2016年  44卷  第2期

显示方式:
石油工程技术对油气勘探的支撑与未来攻关方向思考——以中国石化油气勘探为例
马永生, 蔡勋育, 赵培荣
2016, 44(2): 1-9. doi: 10.11911/syztjs.201602001
摘要:
十二五期间,中国石化油气勘探取得重大突破,其中地震勘探技术、超深井钻完井技术、水平井分段压裂技术及测井录井技术的创新发展起到了关键支撑作用。对未来油气勘探中存在的寻找石油储量战略接替困难、新增储量品位下降、埋藏深度增加、复杂勘探对象对工程技术的要求越来越高等技术难题进行了详细分析,认为中国石化油气勘探发展方向主要集中在陆相隐蔽油气藏、海相油气藏、致密碎屑岩油气藏、山前带油气藏、火成岩油气藏、海域及非常规油气资源等7大领域,并分析了7个领域面临的主要技术挑战,指出了物探技术、井筒技术及测井录井技术的主要攻关方向。
涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术
沈国兵, 刘明国, 晁文学, 张金成
2016, 44(2): 10-15. doi: 10.11911/syztjs.201602002
摘要:
为满足地理环境条件和页岩气高效开发需要,涪陵页岩气田采用"井工厂"模式开发,多采用中、长半径三维水平井。针对原井眼轨道设计不利于三维水平井优快定向钻井、三维井眼轨迹控制难度大、三维井眼摩阻扭矩大等技术难点,通过优化设计,应用三维水平井井眼轨迹控制、三维井眼降摩减阻等技术,以提高三维水平井机械钻速,缩短定向钻井周期。现场应用表明,涪陵页岩气田三维水平井二开定向周期缩短46.36%,三开定向周期缩短5.76%,成效显著。
隆页1HF页岩气井钻井关键技术
龙志平, 王彦祺, 周玉仓
2016, 44(2): 16-21. doi: 10.11911/syztjs.201602003
摘要:
隆页1HF井是位于彭水区块的一口页岩气预探井,钻遇地层具有缝洞发育、倾角大、可钻性差等特点,钻井过程中面临易漏失、易井斜、页岩层易坍塌、机械钻速低等难点。通过综合应用近钻头地质导向钻井技术、油基钻井液、双凝双密度水泥浆等,并对井眼轨道、钻头和钻具组合进行优化设计,实现了安全、优快钻进。隆页1HF井全井未发生恶性漏失,大斜度井段机械钻速比相邻地区页岩气井提高32%,储层穿遇率达100%,钻井周期缩短25.68%,固井质量优秀。该井采用的钻井关键技术能够进一步降低彭水区块页岩气开发成本。
涪陵页岩气田低黏低切聚合物防塌水基钻井液研制及现场试验
张国仿
2016, 44(2): 22-27. doi: 10.11911/syztjs.201602004
摘要:
为了解决涪陵地区焦石坝区块二开钻井过程中钻井液黏度高、摩阻高、扭矩大及定向托压严重等问题,研究了一种低黏低切聚合物防塌水基钻井液。室内试验表明,该水基钻井液抑制性、润滑性、封堵性良好,抗温能达100℃,且具有很好的抗污染能力。该钻井液在涪陵地区焦石坝区块二开井段进行了现场试验,有效解决了因地层钻屑水化造浆而造成的钻井液黏度升高、密度升高及井下托压严重等问题,保证了井下作业的正常进行,缩短了钻井周期,提高了钻井效率。
页岩气水平井低油水比油基钻井液研制及应用
林永学, 王显光, 李荣府
2016, 44(2): 28-33. doi: 10.11911/syztjs.201602005
摘要:
针对页岩气水平井钻探过程中井壁失稳风险大、钻井液性能要求高和商业开发降本提效的迫切需求,基于页岩储层特征、水平井工程施工要求,构建、研制了一套性能稳定的低油水比油基钻井液体系。室内试验表明,该油基钻井液具有良好的热稳定性、抗污染性、封堵性和乳化稳定性,而且塑性黏度较低、切力适中、流变性能较好,可以满足页岩气水平井钻井的要求。低油水比油基钻井液在涪陵页岩气田5口井进行了现场应用,通过采取低油水比胶液维护、固相控制和随钻封堵等配套措施,实现了将油水比控制在70/30以下,较该气田以往油基钻井液基础油用量降低15%,获得良好的降本效果。页岩气水平井低油水比油基钻井液能有效降低涪陵页岩气田钻井成本,有力支撑了页岩气低成本商业开发,对国内其他地区页岩气开发也具有借鉴意义。
球状凝胶复合封堵剂的研制与应用
刘文堂, 郭建华, 李午辰, 琚留柱, 李彬
2016, 44(2): 34-39. doi: 10.11911/syztjs.201602006
摘要:
为解决涪陵地区页岩气储层层理、裂缝发育导致的油基钻井液漏失严重的问题,通过分析页岩气地质特征及油基钻井液特性,研制出纳微米级可变形球状凝胶,辅配优选出的片状、纤维状封堵材料,合成了球状凝胶复合封堵剂。室内评价表明,在油基钻井液中加入2.4%球状凝胶复合封堵剂后,高温高压滤饼厚度由4.0 mm减小至1.5 mm,高温高压滤饼渗透率降低97.66%,20/40目石英砂床封堵承压能力由2 MPa提高至17 MPa。该球状凝胶复合封堵剂在涪陵地区66口井的现场应用结果表明,其与油基钻井液的配伍性好,可随钻封堵微孔、微裂缝,防止或减少钻井液漏失,从而有效降低油基钻井液的钻进损耗。
基于模式识别的钻头选型新方法
邹德永, 孟祥雨, 袁军, 王滨
2016, 44(2): 40-45. doi: 10.11911/syztjs.201602007
摘要:
针对目前钻井过程中因钻头选型不合理、钻头与所钻地层不匹配,导致钻头使用效果差的问题,建立了一种基于模式识别的钻头选型新方法。利用模式识别理论,对已钻井地层及使用的钻头进行聚类分析,建立了地层-钻头标准模式,然后利用K-NN算法对待钻地层进行识别归类,通过地层-钻头标准模式即可选出最佳钻头。该方法在青海油田东坪、牛东区块的2口井中进行了钻头选型现场试验,给出了钻头优选方案,实钻数据表明,与未使用推荐钻头的邻井相比,2口井的钻速和进尺都有了很大提高,提速效果明显。研究结果表明,基于模式识别的钻头选型新方法既考虑了地层多种抗钻特性参数,又考虑了钻头使用效果,钻头优选方案更合理,可以更好地实现钻井提速提效的目的。
织金区块浅层煤层气J形大位移水平井钻井技术
李红伟, 张斌
2016, 44(2): 46-50. doi: 10.11911/syztjs.201602008
摘要:
织金煤层气区块存在煤层钻遇率低、储层保护难度大、水平连通井钻井成本高、经济收益低等问题,为此,在分析该区块J形水平井工程技术难点的基础上,从井眼轨道优化设计、井身结构优化设计、井眼轨迹控制技术等方面进行了浅层煤层气J形大位移水平井钻井技术研究,并在织平1井进行了试验。织平1井顺利完钻,水平段长500.00 m,水平位移818.98 m,最大井斜角97.6°,钻遇煤层293.00 m,煤层钻遇率58.6%,远高于水平连通井的煤层钻遇率(43.6%),且钻井成本为U形水平连通井的58%。这表明,采用J形水平井钻井技术可以解决织金煤层气区块存在的问题,可以在织金区块推广应用。
塔河油田深侧钻井防塌钻井液技术
黄维安, 牛晓, 沈青云, 周伟, 杨世超, 邱正松
2016, 44(2): 51-57. doi: 10.11911/syztjs.201602009
摘要:
塔河油田深部巴楚组和桑塔木组地层为以伊/蒙混层或伊利石为主的硬脆性泥页岩地层,水化分散性较强且发育有微裂缝,钻井过程中易因泥页岩水化而导致井壁失稳,为此,提出了"抑制表面水化-物化封堵-有效应力支撑"三元协同防塌对策,并构建了三元协同防塌钻井液。室内性能评价试验结果表明:三元协同防塌钻井液抗温达170℃、抗盐5.0%、抗钙0.5%~1.0%、抗劣土8.0%,泥页岩膨胀率和滚动回收率分别为5.05%和91.33%,能封堵宽400 μm的裂缝,承压能力达到4 MPa。三元协同防塌钻井液在塔河油田20余口井进行了应用,均未发生由于井壁失稳造成的井下故障,桑巴楚组和桑塔木组地层的井径扩大率平均降低63.4百分点,建井周期平均缩短4.3 d。这表明,三元协同钻井液防塌技术可有效解决塔河油田深侧钻井巴楚组和桑塔木组地层的井壁失稳问题。
抗温抗盐无固相微泡沫钻井液研制与现场应用
王晓军
2016, 44(2): 58-64. doi: 10.11911/syztjs.201602010
摘要:
为降低钻井过程中的储层损害,解决微泡沫钻井液抗温抗盐性能不足、稳泡效果差的问题,合成了微泡沫发泡剂LF-2和稳泡剂HMC-1,优选了增黏剂和降滤失剂,配制了抗温抗盐无固相微泡沫钻井液。室内性能评价表明,该钻井液的岩屑回收率达88.7%,40/80目砂石漏层中30 min漏失量仅1.8 mL,岩心渗透率恢复率88.87%。抗温抗盐无固相微泡沫钻井液在茨120井欠平衡井段的应用结果表明,其性能稳定易调整,平均机械钻速达4.41 m/h,平均井径扩大率仅为3.97%,欠平衡钻进效果明显,全烃值最高100%,并多次点火成功。研究表明,抗温抗盐无固相微泡沫钻井液体系抗温、抗盐能力强,储层保护效果好,具有推广应用价值。
抗硫化氢高强度冻胶阀试验研究
李志勇, 陈帅, 陶冶, 马攀, 杨超
2016, 44(2): 65-69. doi: 10.11911/syztjs.201602011
摘要:
在新疆油田实施冻胶阀欠平衡钻井时,地层中富含的硫化氢气体会侵蚀破坏冻胶,影响冻胶阀的性能与使用寿命,针对此问题,开展了抗硫化氢高强度冻胶阀研究。在模拟井温125℃条件下,依次筛选出了主聚合物、有机交联剂、除硫剂三氧化二铁和处理剂,并对其加量进行了优选,配制了冻胶液。对该冻胶液的黏度、冻胶强度、最大可封隔压力及破胶性能等基本性能进行了评价,并利用抗硫化氢评价装置评价了硫化氢对冻胶性能的影响。评价结果显示,冻胶液黏度为50 mPa·s,抗硫化氢高强度冻胶阀在125℃下3.5 h后完全成胶,170 h内保持冻胶性能不下降,成胶24 h后每单位长度冻胶的封隔压力为0.08 MPa,能有效抵抗10000 mg/L硫化氢气体连续24 h侵入,体积分数10%的破胶剂可使冻胶60 min内完全破胶。研究表明,抗硫化氢高强度冻胶阀具有良好的抗温性、粘壁性和较高的承压强度,能够满足含硫化氢地层欠平衡钻井安全的需要。
单筒双井占位钻具技术研究及在渤海油田的应用
侯冠中, 席江军, 和鹏飞, 边杰, 许迪
2016, 44(2): 70-75. doi: 10.11911/syztjs.201602012
摘要:
传统的单筒双井技术一般为两口井共用一个一开井眼,受工具、工艺和技术的限制,一开井段中完井深较浅(约300.00~400.00 m),且存在一开井段双井轨迹无法分离、扩眼易出现新井眼、水泥用量大等问题,严重限制了一开井段单筒双井作业的顺利实施。为解决该问题,结合渤海A油田的具体情况,引进了占位钻具技术,并通过改造悬挂基座等配套工具、细化工艺及优化设计,成功实现了海4井、海22井两口井的井眼轨迹独立预斜、一开φ339.7 mm套管分别加深至1000.00 m和600.00 m,同井深情况下水泥用量相对减少50%以上,既达到封固浅层气地层、降低井眼轨迹碰撞风险及减小水泥用量的目的,又为后续二开、三开等井段留足了安全余量。最终海4井和海22井的完钻井深分别达到4428.00 m和3173.00 m,实现了安全、高效作业,有效缩短了工期,取得了较大的经济效益。
深层页岩压裂工艺优化与现场试验
王海涛, 蒋廷学, 卞晓冰, 段华
2016, 44(2): 76-81. doi: 10.11911/syztjs.201602013
摘要:
深层页岩埋藏深、岩性差异大、地应力高,压裂改造时存在施工压力高、裂缝导流能力低、改造体积偏小、压后初产效果差等问题。在分析深层页岩地质特征参数和综合评价可压性的基础上,分析了体积改造面临的技术难点并提出了技术对策,形成了基于气藏数值模拟、诱导应力计算和压裂模拟相结合的深层页岩压裂优化设计方法,并从压裂效果最优角度分析计算了压裂段/簇参数、射孔参数、施工参数。结合丁页2HF井大规模压裂现场试验,探讨了深层页岩压裂工艺实施与控制方法,分析了现场压裂施工压力响应特征,对前置液用量、胶液造缝时机和起步砂比等进行逐段优化与参数精细调整控制,形成了"预处理酸+中黏胶液+滑溜水+低黏胶液+中黏胶液"的组合压裂工艺模式,提高了深层页岩压裂的有效性。丁页2HF井完成12段压裂,压后初期产气量达10.5×104 m3/d,为深层页岩气储层压裂改造提供了技术借鉴。
游梁式抽油机游梁平衡重计算新模型
岑学齐, 吴晓东, 王磊, 郑磊, 葛磊
2016, 44(2): 82-86. doi: 10.11911/syztjs.201602014
摘要:
为了精确计算游梁式抽油机游梁平衡重的调整量,保障游梁式抽油机安全节能运行,需要对游梁式抽油机的调平衡模型进行研究。分析了游梁式抽油机急回运动特性,得出了抽油机上下冲程所用时间可能不相等的结论,并建立了游梁平衡抽油机上下冲程电机平均输出功率的计算公式。在此基础上,依据抽油机上下冲程电机所做功相等的平衡准则,利用平衡重平均功率变化与电机功率变化的关系,推导出了功率曲线法游梁平衡重计算新模型。实例计算表明:应用新模型对平衡重进行调整后,上下冲程电机做功差值很小,更能满足上下冲程电机做功相等的平衡准则要求;抽油机上冲程运行时间越长,平衡重调整量越大,而下冲程运行时间越长,平衡重调整量越小;当上下冲程运行时间接近时,新模型和简化模型计算结果接近。这表明,对于上下冲程运行时间不相等的游梁式抽油机,利用功率曲线法游梁平衡重计算新模型调整平衡重,抽油机平衡状况更佳。
提高直井与水平井组合SAGD泄油速率技术研究
李巍, 刘永建
2016, 44(2): 87-92. doi: 10.11911/syztjs.201602015
摘要:
针对辽河油田直井与水平井组合SAGD井组在开发过程中存在泄油速率低、蒸汽腔扩展不均匀等问题,以R.M.Bulter建立的双水平井泄油模型为理论基础,将直井与水平井简化为双水平井,在考虑端点效应有限长度水平井日产量方程的基础上,建立了水平井的泄油速率模型,并得到直井与注汽水平井组合SAGD上产和稳产阶段的泄油速率方程。分析泄油速率方程发现,直井与水平井组合SAGD井组泄油速率的主控因素为泄油井点数和蒸汽腔纵向扩展高度,结合辽河油田稠油开发实践,给出了直井与水平井组合SAGD井组提高泄油速率的技术措施,即水平段跟部注汽井增加2口,并将注汽井注汽排量提高20%,同时将最佳射孔位置设在靠近低物性段处,补孔长度确定为8 m。该技术在辽河油田6井组进行了现场应用,日产油量均呈现不同程度的上升,取得阶段性成功,为进一步提高SAGD井组泄油速率奠定了良好的基础。
冻土区裂隙性地层中水合物形成机理及相态研究
苏凯, 张国彪, 孙友宏, 李胜利, 郭威
2016, 44(2): 93-98. doi: 10.11911/syztjs.201602016
摘要:
天然气水合物广泛充填于冻土地层裂隙中,钻探冻土地层裂隙中的天然气水合物需要先对其合成、分布和相态进行研究。基于祁连山地区裂隙性地层特征制作了人工岩心,进行了天然气水合物的形成及相平衡实验;利用A.H.Mohammadi提出的天然气水合物热力学模型,预测了NaCl和KCl溶液中天然气水合物的相平衡条件,并分析其在含盐低温钻井液条件下的相平衡偏移问题。实验得出,天然气水合物主要分布在岩心的裂隙面及端面;压力为4 MPa时,质量分数为5%和10%的NaCl溶液中天然气水合物的相平衡温度分别降低了约2.2 K和4.6 K,质量分数为10%的KCl溶液中天然气水合物的相平衡温度降低了3.4 K。研究结果表明:冻土地层裂隙中的天然气水合物由大量块状水合物和极少量孔隙充填型水合物组成,其相平衡条件与宏观水相中一致,在相同盐度下NaCl对天然气水合物相平衡的影响大于KCl。
煤层气径向水平井压裂室内试验与产能数值分析
付宣, 李根生, 黄中伟, 迟焕鹏, 陆沛青
2016, 44(2): 99-105. doi: 10.11911/syztjs.201602017
摘要:
煤层气径向水平井压裂工艺,即先在目标煤层钻成单层或多层径向水平井、再进行水力压裂改造,有望成为一种解决我国煤层气单井产量过低问题的有效手段。为研究该工艺在煤层中的压裂效果,采用大型真三轴水力压裂试验设备对径向水平井压裂过程进行了物理模拟,得到了3种裂缝形态,并依据试验结果分析了井眼参数对裂缝起裂与扩展的影响规律;同时,采用油藏数模软件对径向水平井压裂后的煤层进行建模,对不同完井方式的产能对比,论证了径向水平井压裂对于煤层气高效开采的巨大潜力,指出径向水平井压裂应当以"一平多纵"的缝网形态为设计目标,并给出了具体的工程设计建议,为该技术在煤层气开发中的应用提供了理论依据。
随钻声波测井声系短节模拟样机试验研究
吴金平, 陆黄生, 朱祖扬, 张卫
2016, 44(2): 106-111. doi: 10.11911/syztjs.201602018
摘要:
针对随钻声波测井中换能器技术及装配的难题,研制了随钻声波测井声系短节模拟样机,基于随钻单极声波测井理论,以指向性、接收响应、单极测量功能等3个指标评价了声系短节及各组成部分的性能及特性。结果表明:发射声系以单极发射向外辐射的声场具有一定的周向均匀性,其指向性接近于一个圆,可组成单极声波发射器;接收器的接收灵敏度均值在-208.0 dB附近,偏差在2.0 dB以内,接收响应一致性良好,可组合相加接收单极声波信号;以单极测量功能进行的模型井整机联调试验获得了套管井波列,提取的套管波传播速度为5245.6 m/s,相对误差小于3.0%。这表明随钻声波测井声系短节具有单极发射、单极接收的测量功能,可用于模拟随钻单极声波测井,为随钻声波测井仪的研制提供试验数据。
裂缝对致密碎屑岩储层弹性影响的数值分析
尹帅, 丁文龙, 李昂, 赵金利, 单钰铭
2016, 44(2): 112-118. doi: 10.11911/syztjs.201602019
摘要:
有效预测裂缝发育区是寻找致密气甜点区的关键,但目前海陆过渡相致密碎屑岩储层裂缝预测的效果较差。利用DEM理论模型获得岩石孔隙纵横比α及干岩石体积模量,探讨裂缝对致密碎屑岩地层岩石弹性的影响及不同尺度裂缝间的关联性。利用模型确定的α可以较好地识别出裂纹发育段,随着孔隙纵横比由1.0转变为0.01,地层岩石体积模量和剪切模量也逐渐降低,表明裂纹相比孔隙而言更容易引起岩石弹性发生改变。地层岩石由干岩石到饱和地层流体过程中,裂缝不发育地层的体积模量增加幅度为3.1%;对于裂缝发育地层段,孔隙度小于4.7%时其体积模量的增加幅度平均为7.0%,孔隙度大于4.7%时其体积模量增加幅度平均为23.0%,拐点处所对应岩石孔隙度可作为岩石内部裂纹发育程度的评价指标。对于裂缝不发育段地层,干岩石体积模量与剪切模量的比值和孔隙度具有较好的正相关性;对于裂缝发育段地层,干岩石体积模量与剪切模量的比值和孔隙度具有较好的负相关性。研究结果表明,利用岩石弹性性质可以定量表征碎屑岩地层裂缝的发育特征。