孔隙度等物性参数评价储层产能的效果较差,而不同类型砂砾岩储层微电阻率成像图具有不同的特征,为此,提出了利用微电阻率成像测井资料评价砂砾岩储层有效性的方法。采用图像处理方法,将微电阻率成像测井彩色图像转化为灰度图像,依据阿尔奇公式建立了灰度与地层孔隙度的回归关系,并通过转换建立非均质特征谱,结合研究区5口井的试油资料,总结了Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储层的非均质特征谱典型模式,建立了储层非均质特征参数与储层产能的关系以及储层有效性分类标准。该标准在研究区10口井储层有效性评价中进行了应用,解释符合率达到85.3%。研究与应用表明,利用微电阻率成像测井资料评价砂砾岩储层有效性的方法可以解决砂砾岩等强非均质储层的产能特征评价难题。
基于单元体模型的核磁共振测井渗透率评价方法
朱林奇, 张冲, 胡佳, 魏旸, 郭聪
2016, 44(4): 120-126. doi: 10.11911/syztjs.201604021
摘要:
为了解决低孔隙度、低渗透储层渗透率计算模型精度较低的问题,通过研究单元体模型,利用核磁共振测井资料表征谱面积与胶结指数,并建立了计算储层渗透率的数学模型(REV模型)。分析了REV模型中各参数与渗透率的关系,给出了模型中各参数的求取方法,并将REV模型与经典的Timur-Coates模型和SDR模型进行了对比。分析表明,谱面积与渗透率存在幂函数关系,相关系数达到0.88,胶结指数在谱面积和孔隙度确定的情况下与渗透率呈一次函数关系,相关系数达到0.82,谱面积与胶结指数共同决定了储层渗透率的大小,渗透率与谱面积及胶结指数的变化存在较好的一致性。研究结果表明,REV模型的渗透率计算精度明显高于Timur-Coates模型和SDR模型,具有推广应用价值。