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国内钻井液技术进展评述
王中华
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019054
[摘要](15) [HTML全文](13) [PDF 626KB](2)
摘要:
随着深井、超深井以及特殊工艺井钻井越来越多,对钻井液提出了更高要求。为满足安全、快速、高效钻井需要,国内在钻井液开发与应用方面开展了大量研究与应用,并不同程度地满足了钻井工程的需要。尤其是,在抑制性钻井液、油基钻井液、超高温超高密度钻井液等方面取得了快速发展,形成了一系列实用的钻井液技术,逐步缩小了与国外的差距,特别是超高密度钻井液技术已居于国际领先地位。为了更清楚、更全面地了解近年来国内钻井液技术的发展情况,为国内钻井液的开发与应用提出有价值的建议,从抑制性和环保型钻井液、油基钻井液、超高温超高密度钻井液、泡沫钻井液和合成基钻井液等方面,对钻井液的开发、性能和应用情况进行了介绍,在此基础上分析了国内钻井液存在的问题和发展方向,并结合钻井实践,提出了未来需要重点开展的工作。研究结果对国内钻井液的开发与应用具有参考价值和指导意义。
川深1井超深井钻井提速关键技术
叶金龙, 沈建文, 吴玉君, 杜征鸿, 睢圣, 李林
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019056
[摘要](50) [HTML全文](38) [PDF 790KB](7)
摘要:
川深1井储层埋藏超深,陆相难钻地层研磨性强、可钻性差,大尺寸井眼提速困难,深部地层可钻性差、井身质量控制困难。为此,根据川深1井的地层特征,优化应用了如下钻井技术:采用了气体钻井和泡沫钻井技术,以大幅提高机械钻速;采用了新研发的抑制泥岩水化膨胀的泡沫体系,以有效解决上部大尺寸井眼地层出水、井眼失稳及携岩的难题;采取了以旋冲钻井技术、“孕镶金刚石钻头+高速螺杆钻具”复合钻井技术为主体的大尺寸高研磨性地层钻井技术,以大幅提高钻井时效;采用了预弯曲动力学防斜打快技术,并配套高效PDC钻头和以钻井参数优化为核心的深部难钻地层钻井技术,以有效保证井身质量。由上述技术组成的超深井钻井关键技术,在川深1井钻进中有效解决或缓解了种种钻井难题,平均机械钻速提高至2.11 m/h,钻井周期缩短至475 d,取得了很好的现场应用效果。研究认为,该技术的有效实施,也为以后的超深井钻井积累了技术经验。
中国石化石油工程技术现状及发展建议
张锦宏
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019061
[摘要](91) [HTML全文](76) [PDF 648KB](7)
摘要:
近年来,特别是“十三五”以来,中国石化针对石油勘探开发对石油工程的需求,重点进行了优快钻井完井技术、测录井技术、储层改造技术等技术攻关,进一步完善了石油工程技术及配套装备,有力支撑了中国石化70多个盆地,500多个区块的油气勘探开发和海外5大区域近40个国家油田技术服务市场的开拓。综述了中国石化石油工程技术的现状,结合中国石化石油工程技术发展目标,提出了加快发展关键核心技术、进一步完善集成配套技术的建议。
顺北油气田鹰1井超深井段钻井液关键技术
林永学, 王伟吉, 金军斌
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019068
[摘要](32) [HTML全文](19)
摘要:
鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9 016.85 m(垂深8 603.00 m)。该井超深井段志留系柯坪塔格组和奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层在钻进过程中易出现井壁失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井壁失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHPSMHP–1强抑制强封堵钻井液体系,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩和破碎性地层井段,未发生井壁失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8 588 m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHPSMHP–1强抑制强封堵钻井液体系能够能有效解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井壁稳定及漏失难题,可为国内外深井超深井安全钻进提供借鉴。
渤海油田分层注水井电缆永置智能测调关键技术
刘义刚, 陈征, 孟祥海, 张乐, 蓝飞, 宋鑫
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019044
[摘要](57) [HTML全文](43) [PDF 891KB](7)
摘要:
为了解决渤海油田常规分层注水单井测调占用平台时间长、测调效率低,以及水平井和大斜度井适应性差等问题,研究了分层注水井电缆永置智能测调技术。将温度、压力、流量等测试单元集成于智能测调工作筒中,以电缆为传输电能和数据的介质,实现地面控制多口井、多层水嘴的连续开关,实时监测井下数据,形成了一套适用于海上油田的智能测调技术。38口井的应用实践表明,采用分层注水井电缆永置智能测调技术可大幅提高测调效率,缩短作业时间和减少作业空间,解决海上大斜度井、水平井测调难题。研究认为,该技术可为渤海油田经济、高效开发提供支持。
中国石化固井技术进展及发展方向
丁士东, 陶谦, 马兰荣
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019073
[摘要](27) [HTML全文](35)
摘要:
近年来,中国石化持续加大了深层、超深层、页岩气、致密油气的勘探开发,为满足油气勘探开发需求,中国石化研制开发了自愈合、纳米液硅、温度广谱性等高性能新型油井水泥外加剂,开发了具有自身特色的抗高温、高密度和低密度(两高一低)以及弹塑性水泥浆体系,形成了超深井高温高压固井、页岩油气固井技术以及超长封固段大温差固井配套技术,基本满足复杂地质条件下固井技术需求,推动了中国石化油气勘探开发进程。成功开发了系列高性能尾管悬挂器、分级注水泥等系列化固井工具、新型自动化控制的水泥车和一体化注氮泡沫水泥浆系统等固井装备、具有自主知识产权的固井优化设计软件,提升了我国固井技术水平和核心竞争力。展望未来,中国石化固井技术发展要坚持需求导向,重点发展复杂深井超深井固井、低渗透与页岩油气固井、老油田调整井复杂压力体系固井技术,更好地服务于复杂油气藏高效勘探开发。同时,加强跨界融合,研发新型多功能、广谱化、智能化、一体化新型固井材料和大功率、自动化、智能化、设计监控一体化固井设备的是未来固井技术发展的方向。
PCDS精细控压钻井技术新进展
周英操, 刘伟
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019071
[摘要](34) [HTML全文](45) [PDF 767KB](2)
摘要:
为解决钻进复杂地层时普遍存在的井涌、漏失、坍塌、卡钻等井下故障,特别是“溢漏同存”窄安全密度窗口地层安全钻进的问题,中国石油集团工程技术研究院研制了PCDS精细控压钻井系列装备,形成了欠/近/过平衡精细控压钻井技术,以及9种工况/4种控制模式/13种应急转换的精细控压钻井工艺,在不同类型的复杂地层进行了应用,有效解决了“溢漏同存”窄安全密度窗口地层安全钻进的难题,提高了油气勘探发现率,大幅延长了水平井水平段长度,提高了单井产量。详细介绍了PCDS精细控压钻井装备的发展过程及最新进展,分析了PCDS精细控压钻井技术的现场应用效果,指出了控压钻井技术将向高效一体化方向发展,应用领域也将不断拓宽,其与信息化、智能化结合,将形成智能井筒安全控制钻井技术,为未来智能钻井技术奠定基础。
井下机器人研究进展与应用展望
刘清友, 董润, 耿凯, 朱海燕, 赵建国
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019067
[摘要](87) [HTML全文](69) [PDF 844KB](9)
摘要:
针对水平井测井、压裂作业中井下管柱下入困难的问题,国内外开展了井下机器人的研究与应用。根据井下机器人结构特点及功能,将其分为井下牵引机器人及井下钻井机器人2大类,并详细介绍了其支撑机构、驱动系统、控制系统和能源供给系统等四大关键技术的功能、设计方案及性能参数。同时,总结归纳了国内外井下机器人的最新研究进展,指出小型化和安全性是井下机器人研究的目标、伸缩式智能控制钻井机器人是井下钻井机器人的主要发展方向,并基于井下机器人技术提出了连续油管多分支微小井眼水平井完井技术、连续油管智能闭环钻井技术和无线单桥塞水平井分段压裂技术。这为我国井下机器人的研究、设计和应用提供了参考或借鉴。
硬地层稳压稳扭钻井提速技术
胡群爱, 孙连忠, 张进双, 张俊, 刘仕银
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019053
[摘要](23) [HTML全文](16) [PDF 652KB](3)
摘要:
采用PDC钻头钻硬地层破岩所需扭矩大,破岩扭矩较小或波动幅度较大易造成钻头恶性振动和钻头使用寿命短,从而导致机械钻速低和钻井周期长。因此,通过建立了PDC钻头破岩所需门限扭矩的计算模型,以门限扭矩定量计算为核心,平稳传递钻柱应变能为手段,形成了硬地层稳压稳扭钻井提速技术。该技术通过优化井眼尺寸、选用合适的钻头和冲击类辅助破岩工具,降低破岩门限扭矩和门限钻压;选择合适的井下动力钻具,为钻头提供足够的破岩能量;通过选用减震工具和优选钻井参数,降低振动,保证钻头运动平稳。稳压稳扭钻井提速技术在夏河1井古生界硬地层进行了现场试验,二叠系机械钻速提高485.6%、全井机械钻速提高70.4%,取得了显著的提速效果。研究结果表明,稳压稳扭钻井提速技术能够提高硬地层机械钻速,可为复杂地层钻井提速提供借鉴。
顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术
蒋廷学, 周珺, 贾文峰, 周林波
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019058
[摘要](28) [HTML全文](15)
摘要:
顺北油气田碳酸盐岩储层具有超深、高温、高破裂压力等特点,对其进行酸压改造时存在酸蚀缝长短、导流能力递减快等问题,为解决这些问题,研究了超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术。提出了深穿透酸压技术思路;在合成酸用稠化剂、高温缓蚀剂的基础上,研制了抗高温清洁酸;进行了酸液非均匀刻蚀导流能力试验,分析了在闭合应力为20~90 MPa时仅注入清洁酸、仅注入胶凝酸和先注入清洁酸再注入胶凝酸3种注酸方式下裂缝的导流能力;研究了酸液非均匀驱替流动机理,优化了非均匀刻蚀酸压工艺参数。研究发现,采用“清洁酸+胶凝酸”组合注入模式,不仅酸蚀裂缝导流能力有较大幅度提高,有效缝长也增加近1倍。研究形成的顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术,在该油气田5口井次进行了现场试验,酸压施工成功率及有效率均达到100%,酸压后平均日产油107.7 m3/d,平均酸蚀缝长133.20 m,取得了明显效果。研究认为,顺北油气田超深碳酸盐岩储层深穿透酸压技术可极大改善超深碳酸盐岩酸压效果,值得在国内类似储层的酸压改造中借鉴或应用。
胜利油田钻井环保技术进展及发展方向
韩来聚, 李公让
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019057
[摘要](27) [HTML全文](54) [PDF 593KB](0)
摘要:
为解决胜利油田钻井过程中废弃物总量大、存在环境污染风险的问题,研究了钻井环保技术。几年来,陆续研究开发了抗高温环保钻井液,形成了钻井液随钻治理一体化、废弃钻井液资源化利用、废弃钻屑无害化处理等一系列技术。在胜利油田及部分其他油气田的钻井现场集成应用了研究开发的系列技术,应用后有效解决了钻井液环保性与功能性之间的矛盾,显著降低了钻井废弃物的总量与污染风险,初步实现了对钻井废弃物“源头设计,过程控制,末端治理”的目标。研究认为,这些系列技术是在钻井作业“绿色”、高效实施与可持续发展方面探索取得的初步成果,具有现实意义。结合目前环保技术发展所面临的实际问题,指出了胜利油田钻井环保技术的发展方向,认为下一步应在废弃物前期处理随钻化、经济化,配套设备小型化、智能化,以及末端产物资源化等3个方面开展攻关研究。
井眼轨迹的主法线角及其方程
刘修善
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019052
[摘要](142) [HTML全文](88) [PDF 752KB](4)
摘要:
针对井眼轨迹挠曲特性及其变化规律的表征问题,提出了井眼轨迹主法线角的概念及定义,厘清了井眼轨迹弯曲方向与导向钻具定向方向的本质区别。在此基础上,建立了井眼轨迹主法线角的通用方程,并结合常用井眼轨迹模型给出了主法线角的具体计算方法及公式;揭示了不同挠曲参数间的关系,创建了用特性曲线表征井眼轨迹挠曲形态的方法。研究表明:井眼轨迹的主法线角不同于导向钻具的工具面角,基于直角坐标系和极坐标系耦合的特性曲线可表征多组挠曲参数及其相互关系。研究结果厘清了现有理论与技术中的一些模糊认识,发展了井眼轨迹挠曲形态的表征方法。
枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术研究
王志战
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019059
[摘要](30) [HTML全文](23)
摘要:
井筒封闭性对储气库的建设至关重要。枯竭砂岩气藏型储气库断层发育,在其建设过程中,存在井漏频发、盐膏层段固井质量难以保证等工程技术难题,对井筒完整封闭性构成潜在风险。为此,以文23储气库为例,研究了枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术。利用文23储气库注采气井的钻井录井资料,并结合前期勘探开发资料,从盖层封闭性、断层封闭性2个角度评价了井筒封闭性,建立了该储气库沙三段盐膏层断缺条件下的盖层识别与评价方法,形成了基于钻井液出口流量曲线变化形态的井漏原因判别模式和断层封闭性评价方法;为了提高井筒封闭的完整性,建立了该储气库沙三段盐膏层发育和断缺2种条件下钻穿盖层底界5.00~10.00 m卡准中完井深的方法。应用实例表明,以上述方法为核心形成的枯竭砂岩气藏型储气库录井关键技术,从地质和工程2方面解决了储气库井筒封闭性录井评价难题,有助于提高录井对储气库建设的技术支持力度与技术服务质量。
深层油气勘探开发需求与尾管悬挂器技术进步
马开华, 谷磊
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019055
[摘要](15) [HTML全文](13)
摘要:
在深层油气勘探开发中,存在地质条件复杂,地层坚硬、研磨性强,井眼失稳严重,固井封固段长和间隙窄等问题,这些问题的存在对尾管固井技术提出了更高要求。为应对深层尾管固井中尾管下入更深、负荷更大,尾管下入更加困难,井底温度更高、压力更大,以及井下环境更加恶劣等难题,十多年来国内进行了持续攻关和创新,取得了一系列重要进展—尾管悬挂器的功能从基本型、保险型、增强型,发展到了集成型;设计开发了内嵌式卡瓦、可旋转及液压丢手、平衡式双液缸、高压封隔和多功能集成型悬挂器,满足了深层开发需求,取得了显著的现场应用效果。与此同时,研究开发的各种尾管悬挂器,为顺北油气田、元坝气田、涠洲油田和川西地区等深层复杂油气田的规模化开发提供了固井技术支撑,起到了很好的推动作用。综合研究认为,由于材料、信息、控制和制造等相关领域技术的不断进步,尾管悬挂器技术以后将向集成化、智能化、信息化和实时化发展,从而满足更深层油气勘探开发的需求,支撑石油天然气工业持续、健康、快速发展。
大斜度井段岩屑床休止角预测模型的建立及修正
孙晓峰, 张克博, 袁玉金, 倪晓东, 陈烨
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019039
[摘要](754) [HTML全文](481) [PDF 1117KB](18)
摘要:
大斜度井段岩屑床容易失稳或整体下滑迅速堆积成砂塞,而岩屑床失稳位置不好预测。为解决该问题,分析了岩屑床在大斜度井段的受力平衡,研究了岩屑床休止角的预测方法。基于楔入堆积模型,通过分析平均岩屑床面颗粒滚动与滑动时的受力情况,结合泥沙沉积学中的容重概念,建立了岩屑床休止角预测模型;同时,通过岩屑在不同浓度聚丙烯酰胺聚合物(PAM)溶液中的休止角测量试验,对该预测模型进行了修正。得到的不同浓度聚丙烯酰胺聚合物溶液中岩屑床休止角的试验值分别为26.9°、27.5°、29.7°和30.2°,由滑动休止角预测模型得到的理论值分别为24.2°、25.8°、27.1°和28.5°,而滚动休止角理论值也不超过30°,理论值相较于试验值偏于保守,但按理论值可保证钻井作业安全。研究认为,建立和修正后的大斜度井段岩屑床休止角预测模型,其预测结果较为可靠,可在确定井眼清洁工具有效位置、判断井下故障位置时应用和参考。
预防气体水合物堵塞的深水油气井测试安全阀下入位置研究
张伟国, 曹波波, 金灏, 汪红霖, 马鹏杰, 高永海
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019045
[摘要](885) [HTML全文](544) [PDF 1059KB](18)
摘要:
深水油气井测试过程中,容易发生气体水合物堵塞井下安全阀的问题,为避免出现该问题,研究了安全阀合理下入位置的确定方法。利用气体水合物相平衡微观试验装置,在室内模拟了地层水矿化度下多组分气体水合物在水中的相变过程,得到了温度和压力对气体水合物相平衡的影响规律;分析了气体组分、水深、地温梯度和井口压力对生成气体水合物的影响,预测了气体水合物的生成区域,从安全和成本2方面考虑给出了安全阀最小下入深度的确定方法。研究发现,气体组分、水深、地温梯度、井口压力均会影响安全阀的下入位置,产出气中乙烷、丙烷和丁烷含量增加更容易生成气体水合物;同时,水深越深,地温梯度越小,井口压力越大,生成气体水合物的区域越大,安全阀需要下入更深。研究认为,上述研究成果可为深水油气井测试中安全阀下入位置的确定提供参考。
可解挂双向锚定悬挂封隔器关键技术
梁文龙, 薛占峰, 马兰荣
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019017
[摘要](1655) [HTML全文](925) [PDF 829KB](12)
摘要:
针对常规双向锚定封隔器存在提前坐挂坐封、密封失效和坐封后无法解挂等问题,开展了高承载技术、高压密封技术、防提前坐封技术和解挂技术等研究,研发了集成重载锚定、高压密封、防提前坐封和解挂等多种功能的可解挂式双向锚定悬挂封隔器,并采用有限元方法分析了整体式卡瓦张开后的应力应变情况。地面性能评价试验结果表明,各功能单元的性能参数均达到了设计要求。双向锚定悬挂封隔器在现场多口井进行了应用,坐挂坐封均成功,解决了常规双向锚定封隔器存在的问题。可解挂双向锚定封隔器的成功研制,为多种完井工艺的顺利实施提供了一种可靠的锚定封隔工具。
基于损伤力学的HL抽油杆疲劳分析研究
丁雯, 彭振华, 张园, 任向海, 张辛, 吴超
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019041
[摘要](2605) [HTML全文](1454) [PDF 766KB](2)
摘要:
HL级抽油杆在使用过程中会受到损伤,而损伤会对其安全性能造成影响。为分析损伤对HL级抽油杆安全性能的影响程度,根据损伤力学原理建立了抽油杆疲劳损伤演化模型,采用有效应力法,与ANSYS有限元软件结合,对裂纹、蚀坑和偏磨3种损伤下HL级抽油杆的剩余疲劳寿命进行了数值模拟。采用正交试验分析了3种损伤影响因素(形状、尺寸、位置等)对HL级抽油杆剩余疲劳寿命的影响,利用多元回归方法回归出3种损伤下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素的关系式。模拟结果表明:对于裂纹损伤,对疲劳寿命影响程度从高到低的顺序为裂纹的位置、角度、深度、宽度;对于蚀坑损伤,对疲劳寿命影响程度从高到低的顺序为蚀坑的位置、深度、半径;对于偏磨损伤,对疲劳寿命影响程度从高到低的顺序为偏磨的位置、深度、长度。3种损伤下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素回归关系式的调整决定系数分别为82.0%、94.0%和90.9%。研究结果表明:损伤位置对HL级抽油杆疲劳寿命的影响极其显著;裂纹的深度、角度,蚀坑的深度和半径及偏磨深度的影响显著;裂纹宽度有一定的影响。3种损伤下HL级抽油杆疲劳寿命与影响因素的回归关系式可为判断HL级抽油杆剩余寿命提供依据。
大位移井钻井延伸极限研究与工程设计方法
高德利, 黄文君, 李鑫
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019069
[摘要](18) [HTML全文](21)
摘要:
大位移井在海洋、滩海、湖泊及山地等复杂地区油气资源的高效开发中应用广泛,大位移井钻井技术具有约束因素多、作业难度大、作业风险高等基本特点,其井眼延伸极限的预测和控制对于安全钻进意义重大。在概述国内外大位移井钻井延伸极限研究进展的基础上,重点介绍了大位移井钻井延伸极限的预测模型和分布规律,提出了基于延伸极限的大位移井钻井优化设计方法,并应用大位移井钻井延伸极限理论对萨哈林地区Z-42大位移井的水平段旋转钻进极限及完井管柱下入极限进行了分析,认为提升钻机性能可大幅度提高井眼延伸极限,安装旋转接头和减阻接头可提高完井管柱的下入极限。研究结果表明,开展大位移井钻井延伸极限预测理论和控制方法研究,可为大位移井的风险预测、优化设计及安全控制提供科学依据。
海相碳酸盐岩超深油气井安全高效钻井关键技术
曾义金
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019062
[摘要](26) [HTML全文](27)
摘要:
塔里木盆地及四川盆地海相碳酸盐岩油气资源埋深超过7 000 m,地层层系多、非均质性强、高温高压,钻井难度大、风险高,存在钻完井机械钻速低、井筒完整性失效高等突出工程问题。为此,研制了一批新型钻井提速工具及耐高温测量仪器与固井工具,研发了耐高温的高密度钻井液体系、环保型低摩阻钻井液体系、高性能堵漏体系和防气窜固井水泥浆体系,发展了硬地层协同破岩快速钻井技术、缝洞型高压油气井“预–监–控–压”闭环式安全控制钻井配套技术及超深小井眼水平井井眼轨迹测控关键技术,完成了多口井深超8 000 m的高难度超深井钻井施工,创造了多项工程纪录,有力支撑了新疆顺北、川西超深海相油气的勘探开发。
BIO–OIL环保基液的研制与现场试验
赵景芳, 刘雪婧, 耿铁
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019072
[摘要](69) [HTML全文](49) [PDF 930KB](2)
摘要:
为满足环保要求,开发了一种用于合成基钻井液的环保基液BIO–OIL,对比了BIO–OIL与常用基液的基本物理化学性能、黏温特性、碳原子数分布、生物毒性、乳液微观流变性,以BIO–OIL为基液配制深水合成基钻井液及高温高压合成基钻井液并评价了其性能。结果显示,BIO–OIL基本性能满足现场需求,生物毒性符合一级海域排放要求,乳液流体类型与3#白油乳液流体类型相同,具有三维网状结构,可配制满足现场需求的深水合成基钻井液和高温高压合成基钻井液。以BIO–OIL为基液配制的合成基钻井液在南海西部某区块3口井进行了试验,其流变性能稳定,携岩性能强,井眼清洁效果好。研究表明,BIO–OIL是一种可用于合成基钻井液的环保基液,以其为基液配制的合成基钻井液其性能满足钻井需求。
基于SVM的套管最大von Mises应力预测方法
狄勤丰, 吴志浩, 王文昌, 覃光煦, 陈锋
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019065
[摘要](76) [HTML全文](45) [PDF 984KB](10)
摘要:
为了评价非均匀地应力下不居中套管的最大应力,提高套管安全性,研究了基于支持向量机(SVM)的套管最大von Mises应力预测方法。首先确定了影响套管最大应力的关键因素,包括非均匀地应力,水泥环的弹性模量及泊松比,套管偏心距等8个因素;然后利用ANSYS软件构建了套管应力实验样本;最后建立\begin{document}$\varepsilon {\rm{ - SVR}}$\end{document}模型,实现了套管最大应力的预测。通过自学习,基于径向基核函数的SVM回归方法对于训练样本达到了很好的精度,5个测试样本的平均相对误差仅为1.32%,具有较好的预测精度,满足工程需求,且可以实现快速非均匀地应力下不居中套管的最大应力求解。研究结果为现场安全施工提供了理论依据。
高精度随钻成像测井关键技术研究
路保平, 倪卫宁
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019060
[摘要](63) [HTML全文](64) [PDF 1268KB](8)
摘要:
为解决随钻地质导向系统距离钻头远,检测信息少且检测精度低的问题,基于随钻扇区扫描原理,结合MEMS动态工具面检测技术、近钻头伽马旋转累计计数成像采集算法、随钻电阻率动态PID调节发射驱动成像采集算法,研制了近钻头伽马成像测井仪和高分辨率随钻电阻率测井仪,实现了近钻头伽马16扇区测量,随钻电阻率128扇区测量。现场试验结果显示,随钻采集到的近钻头伽马成像测井数据可为复杂油气藏地质导向钻进提供依据,随钻电阻率成像测井数据与电缆测井数据吻合,可为随钻地层评价提供有效数据。研究表明,利用近钻头伽马成像测井仪和高分辨率随钻电阻率测井仪可以获得信息量大的高精度测井数据,为地质导向和地层评价提供支持。
控制压力固井技术研究进展及展望
孙宝江, 王雪瑞, 王志远, 马金山, 齐金涛, 郗凤亮
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019066
[摘要](67) [HTML全文](42)
摘要:
控压固井技术能够解决窄安全密度窗口、浅层气、浅层流等复杂地层条件下的固井技术难题,有效防止井涌、井漏和气窜等复杂事故的发生。在介绍控压固井技术原理的基础上,分析了目前国内外控压固井的发展现状、应用情况以及关键技术,包括控压固井技术的工艺流程、硬件装备和软件系统,并探讨了目前控压固井技术存在的问题与发展趋势。现场应用表明,控压固井技术能够显著提高固井成功率和固井质量;但现有控压固井技术未能充分结合固井作业的具体特征,存在计算模型缺乏、控制软硬件不配套和工艺不完善的问题。针对控压固井技术特征和目前存在的问题,给出了技术发展建议,以期为我国控压固井技术的发展提供指导和帮助。
海底天然气水合物开采的环境安全性探讨
李子丰, 韩杰
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019064
[摘要](59) [HTML全文](32)
摘要:
在能源需求和环保要求的双重压力下,人们对天然气的需求动力是强劲的,对海底天然气水合物进行大规模开采是必然的。目前,海底天然气水合物的开采还处于初级阶段,没有找到公认的合适的开采方式,最主要的原因是担心对天然气水合物的开采会造成其瞬间爆发,引发环境灾难。本文从人们所担心的问题出发,通过分析天然气水合物的开采原理,调研天然气水合物的开采实践,指出天然气水合物开采最主要物理过程是气化;气化需要吸收大量的热,而地层传来的热是缓慢的。为此,天然气水合物的开采是低速的。天然气水合物开采过程虽然会对环境产生一定的影响,但那是不可避免的,并且不会是灾难性的。
文23地下储气库工程技术进展及发展建议
赵金洲
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019063
[摘要](154) [HTML全文](117)
摘要:
文23储气库是我国中东部地区最大储气库,工程建设过程中遇到固井难度大、井漏严重、井筒封闭性评价困难、注采管柱要求高和老井井况复杂等技术挑战,为此开展了盐膏层固井、超低压储层防漏及保护、井筒封闭性评价、注采完井管柱设计和老井封堵与评价等技术攻关,解决了文23储气库建设中的重大技术难题,并结合我国储气库建设的迫切需求,提出了油气藏型储气库规模建设的发展建议。文23储气库示范工程的建设,为类似储气库建设提供了技术保障和示范。
深水钻井抗高温强抑制水基钻井液研制与应用
耿铁, 邱正松, 汤志川, 赵欣, 苗海龙
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019036
[摘要](2507) [HTML全文](1432) [PDF 753KB](24)
摘要:
深水钻井时存在复杂地层井壁失稳、大温差下钻井液流变性调控困难等技术难题,为此,需研发适用于深水钻井的抗高温强抑制水基钻井液。以丙烯酰胺、烷基季铵盐和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸为单体,采用水溶液聚合法合成了深水钻井用低相对分子质量的聚合物包被抑制剂Cap;以Cap为主要处理剂,并优选其他处理剂,构建了深水抗高温强抑制水基钻井液。室内实验评价表明,该低相对分子质量聚合物包被抑制剂对钻井液流变性影响较小,包被抑制作用强;深水抗高温强抑制水基钻井液低温流变性良好,可抗160 ℃高温,高温高压滤失量低于9 mL,三次岩屑滚动回收率大于70%,抑制性强,可分别抗25%NaCl、0.5%CaCl2和8%劣土污染。该钻井液在南海深水钻井中进行了现场试验,取得了良好的应用效果,解决了低温增稠及井壁失稳等技术难题,具有现场推广应用价值。
基于溶胀–熟化机理的疏水缔合聚合物速溶压裂液技术
吕振虎, 邬国栋, 郑苗, 杨建强, 向英杰
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019018
[摘要](57) [HTML全文](47) [PDF 1040KB](8)
摘要:
针对疏水缔合聚合物配制压裂液分散性能差,溶胀时间长,不适用于现场连续混配的问题,综合机械与化学方法,开展了疏水缔合聚合物速溶压裂液技术。通过优化助溶剂加量,降低配液用水溶度参数,依靠负熵因素加快聚合物溶胀时间;设计了同轴双向搅拌装置,提高固液混合物紊流程度,缩短聚合物熟化时间。实验表明:溶度参数与溶胀胶团直径是影响聚合物溶胀与熟化的关键因素;4%助溶剂可使疏水缔合物聚合物在4 min内溶胀率达到92%;搅拌速率对疏水缔合聚合物熟化时间影响较小,搅拌方式是影响疏水缔合聚合物熟化速度的主要因素,同轴双向搅拌方式搅拌6 min的溶胀率达到86%,形成的速溶疏水缔合聚合物压裂液体系在90 ℃条件下的耐剪切性能大于180 mPa·s,满足现场施工要求。速溶疏水缔合物聚合物速溶压裂液技术实现了聚合物压裂液连续混配,降低了聚合物压裂液残液、余液对环境的影响,为大规模体积压裂工厂化作业模式提供了技术支撑。
S135钻杆接头缺口疲劳行为研究
李皓, 曾德智, 高定祥, 刘飞, 田刚, 施太和
当前状态:  doi: 10.11911/syztjs.2019013
[摘要](10157) [HTML全文](5189) [PDF 1542KB](24)
摘要:
钻杆接头疲劳是钻杆失效的主要形式,因此,为提高钻杆的使用寿命,对S135钻杆接头缺口疲劳行为进行了研究。根据钻杆接头的受力特征设计了疲劳试样,采用PQ-6型旋转弯曲疲劳试验机和扫描电镜研究了应力集中对S135钻杆疲劳性能的影响。结果表明:S135钻杆疲劳对V型缺口具有一定的敏感性;缺口根部半径越小,应力集中系数越大,对疲劳性能的影响越严重,应力集中系数和疲劳强度符合幂函数关系;疲劳裂纹从缺口根部开始萌生,存在许多裂纹源(呈环形排列);应力相同时,随着应力集中系数增大,缺口根部的撕裂现象减弱,断口变得光滑、平整,疲劳条纹变得细而密。研究结果表明:对钻杆接头螺纹的牙型进行优化设计,可以降低或减缓齿根的应力集中,降低S135钻杆疲劳对缺口的敏感性,提高S135钻杆的使用寿命。
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2019年第2期封面
2019, 47(2).  
[摘要](301) [PDF 1532KB](15)
摘要:
2019年第2期目录
2019, 47(2).  
[摘要](317) [PDF 1940KB](12)
摘要:
专家视点
塔河油田钻井完井技术进步与展望
张平, 贾晓斌, 白彬珍, 宋海
2019, 47(2): 1-8.   doi: 10.11911/syztjs.2019051
[摘要](1973) [HTML全文](1279) [PDF 745KB](26)
摘要:
塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏具有油藏埋藏深、温度高、压力高和普遍含H2S等特点,钻井过程中存在井漏、缩径、井塌、钻井周期长和井控风险大等技术难题,为此开展了钻井完井技术攻关与实践,历经安全成井、优快钻井和高效钻井等3个技术阶段,形成了以井身结构优化和优快钻井技术为核心的深井超深井钻井完井技术,为塔河油田快速上产提供了有力支持,也促进了中国石化深井超深井钻井完井技术的进步。近年来,随着塔河油田勘探开发转向深层和外围,钻井完井的难度更大,更加需要以深部油气藏效益开发和超深井安全高效钻井为核心开展技术攻关与试验,以满足深部油气藏高效开发的需求,并推动中国石化超深井钻井完井技术持续进步。
钻井完井
新疆玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术
路宗羽, 赵飞, 雷鸣, 邹灵战, 石建刚, 卓鲁斌
2019, 47(2): 9-14.   doi: 10.11911/syztjs.2019029
[摘要](2146) [HTML全文](1177) [PDF 649KB](21)
摘要:
准噶尔盆地玛湖致密砂砾岩油田是新疆油田提产的重点区域,为了满足该油田勘探开发的需求,提高钻井速度,缩短钻井周期,通过优化井身结构,优化井眼轨道设计,优选钻井液和个性化PDC钻头,采用韧性水泥浆、漂浮下套管固井技术、“螺杆钻具+PDC钻头”复合钻井技术及旋转导向钻井技术等一系列钻井提速技术,形成了玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术。2018年,该油田玛131 区块完钻8口砂砾岩致密油井水平井,平均完钻井深 4 921.75 m,平均水平段长度 1 576.00 m,平均钻井周期 46.50 d,平均机械钻速 11.19 m/h,其中MaHW1247井完钻井深达5 040.00 m,钻井周期只有42 d,创造了玛湖油田完钻井深5 000.00 m以上水平井钻井周期最短纪录。现场应用表明,玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术能够提高机械钻速,缩短钻井周期,为玛湖油田的高效勘探开发提供技术支持。
玛湖油田玛18井区“工厂化”水平井钻井技术
秦文政, 党军, 臧传贞, 李保伦, 雷鸣
2019, 47(2): 15-20.   doi: 10.11911/syztjs.2019025
[摘要](10722) [HTML全文](5798) [PDF 706KB](56)
摘要:
玛湖油田玛18井区致密油气水平井钻井存在钻井速度低、钻井周期长的问题,为此,在分析该井区地层情况和钻井技术难点的基础上,进行了“工厂化”水平井钻井关键技术研究,包括成熟钻头序列优选、直井段采用“MWD+螺杆+PDC钻头”钻进、造斜段和水平段使用“旋转导向工具+PDC钻头”钻进、应用XZ高性能水基钻井液等,形成了玛18井区“工厂化”水平井钻井技术,多口井的现场应用结果表明,单井完井周期明显缩短。其中,MaHW6234和MaHW6235平台水平井单井完井周期缩短至86.0 d;MaHW6203井钻井周期缩短至78.8 d,完钻井深6 130.00 m,创玛湖油田水平井最深纪录。玛湖油田玛18井区“工厂化”水平井钻井技术为高效开发玛湖油田三叠系百口泉组致密油气藏提供了技术支持。
威远区块深层页岩气水平井水基钻井液技术
林永学, 甄剑武
2019, 47(2): 21-27.   doi: 10.11911/syztjs.2019022
[摘要](11054) [HTML全文](5613) [PDF 835KB](43)
摘要:
为解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳的问题,研制了具有强抑制性、强封堵能力的水基钻井液。分析了威远区块页岩储层矿物组分、储层物性和页岩地层井眼失稳机理,认为在该地层钻进水平段时,所用钻井液应具有较强的抑制性、封堵能力和一定的润滑性。在优选抑制剂、封堵剂和润滑剂的基础上,配制了深层页岩气水平井水基钻井液SM–ShaleMud,并对其性能进行了室内评价。室内试验结果表明:该钻井液流变性能好,高温高压滤失量低,润滑系数小;可抗温140 ℃,能有效抑制黏土水化和裂缝的产生、扩展;封堵能力和抗污染能力强。SM–ShaleMud水基钻井液在威远区块威页23平台3口井进行了应用,结果表明具有良好的综合性能,特别是井眼浸泡67 d后仍保持稳定,说明其具有强抑制性和强封堵能力。研究表明,SM–ShaleMud水基钻井液能够解决威远区块深层页岩气水平井长水平段井眼失稳问题,现场应用效果显著。
苏北盆地戴南组和阜宁组地层取心关键技术
曹华庆, 龙志平
2019, 47(2): 28-33.   doi: 10.11911/syztjs.2019019
[摘要](11320) [HTML全文](6150) [PDF 627KB](18)
摘要:
针对苏北盆地戴南组和阜宁组泥岩地层取心钻进中存在的回次取心进尺少、岩心收获率低和取心机械钻速低等技术难点,在分析戴南组和阜宁组泥岩地层特点的基础上,研制了相应的PDC取心钻头,并优选了取心筒、优化了取心水力参数,形成了适用于苏北盆地泥岩地层的取心关键技术。PDC取心钻头以“G系列”齿为主切削齿,同时配合大喷嘴加内规径流道和优化的排屑槽斜面,既能降低岩屑与切削齿表面的摩擦力、改善岩屑运移状态和提高机械钻速,又具有效清洗切削齿、使岩心顺利进入内筒和提高岩心收获率的作用。该取心关键技术在48口井的戴南组和阜宁组地层进行了现场应用,岩心收获率平均大于98.0%,最高机械钻速达到24.80 m/h。苏北盆地泥岩地层取心关键技术解决了戴南组和阜宁组地层取心技术难点,具有较好的推广应用前景。
深水钻井浅水流地层井眼坍塌影响因素分析
孙金, 吴时国, 邓金根, 王吉亮
2019, 47(2): 34-41.   doi: 10.11911/syztjs.2019032
[摘要](2629) [HTML全文](1490) [PDF 1224KB](20)
摘要:
为了定量评价和防治浅水流对深水钻井的危害,进行了浅水流地层井眼坍塌影响因素分析。基于流固耦合理论建立了浅水流地层井眼稳定理论模型,并分别根据Mohr-Coulomb 准则和最大拉应力准则判断砂体的剪切和拉伸破坏,分析了各因素对井周最大破坏半径及砂体临界超压的影响。计算分析发现:超压将导致浅水流地层发生破坏,随着超压增大,其最大破坏半径随之快速增至大;水平有效地应力与垂直有效地应力的比值(K0)越大,砂体埋深越大,浅水流地层越不容易发生破坏;砂体内摩擦角越大,砂体越稳定;井周最大破坏半径随着钻井液密度升高呈线性递减;浅水流地层存在临界超压,砂体埋深、强度和K0越大,临界超压越大。研究结果表明,浅水流地层井眼坍塌的风险较大,井周破坏程度与超压、地应力、砂体埋深、钻井液密度和内摩擦角等因素有关,当砂体中的超压超过临界值时,整个砂体都将处于不稳定状态,而提高钻井液密度有利于浅水流地层的稳定。
深水油气井关井期间井筒含天然气水合物相变的气泡上升规律研究
韦红术, 杜庆杰, 曹波波, 王志远, 孙宝江, 刘争
2019, 47(2): 42-49.   doi: 10.11911/syztjs.2019035
[摘要](58) [HTML全文](41) [PDF 1334KB](5)
摘要:
深水油气井关井期间天然气水合物的生成会导致气泡迁移滞后,影响钻井安全作业周期,为此利用室内垂直圆筒模拟深水井筒环境,实验研究了甲烷气泡表面水合物膜生长特性,提出了考虑自然对流传热的水合物横向生长模型及水合物膜厚度预测方法;分析了水合物气泡变形率与莫顿数、拖曳力系数及雷诺数之间的相关性,据此建立了关井条件下井筒中含水合物相变的气泡上升速度综合预测模型,并对南海某井的安全作业周期进行了预测和分析。通过实验和模拟分析发现,建立的自然对流传热模型对水合物膜横向生长速率和厚度具有较高的预测精度;水合物气泡的变形率随莫顿数增大而减小,拖曳力系数随雷诺数增大先减小然后逐渐增大,并拟合得到了气泡变形率、拖曳力系数计算公式。研究表明,气泡表面水合物的生成显著降低了气泡的上升速度,延长了安全作业周期,但气体到达海底井口后水合物堵塞风险增加,现场应根据关井时间采取针对性的井控措施。
高温高压对微波破岩效果的影响模拟研究
胡亮, 马兰荣, 谷磊, 李丹丹, 韩艳浓
2019, 47(2): 50-55.   doi: 10.11911/syztjs.2019020
[摘要](10725) [HTML全文](5460) [PDF 1216KB](21)
摘要:
为了将微波破岩技术应用于石油钻井,研究了钻井过程中高温高压对微波破岩效果的影响。根据岩石不同矿物成分的微波吸收特性,建立了某岩石的二维平面模型,模拟分析了温度、围压及二者共同作用对微波破岩效果的影响。研究发现:在微波照射参数相同的情况下,随着井下温度升高,岩石发生塑性变形的时间缩短;随着井下围压增大,岩石塑性变形时间延长;温度和围压共同作用时,围压的影响占主导作用,而温度的影响主要在高温条件下体现。研究结果表明,围压不利于微波破岩,且影响较大;温度对微波破岩有一定促进作用,但只在高温条件下作用明显。因此,应用微波进行破岩时要综合考虑温度和围压变化对破岩效果的影响,及时调整微波参数,使破岩更加经济高效。
深水钻井管柱系统动力学分析与设计方法研究
廖茂林, 周英操, 苏义脑, 连志龙, 蒋宏伟
2019, 47(2): 56-62.   doi: 10.11911/syztjs.2019031
[摘要](170) [HTML全文](103) [PDF 1151KB](13)
摘要:
深水钻井过程中,从平台延伸到井底的钻柱会在不同深度处与隔水管或井筒发生多点碰撞和摩擦,呈现出接触非线性特征。为了准确掌握深水钻井管柱系统的非线性动力学特性,将其简化为管中管结构,并提出了对应的管柱动力学模型。采用Abaqus有限元软件,对建立的管柱动力学模型进行动态响应模拟,并将模拟结果导入Isight优化软件,进行基于可靠度分析的多目标优化设计,确定出在工程可行性和安全可靠性方面都满足要求的设计参数组合。研究发现,相比于单独考虑隔水管的模型,提出的管中管模型所模拟的管柱系统整体变形程度较小,说明内外管柱之间的相互作用对深水钻井管柱系统的整体偏移有抑制作用;此外,提出的基于可靠度分析的多目标优化设计方法,可以避免优化设计结果因靠近约束边界而在参数波动情况下失效的问题。
涪陵页岩气田平桥南区块钻井岩屑综合利用技术
夏海帮, 包凯, 王玉海, 周成香, 杨玉坤
2019, 47(2): 63-67.   doi: 10.11911/syztjs.2019038
[摘要](2553) [HTML全文](1549) [PDF 645KB](16)
摘要:
涪陵页岩气田平桥南区块页岩气产能建设过程中产生的钻井岩屑,采用常规方法处理时存在处理费用高、占地面积大和危害环境等问题,为此探索研究了页岩气井钻井岩屑综合利用技术。分析了钻井岩屑的主要危害和目前常用岩屑处理技术的不足,结合现场实际情况提出了水基岩屑随钻固化制砖和水泥窑协同处置油基岩屑等关键技术,形成了涪陵页岩气田平桥南区块钻井岩屑综合利用技术。该技术在JY205-1HF井、JY199-4HF井和JY199-5HF井进行了现场试验,结果表明,采用该技术处理页岩气井钻井岩屑成本低,且清洁、环保,经济效益好。研究认为,该技术可有效解决常规钻井岩屑处理技术经济投入高、环保压力大等问题,为资源化利用钻井岩屑、绿色开发页岩气田开辟了新途径,具有良好的应用前景。
拉扭复合载荷条件下V150钻杆的力学性能研究
舒志强, 欧阳志英, 袁鹏斌
2019, 47(2): 68-73.   doi: 10.11911/syztjs.2018140
[摘要](11128) [HTML全文](5664) [PDF 1253KB](27)
摘要:
深井超深井钻井中,不合适的拉扭耦合作用容易导致钻杆失效,因此有必要进行钻杆抗拉扭复合载荷能力研究。采用预扭后拉伸和预拉后扭转的拉扭复合载荷试验方法,分析了拉扭复合载荷条件下V150钻杆在拉伸应力应变和扭转应力应变之间的相互影响规律。试验发现:预扭后拉伸时,预加载切应力和拉伸屈服强度均会降低;预拉后扭转时,预加载的拉应力和扭转屈服强度均会降低;材料发生屈服时的拉应力和切应力符合拉扭椭圆强度准则,该准则的弹性变形安全范围较von Mises强度准则超出24.5%。研究结果表明,按照von Mises强度准则进行V150钻杆抗拉扭复合载荷能力设计偏于保守,而拉扭椭圆强度准则包含材料拉伸屈服强度和扭转屈服强度2个基准参数,且与试验数据吻合程度高,更具工程应用价值。
固井用热固性树脂–镁氧水泥复合材料研究
陈雷, 周仕明, 赵艳, 高元, 谭春勤, 徐春虎
2019, 47(2): 74-80.   doi: 10.11911/syztjs.2019011
[摘要](2247) [HTML全文](1207) [PDF 975KB](15)
摘要:
常规油井水泥石脆性大、体积收缩幅度大,使水泥环胶结质量不高且在规模化压裂及生产时易破坏,从而导致油气井环空带压,为此优选了热固性树脂、镁氧水泥骨架材料和固化剂,研制了调凝剂,制备了热固性树脂–镁氧水泥复合材料。室内试验表明,该复合材料密度1.1~1.8 g/cm3,24 h抗压强度大于14.0 MPa,弹性模量2~4 GPa,能够承受70 MPa应力疲劳破坏,具有比油井水泥更好的抗破坏密封能力。现场试验结果表明,热固性树脂–镁氧水泥复合材料现场混配方便,与常规油井水泥固井设备和工艺完全兼容,具有良好的现场适用性和封固效果。研究认为,该复合材料不仅解决了油井水泥存在的问题,还可在油气层封堵、带压井治理及油气废弃井封井等方面替代油井水泥,为油气井的密封完整性提供技术保障。
油基钻井液用冲洗液PC–W31L的制备及性能研究
陈小华, 张福铭, 赵琥, 代丹, 王雪山
2019, 47(2): 81-86.   doi: 10.11911/syztjs.2019015
[摘要](50) [HTML全文](34) [PDF 911KB](4)
摘要:
针对油基钻井液用水包油型冲洗液无法用润湿测定仪检测混合液(即油基钻井液与冲洗液的混合液,全文同)电导率的问题,优选复配了合适的表面活性剂和溶剂,并引入一种含氮类聚合物,制备了油基钻井液用冲洗液PC–W31L。分析了PC–W31L冲洗油基钻井液的作用机理,并对其性能进行了评价。结果表明:PC–W31L对油基钻井液的冲洗效果良好,冲洗界面为水润湿状态,能使油基钻井液由油连续相完全转变为水连续相;PC–W31L与油基钻井液、水泥浆的流变相容性良好,对水泥浆稠化时间和抗压强度的影响均在可控范围内。研究表明,冲洗液PC–W31L不但对油基钻井液的冲洗效果良好,且能用润湿测定仪测定其水润湿能力。
油气开发
杭锦旗区块致密气藏混合水体积压裂技术
贾光亮, 邵彤, 殷晓霞, 姜尚明, 徐文斯, 王玉柱
2019, 47(2): 87-92.   doi: 10.11911/syztjs.2018143
[摘要](10707) [HTML全文](5459) [PDF 821KB](25)
摘要:
鄂尔多斯盆地杭锦旗区块存在致密气藏储层物性较差、单一裂缝无法有效扩大储层改造体积和压裂后初期产量低等问题,为解决这些问题,结合杭锦旗区块下石盒子组储层地质特征,按照“体积压裂”理念,分析了影响混合水体积压裂工艺效果的关键因素,优选了压裂液体系,并进行了施工排量及施工规模优化,形成了适用于杭锦旗区块致密气藏的混合水体积压裂技术。该技术采用滑溜水、线性胶和交联液等不同类型的液体进行交替压裂施工,在开启储层天然裂缝的同时形成了高导流主缝及复杂支缝,实现对储层的立体改造。该技术在杭锦旗区块现场应用了5口井,压裂后平均无阻流量为13.2×104 m3/d,增产效果明显。研究结果表明,致密气藏混合水体积压裂技术解决了杭锦旗区块单一裂缝无法扩大储层改造体积和压裂后产量低的问题,具有较好的推广应用价值。
基于节点网络的水平井分段流入剖面预测方法
庞伟, 刘理明, 何祖清, 何同, 王国华
2019, 47(2): 93-98.   doi: 10.11911/syztjs.2019006
[摘要](9926) [HTML全文](4976) [PDF 1001KB](21)
摘要:
随着水平井分段完井技术的发展,完井结构变得越来越复杂,为了准确模拟水平井分段完井流入剖面,研究了基于节点网络的水平井分段流入剖面预测方法。将完井结构简化为由地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具构成的水平井井筒网络,基于物质守恒原理和动量守恒定理,建立了各类流动桥的压降模型;用桥流动指数来表征流体流动方向,建立了耦合地层、井壁与完井工具间的环空、完井工具三者之间的流体流入剖面预测模型,并采用Newton–Raphson迭代方法进行了求解。算例分析表明,应用该方法可预测水平井复杂完井结构的环空、油管中的压力和流量分布,准确反映完井方式和完井工具对井筒流体流入剖面的影响,且具有较高的预测精度。研究认为,建立的水平井分段流入剖面模型可为完井方式选择、参数优化设计提供理论支撑。
中短半径井眼固井防砂一体化管柱研究与试验
郝宙正, 左凯, 刘禹铭, 李宁, 魏爱拴, 王明杰
2019, 47(2): 99-104.   doi: 10.11911/syztjs.2019012
[摘要](12336) [HTML全文](6471) [PDF 862KB](21)
摘要:
为了解决渤海油田中短半径裸眼井固井防砂一体化作业无适用管柱的问题,针对渤海油田的开发情况与技术现状,设计了一套适用于中短半径井眼的固井防砂一体化管柱,对其安全性、通过性的分析结果发现:该管柱在下入过程中不会出现螺旋弯曲,安全性达到了要求;可以顺利通过最大狗腿度为19.28°/30 m、曲率半径为89.20 m的井眼。试验井试验和现场试验均表明:中短半径井眼固井防砂一体化管柱的安全性和通过性达到了设计要求,能实现实现一趟钻完成上部井段固井作业和下部储层段选择性固井和砾石充填防砂作业的功能,能够满足渤海油田中短半径裸眼井实施固井防砂一体化作业的需求。
水平井油管传输标记物分段找水技术
于永生, 廖汉明, 齐行涛, 刘贺, 张祖峰, 邵彦峰
2019, 47(2): 105-108.   doi: 10.11911/syztjs.2018153
[摘要](2081) [HTML全文](1146) [PDF 734KB](11)
摘要:
针对目前水平井找水作业的需求和技术难点,利用稀土元素的丰度和元素间γ峰值的干扰等性能特点,选取由中子照射产生的5种自然界中不存在的同位素标记物,通过冶金工艺将其制备成具有一定孔隙度的固态标记物,并将其放置在具有限压打开结构的释放装置中,通过油管输送至水平井内的不同井段,测试产出流体中不同同位素标记物的信号强度,根据测试数据确定出水位置,形成了水平井油管传输标记物分段找水技术。该技术在大港油田3口水平井进行了现场试验,找水准确率达100%。研究和现场试验表明,水平井油管传输标记物分段找水技术克服了常规水平井找水技术存在的缺陷,找水管柱可以下入井眼轨迹复杂的水平井段,在正常生产状况下对机械采油井实施测试找水,找水准确率高,为水平井分段找水提供了新的技术手段。
SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液技术
赵全民, 李燕, 刘浩亚, 何青水, 唐文泉
2019, 47(2): 109-113.   doi: 10.11911/syztjs.2019046
[摘要](2510) [HTML全文](1430) [PDF 587KB](12)
摘要:
为满足老油田修井需求、并兼顾储层保护,以KCl溶液为基液,通过优化屏蔽暂堵主剂、胶体保护剂及屏蔽暂堵辅剂加量,形成了SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液。室内评价表明:该修井液具有良好的滤失性和堵漏性能,暂堵颗粒可迅速被油井产出液中的油和水分解,缩短修井后的排水周期;岩心渗透率恢复率大于88.0%,较常规修井液渗透率恢复率大幅提高。SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液在胜利油田GU249井和哈萨克斯坦KKM油田301井、190井等3口井进行了现场应用,其封堵效果良好,能够满足修井作业需要,排水复产期缩短40.0%以上。研究表明,SXJD-Ⅰ型低伤害暂堵修井液的封堵和储层保护效果良好,具有推广应用价值。
测井录井
随钻高分辨率电阻率成像仪器探测特性研究
倪卫宁, 康正明, 路保平, 柯式镇, 李新, 李铭宇
2019, 47(2): 114-119.   doi: 10.11911/syztjs.2019005
[摘要](10691) [HTML全文](5566) [PDF 1315KB](25)
摘要:
针对现有随钻电阻率成像仪器周向钮扣电极分布少的问题,设计了一种新的钮扣电极分布方案。该仪器周向排布8个圆形钮扣电极,纵向分为2排,且每排钮扣电极直径不同,既能在复合钻进时进行全井眼覆盖扫描成像,又能在滑动钻进时获得8个扇区固定方位的井眼图像;建立了复杂的水平层状地层、含周向异常体地层和水平井地层等3种地层模型,利用有限元方法分析了仪器在不同地层模型中的测井响应特征。分析结果表明:该仪器具有较好的纵向分辨率,钮扣电极的纵向分辨率与其直径相当,可以准确识别方位性高阻地层;水平井地层界面对仪器不同方位测量的影响不同,侧向测量模式在地层界面处的响应与电缆侧向测井类似。该仪器在复杂地层中具有较好的适用性,研究结果对随钻电阻率成像仪器的研发和数据解释具有指导作用。
基于线性仿真的高频磁耦合有缆钻杆信道建模
胡永建, 王岚
2019, 47(2): 120-126.   doi: 10.11911/syztjs.2019050
[摘要](2079) [HTML全文](1149) [PDF 1099KB](13)
摘要:
为了延长高频磁耦合有缆钻杆系统无中继器时的传输距离,需要选择载波信号频点和匹配不同长度有缆钻具间的阻抗。为此,建立信道模型进行仿真,以匹配不同长度有缆钻具间的阻抗。建立信道模型时,将传输信道划分为标准电路元件的最小重复单元,其包含同轴电缆和磁耦合线圈副;使用同轴电缆传输线元件仿真同轴电缆,使用物理变压器元件仿真磁耦合线圈副,形成由分布参数元件和集总参数元件组成的易于测量的混合模型。首先根据材料的尺寸、物理参数及仪器测量结果,确定每个元件的参数,并用ADS软件创建标准电路元件模型;再运用散射参数线性仿真进行电路仿真。仿真结果与实际样品的测量结果一致,表明通过建立模型进行仿真可以为高频磁耦合有缆钻杆的优化设计提供依据。高频磁耦合有缆钻杆经过信道建模优化设计,无中继器时的传输距离提高至300 m以上。
页岩气压裂技术现状及发展建议
薛承瑾
[摘要](20863) [PDF 489 KB](19631)
摘要:
页岩气分布广泛,开发潜力巨大,是常规石油天然气的理想接替能源。但是,页岩气成藏规律、储集空间、渗流规律以及开发模式有其自身特点,特别是储层具有低孔特征和极低的基质渗透率,给有效开发带来很大的困难和挑战,而水平井分段压裂是页岩气成功开发的主体技术。北美地区页岩气开发已实现商业化,并逐渐形成了一系列以实现“体积改造”为目的的页岩气压裂技术。我国页岩气资源丰富,前景广阔,但尚处于起步阶段。因此,了解北美地区页岩气储层特点和开发技术,加快技术研发和应用力度,尽快形成和配套适应我国页岩气压裂技术应用的基础理论与技术系列,对于加快我国页岩气勘探开发步伐具有现实意义。概述了国内外页岩气开发现状,详细分析了页岩气的储层特征,重点介绍了国外页岩气压裂技术进展和形成的系列工艺技术,并结合目前形势对我国页岩气压裂技术的发展提出了一些建议。
页岩气储层岩石力学特性及脆性评价
李庆辉, 陈勉, 金衍, 侯冰, 张家振
[摘要](18885) [PDF 1990 KB](3589)
摘要:
页岩气储层的岩石力学特性对开发影响极大,进行页岩破坏机理、力学特性和脆性评价方面的研究,可以为页岩气钻井和压裂设计工作提供技术支撑。采用室内试验和测井分析相结合的方法,在黑色页岩力学特性研究的基础上,分析了其脆性破坏特征及影响因素,提出了一种利用岩石弹性参数和矿物组成综合评价页岩脆性的方法,并介绍了利用测井资料计算单井脆性剖面的流程。研究表明,页岩普遍具有脆性破坏的特征,破坏类型与页岩种类、取心深度、取心方位和加载条件相关,低围压下标准试样以劈裂式破坏为主,全应力应变曲线经历极短的塑性屈服阶段即发生破坏,高围压时多出现双剪式和单剪式破坏,页岩的脆性与试样的弹性参数和矿物组成关系密切。实例分析表明,脆性特征影响压裂效果,与压裂造缝能力和产气情况吻合良好。综合脆性评价既是储层岩石力学特性分析的重要内容,也是压裂选层的重要依据。
控压钻井技术探讨与展望
周英操, 崔 猛, 查永进
[摘要](17456) [PDF 385 KB](3267)
摘要:
所有的现代油气井钻井技术均包含控压钻井技术,明确这一概念,对组织实施和研究发展这一技术至关重要。指出控压钻井技术的应用范围应包括过平衡钻井、近平衡钻井、欠平衡钻井、精细控压钻井及自动(闭环)控压钻井。其中精细控压钻井技术是指在钻井过程中,能够精确控制井筒环空压力剖面、有效实现安全钻井的钻井技术。对不同控压钻井方式的定义分别进行了明确的阐述,分析了控压钻井技术的现状。从用途出发,将控压钻井技术分成了5级,这将有利于钻井施工的安全评估。对控压钻井技术下步发展方向提出了建议,并指出未来控压钻井技术发展的目标是在钻井过程中,能够自动随钻监测环空压力剖面,反馈至地面后能自动调整流量和回压等控制参数,实现环空压力的闭环监测与控制。
无线随钻测量技术的应用现状与发展趋势
马 哲, 杨锦舟, 赵金海
[摘要](16646) [PDF 525 KB](3366)
摘要:
目前,无线随钻测量技术是石油工程技术发展的一个主要方向。详细介绍了无线随钻测量仪器的传输方式、国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状,指出了国内外无线随钻测量仪器的优缺点和应用范围,分析了无线随钻测量技术的发展趋势,并提出我国应在借鉴国外先进的无线随钻测量技术的基础上,研制具有自主知识产权的无线随钻测量仪器,以加快我国无线随钻测量技术的发展,缩短与国际先进水平的差距。
油田硫化氢腐蚀机理及防护的研究现状及进展
刘 伟, 蒲晓林, 白小东, 赵昊炜
[摘要](16197) [PDF 388 KB](2605)
摘要:
我国大多数油田含有硫化氢腐蚀性气体,其中四川盆地是我国含硫化氢天然气分布最广的含油气盆地,而硫化氢腐蚀是井下油气管的主要腐蚀类型。简要论述了硫化氢腐蚀的机理和影响因素,分析了国内外硫化氢腐蚀研究的现状和趋势,并在此基础上介绍了采用缓蚀剂、涂镀层油管、普通碳钢管材、耐蚀合金钢管材、玻璃钢和塑料管材、阴极保护几种国内外常用的防腐措施,指出了各种方法的优缺点,探讨了高含硫化氢油气田腐蚀研究的热点问题及发展方向。
电磁随钻测量技术现状及发展趋势
刘修善, 侯绪田, 涂玉林, 杨春国
[摘要](16693) [PDF 486 KB](3334)
摘要:
随钻测量是井眼轨迹监测与控制中的一项关键技术。气体钻井技术的推广应用为电磁随钻测量(EM-MWD)技术带来了有利的发展契机和空间。此外,由于EM-MWD系统的投资和服务费用低廉,所以在浅层油气资源开发方面也具有良好的应用前景。系统地介绍了EM-MWD技术的国内外现状、现场试验及应用情况、应用前景及发展趋势,提出了未来EM-MWD技术的主要攻关方向:增加EM-MWD系统的有效测量深度、稳定性、可靠性和井下连续工作时间;进一步拓展测量功能并实现地面与井下以及井下短程的双向通信,进而形成基于电磁信号通信的导向钻井系统。
页岩气网络压裂设计方法研究
蒋廷学, 贾长贵, 王海涛, 孙海成
[摘要](16549) [PDF 484 KB](3025)
摘要:
页岩气能否有效产出,很大程度上取决于压裂裂缝和压裂过程中诱导天然裂缝开启而形成的相互交错的网络裂缝面积大小,其与页岩气井生产指数具有一定的相关性,因此,页岩气压裂设计的根本出发点在于如何形成有效的网络裂缝。在借鉴国外海相页岩气压裂成功经验的基础上,针对国内陆相页岩气的特殊性,进行了网络压裂的探索性研究。确立了页岩气网络压裂设计原则及相关理论基础,阐述了网络压裂设计的基本思路及优化方法,包括射孔方案、小型测试方案、压裂材料优选、施工参数及压后返排参数优化等,并围绕页岩气网络裂缝的主控因素(页岩可压性、诱导应力场、主裂缝净压力优化及控制等)进行了系统的模拟分析。基于所提出的优化设计方法,对河南油田某页岩气井实施了小型测试压裂和主压裂施工,获得成功并取得了很好的效果。
元坝地区钻井提速探索与实践
高航献, 瞿佳, 曾鹏珲
[摘要](17228) [PDF 426 KB](3481)
摘要:
元坝地区是中国石化天然气增储上产的重点区域,但该地区钻井存在一些技术难点,导致钻井施工风险很大:地层研磨性强,可钻性差;地下断层、裂缝、溶洞发育,井漏频繁,稳定性差;存在多套压力体系、安全窗口窄。这一直制约着该地区钻井速度的提高。为此,勘探南方分公司开展了钻井提速提效技术攻关与实践,采取了井身结构优化、空气钻井、欠平衡钻井等技术措施,并应用了高速涡轮、扭力冲击发生器、孕镶金刚石钻头等新工具和新工艺,平均机械钻速提高1倍以上,钻井周期缩短15%。为进一步提高元坝地区的钻井速度,提出了完善已有提速技术,研制或优选与之配套的钻井设备和工具的建议。
水平井分段压裂产能影响因素研究
唐汝众, 温庆志, 苏建, 曲占庆
[摘要](16784) [PDF 2735 KB](3197)
摘要:
水平井压裂是开发特殊和难动用储量的重要技术手段,在油气田开发过程中得到了越来越广泛的应用。以矩形油藏中压裂水平井为研究对象,在水平井压裂不同裂缝形态的基础上,建立了油藏与裂缝的物理模型和数学模型,并对其进行了差分求解、编程。分析了裂缝长度、数量、间距和不均匀分布等因素对产能的影响,绘制了各个因素取最佳参数时的地层压力分布等高线图。结果表明,裂缝长度和裂缝数量对产能的影响最大,裂缝间距及分布情况对产能的影响相对要弱一些,可以增大裂缝间距以减小彼此之间的干扰作用。这对水平井进行压裂优化设计具有一定的指导作用。
超临界CO2开发页岩气技术
王海柱, 沈忠厚, 李根生
[摘要](2384) [PDF 584 KB](3357)
摘要:
页岩气藏具有低孔隙压力、低孔隙度、低渗透率和高含黏土等特点,开发难度较大。为了降低页岩气藏开发成本,提高页岩气经济技术可采储量,需要一种新的高效页岩气开发技术。通过分析页岩气成藏、页岩储层、页岩气和超临界CO2流体的特性,结合超临界CO2喷射破岩试验结果和CO2、CH4与岩层吸附特性可知:超临界CO2喷射钻井能够在页岩层中获得较高的机械钻速,同时不会使页岩层产生黏土膨胀、水锁等效应;利用超临界CO2流体进行储层压裂改造,能使储层产生更多微小裂缝,有助于页岩气生产,最重要的是CO2与页岩的吸附强度高于CH4,CO2能置换吸附在页岩上的CH4,在提高产量和生产速率的同时,实现CO2永久埋存。因此,超临界CO2开发页岩气无论从技术上和经济上均具有较大优势,将成为未来页岩气高效开发的新技术。
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](44244) [PDF 462KB](41689)
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](23466) [HTML全文](6) [PDF 1027KB](23663)
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。