2016年  44卷  第5期

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复杂结构井磁导向钻井技术进展
高德利, 刁斌斌
2016, 44(5): 1-9. doi: 10.11911/syztjs.201605001
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。
复合冲击破岩钻井新技术
柳贡慧, 李玉梅, 李军, 查春青, 张涛, 霍明明
2016, 44(5): 10-15. doi: 10.11911/syztjs.201605002
摘要:
针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性,结合高效钻井技术发展趋势,提出了复合冲击破岩钻井新技术,并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成工具扭向和轴向交替的高频冲击机械能并直接传递给钻头,给钻头施加周期性的低幅高频复合式冲击,在不需要改变任何设备的前提下提高破岩效率。在介绍复合冲击破岩钻井新技术破岩原理的基础上,详细介绍了复合冲击钻具的结构和工作原理、影响破岩效率的关键参数等。新型复合冲击破岩钻井新技术,可真正实现“立体破岩”,从而提高机械钻速和井身质量。
涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术
刘匡晓, 王庆军, 兰凯, 赵转玲
2016, 44(5): 16-21. doi: 10.11911/syztjs.201605003
摘要:
涪陵页岩气田三维水平井二开斜井段井眼尺寸大,稳斜段长,砂泥岩地层交互频繁,存在井眼轨迹方位调整幅度大、钻具组合造斜率低且不稳定、机械钻速低等问题,为此,进行了三维水平井大井眼导向钻井技术研究。利用地层的自然造斜能力,对井眼轨道进行优化设计,降低造斜率,缩短稳斜段长度,减少井眼轨迹调整量,降低井眼轨迹控制难度;将“单弯双稳”钻具组合优化为“单弯单稳”钻具组合,并对钻压进行优化,以提高稳斜段复合钻进进尺,降低摩阻扭矩;应用水力振荡器降低扭方位井段的摩阻扭矩,以实现提高机械钻速的目的。该导向钻井技术在涪陵页岩气田焦石坝区块34口水平井进行了应用,二开斜井段平均定向钻进时间15.30 d,较同区块已完钻井缩短37.63%,平均钻井周期58.45 d,较同区块已完钻井缩短21.01%,井身质量合格率100%。应用效果表明,三维水平井大井眼导向钻井技术可以有效提高涪陵页岩气田大尺寸斜井段的机械钻速,缩短钻井周期。
伊拉克鲁迈拉油田S形定向井降摩减扭技术
李典伟, 杨忠福, 邸百英, 陈绍云, 王建艳
2016, 44(5): 22-27. doi: 10.11911/syztjs.201605004
摘要:
鲁迈拉油田S形定向井钻井过程中摩阻扭矩大,部分井出现扭矩超出顶驱扭矩额定上限的问题,严重影响了钻井速度,导致钻井周期延长、钻井成本增加。为此,从井眼轨道优化、试验应用旋转导向系统和水力振荡器、优选钻井液润滑剂等方面开展了降摩减扭技术研究,形成了适合鲁迈拉油田S形定向井钻井需求的降摩减扭技术:采用S形井眼轨道,最优井眼曲率为(2.85°~3.00°)/30m,最大井斜角为30°;优选应用加量均为3%的液体润滑剂RH3和固体润滑剂超细膨化石墨;水平位移大于500.00 m或定向施工须进入Mishrif层的定向井应用旋转导向系统,其余定向井应用水力振荡器,以提高机械钻速,降低扭矩。该降阻减扭技术在鲁迈拉油田13口S形定向井进行了应用,扭矩降低30%以上,机械钻速提高37.7%,较好地解决了该油田S形定向井钻井摩阻扭矩大的问题。
流花19-5气田水下完井技术
程仲
2016, 44(5): 28-33. doi: 10.11911/syztjs.201605005
摘要:
流花19-5气田属于边际气田,为降低开发成本,提高经济效益,需要新建水下生产系统。为此,进行了水下完井技术研究。针对水下完井技术难点,进行了海上水平井完井防砂及管柱设计,制定了防止井筒内形成水合物、结垢和结蜡的技术措施,优选了完井工具及完井管柱的材料,采用连续油管注氮气举排液技术投产,制定了锚泊定位半潜式平台漂移应急方案,形成了水下完井技术。流花19-5气田的2口井采用了水下完井技术,完井作业顺利,平均单井完井时间30.32 d。研究与实践表明,水下完井技术能够满足流花19-5气田高效开发的需求,可以提高生产效率,降低作业成本,实现边际气田的有效开发。
长宁区块页岩气水平井无土相油基钻井液技术
凡帆, 王京光, 蔺文洁
2016, 44(5): 34-39. doi: 10.11911/syztjs.201605006
摘要:
针对四川长宁区块页岩气水平井应用的有土相油基钻井液存在的流变性差、易诱发井漏等技术难题,开展了无土相油基钻井液技术研究。为提高油基钻井液的电稳定性和悬浮性,研制了复合型乳化剂G326和油溶性聚合物增黏剂G336,并确定了无土相油基钻井液配方。室内试验结果表明,与有土相油基钻井液相比,无土相油基钻井液具有更强的电稳定性和更低的终切力,有利于预防高密度条件下油基钻井液的稠化和复杂地层漏失问题。无土相油基钻井液在长宁区块某平台4口页岩气水平井进行了现场应用,这4口井井壁稳定,无缩径无掉块,起下钻畅通,井眼始终处于良好净化状态,平均机械钻速提高37.8%。研究结果表明,无土相油基钻井液解决了传统高密度油基钻井液因结构强度大而易诱发井漏的问题,满足了长宁区块页岩气水平井安全快速钻井的需要。
涪陵焦石坝区块页岩动静态弹性模量转换关系研究
熊力坤, 王升, 徐烽淋, 朱洪林, 陈乔
2016, 44(5): 40-44. doi: 10.11911/syztjs.201605007
摘要:
油气开采过程中,常通过测井资料和室内试验2种方式获得岩石的力学参数,通过测井资料获得的动态力学参数与通过室内试验获得的静态力学参数相比,在资料的数量、实时性以及获取成本等方面都具有明显优势,而现有力学本构关系是基于静态力学参数建立的,因此有必要建立动静态力学参数的转换关系。鉴于此,选取层理发育完好的涪陵地区焦石坝区块下志留统龙马溪组页岩,逐一分析不同层理角度、孔隙度和声波频率对页岩弹性模量的影响,结果表明,层理角度对页岩弹性模量影响规律最强。根据试验结果,利用相关性分析法建立了层理角度与动静态弹性模量的转换关系模型,并对相同区块的页岩进行了模型验证,发现该模型预测值的平均误差小于6%,具有误差小且计算简单的特点。该研究结果可为获得层理性页岩的动静态弹性模量转换关系提供一种快速有效的方法。
海洋天然气水合物试采关键技术
光新军, 王敏生
2016, 44(5): 45-51. doi: 10.11911/syztjs.201605008
摘要:
针对海洋天然气水合物开发技术与常规海洋油气开发技术的异同,分析了海洋天然气水合物储层特性和试采面临的挑战,介绍了天然气水合物试采关键技术,包括控压钻井技术、套管钻井技术、抑制性钻井液、钻井液冷却系统、低温低放热水泥浆体系、完井技术、开采方式优选和储层及环境监测技术等,指出了我国海洋天然气水合物试采应围绕水合物物理力学性质、安全成井、连续排采与防砂、开采方法适应性评价、试采过程储层参数和地层形变监测等技术难题开展研究,通过示范工程,形成海洋天然气水合物试采技术体系,为我国海洋天然气水合物的高效开发提供技术支撑。
邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究
李翠, 高德利, 刘庆龙, 孔雪
2016, 44(5): 52-59. doi: 10.11911/syztjs.201605009
摘要:
为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。
基于马氏漏斗黏度的油基钻井液表观黏度预测方法
王富华, 李雪雨, 赵海艳, 王路一
2016, 44(5): 60-64. doi: 10.11911/syztjs.201605010
摘要:
为了研究油基钻井液漏斗黏度与表观黏度之间存在的联系,从马氏漏斗黏度计的结构出发,在水基钻井液研究成果的基础上,分析了油基钻井液在马氏漏斗黏度计中的流动规律,研究了利用油基钻井液马氏漏斗黏度预测表观黏度的可行性,推导了流体漏斗黏度计算公式,建立了油基钻井液马氏漏斗黏度与表观黏度函数之间的数学模型,并对该模型分别进行了室内试验和现场试验的验证。试验结果显示,室内和现场计算的表观黏度与实测表观黏度的最大相对误差分别为6.8%和8.2%,均在合理范围内;现场试验中,油水比从70:30增大到91:9,预测结果没有受到影响。研究结果表明,基于马氏漏斗黏度的表观黏度预测模型能够较准确地估测油基钻井液的表观黏度,钻井现场可以利用油基钻井液的马氏漏斗黏度估算其表观黏度,这为现场预测油基钻井液的表观黏度提供了方便。
隔离液流性指数对水平段顶替界面影响规律研究
王冲, 周仕明, 张晋凯, 杨广国, 彭金龙, 李全双
2016, 44(5): 65-71. doi: 10.11911/syztjs.201605011
摘要:
水平段的固井顶替效率是水平井固井质量的关键,隔离液流变性是影响水平段固井顶替效率的重要参数。为此,基于国家超级计算中心天河一号计算平台,采用FLUENT软件进行1 000 s的长水平段偏心环空固井顶替数值模拟,研究隔离液流变性对固井顶替界面的影响规律。研究结果表明:低居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边与窄边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效率;中等居中度时,减小隔离液流性指数,可以大幅减少环空宽边隔离液滞留,有效减小顶替界面长度,提高顶替效率;高居中度时,减小隔离液流性指数,有利于减少环空宽边隔离液滞留,减小顶替界面长度,提高顶替效果;理想居中度条件下,隔离液流性指数一定不能大,否则出现严重的水泥浆窜流。研究表明,固井设计施工时需考虑隔离液流变性与套管居中度,以降低环空高边窜流的概率,提高固井质量。
新型两性离子共聚物(AM/DEPS)的合成与评价
王琳, 杨小华, 林永学, 何剑
2016, 44(5): 72-78. doi: 10.11911/syztjs.201605012
摘要:
海上油田在应用聚合物驱油技术时,现有聚合物在海水中黏度低、不易溶解,不能满足海洋平台在线配制驱替液的要求。为此,以丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酰氧乙基-N,N-二乙基丙磺酸盐(DEPS)为共聚单体,采用反相乳液聚合法合成了新型两性离子共聚物(AM/DEPS)。通过红外光谱和氢核磁共振谱分析了共聚物(AM/DEPS)的结构,结果表明,该共聚物分子链中含有丙烯酰胺、DEPS链节,两性离子单体DEPS被引入到了共聚物分子链中。考察了单体DEPS摩尔分数、乳化剂、引发剂、反应温度等对共聚物特性黏数的影响,确定最佳共聚反应条件为:反应温度25~30℃,引发剂用量0.08%,乳化剂与油相质量比1:8,单体DEPS摩尔分数2.5%。共聚物(AM/DEPS)的抗盐增黏性及溶解性评价结果表明,该共聚合物乳液在海水中可快速溶解,且具有优异的抗盐增黏效应,能满足海洋平台上用海水直接在线配制驱替液的要求。
JZLu-1高效润滑剂的制备及现场应用
王在明, 李睿, 朱宽亮, 胡中志, 冯京海
2016, 44(5): 79-83. doi: 10.11911/syztjs.201605013
摘要:
针对大斜度井和大位移井钻井过程中摩阻扭矩高及常规润滑剂用量大、润滑效果差的问题,以合成基础油为主要原料,添加球形纳米SiO2和硫-磷-钼等抗磨损极压剂,并应用阳离子乳化剂进行乳化,制备了JZLu-1高效润滑剂。应用ζ电位测定仪、四球试验机和极压润滑仪测试了JZLu-1润滑剂的电位、减磨性能和极压润滑性能,利用电子显微镜观察了JZLu-1高效润滑剂在金属上的吸附过程,结果表明:JZLu-1高效润滑剂带微弱正电荷,可以主动吸附在金属表面上,形成油膜;JZLu-1高效润滑剂含有的纳米SiO2起减磨作用;JZLu-1高效润滑剂含有的硫-磷-钼极压剂提高了其极压润滑性能,其极压润滑系数为0.028 3。6口井的现场应用表明,JZLu-1高效润滑剂能够大幅降低大斜度井和大位移井钻井过程中的摩阻扭矩,解决了常规润滑剂润滑效果差、用量大的问题。
鄂尔多斯盆地致密储层井下控砂压裂技术
王广涛, 徐创朝, 曹宗熊, 郭小勇
2016, 44(5): 84-89. doi: 10.11911/syztjs.201605014
摘要:
鄂尔多斯盆地储层致密且特征复杂,常规体积压裂难以形成复杂裂缝,单井产量低,为此引进了井下控砂压裂技术,并通过研发专用井下混砂工具、开展井下混砂工具全尺寸地面模拟试验、优化压裂工艺关键参数,形成了井下控砂压裂工艺,以实现实时控制井底砂浓度、形成缝内支撑剂架桥、提高裂缝复杂程度的目的。该技术在鄂尔多斯盆地30口井的压裂作业中进行了成功应用,最高砂浓度1 800 kg/m3(20/40目石英砂体积密度1.62 g/cm3、视密度2.64 g/cm3),与应用混合水压裂的油井相比,平均产油量显著提高,且可节省1/3左右水功率和用液量,大幅降低了压裂成本。应用结果表明,采用井下控砂压裂技术可以达到提高致密储层缝内净压力、增加裂缝复杂程度的目的,能够实现致密油储层的有效改造,提高单井产量。
塔河油田碳酸盐岩储层自生酸深穿透酸压技术
王洋, 袁清芸, 李立
2016, 44(5): 90-93. doi: 10.11911/syztjs.201605015
摘要:
随着塔河油田碳酸盐岩油藏勘探开发区块向外围扩展,储层条件越来越差,需要通过酸压提高产能,高温条件下常规酸液酸岩反应速度快、滤失量大等问题严重影响了酸液深穿透效果。为此,研制了一种在高温下缓慢生酸的耐温型自生酸体系,该体系由高聚合羰基化合物(A剂)和含氯有机铵盐类(B剂)组成。室内试验结果表明,A剂、B剂的体积比为1:1时生酸能力最强,自生酸具有较低的酸岩反应速率及较好的酸蚀裂缝导流能力,且与塔河油田地层水及常用工作液体系的配伍性良好。该自生酸体系在塔河油田累计应用15井次,油井酸压后的自喷时间和产油量比邻井(未应用自生酸酸压)平均提高了1.5~2.5倍,取得了较好的增油效果。研究表明,自生酸深穿透酸压技术能够满足塔河油田碳酸盐岩储层深穿透改造的要求。
塔河油田高温高盐油藏氮气泡沫调驱技术
李亮, 张建军, 马淑芬, 伍亚军, 巫光胜, 郭娜
2016, 44(5): 94-99. doi: 10.11911/syztjs.201605016
摘要:
为降低塔河油田边底水高温高盐油藏的含水率,提高产油量,进行了氮气泡沫调驱技术研究。通过评价耐温耐盐发泡剂的性能,优选出了适用于塔河油田高温高盐油藏的发泡剂,并通过室内岩心驱替试验,分析了泡沫注入时机、注入量、注入方式对氮气泡沫调驱效果的影响。结果表明:发泡剂GD-2在130℃下,210 000 mg/L矿化度的情况下,老化10 d后的半衰期可以维持在850 s,耐温耐盐性能较好,适合在塔河油田使用;水驱至含水率为80%~90%时,注入氮气泡沫采收率提高幅度最大;氮气泡沫的注入量为0.5倍孔隙体积时,采收率提高幅度最大;段塞方式注入氮气泡沫的采收率提高幅度比连续注入方式和气液交替注入方式大。塔河油田TK202H井组的现场试验表明:注入氮气泡沫进行调驱后,3口生产井的产油量得到提高,含水率得到降低。这表明,塔河油田边底水高温高盐油藏采用氮气泡沫调驱技术可以降低含水率,提高油井产量。
表面活性剂对低渗透油藏渗吸敏感因素的影响
李洪, 李治平, 王香增, 王才, 白瑞婷
2016, 44(5): 100-103. doi: 10.11911/syztjs.201605017
摘要:
界面张力和岩石润湿性是影响毛细管压力大小的决定性因素,因此研究表面活性剂对这两个因素的影响,可以充分发挥渗吸作用、提高低渗透油田原油的渗吸采收率。利用7块不同渗透率的亲水人造岩心,通过渗吸试验、旋滴法和动态接触角法研究了表面活性剂对油水界面张力、水湿表面润湿性、毛细管压力以及渗吸采收率的影响。试验结果发现:随着表面活性剂RS-1质量分数的增大,油水界面张力先有较大幅度降低后略有升高,最后趋于平稳;表面活性剂具有很强的改变水湿表面润湿性的能力,且能降低毛细管压力、提高渗吸采收率。研究结果表明:表面活性剂降低界面张力效果明显,并且复配表面活性剂降低界面张力的效果比单一活性剂好,岩样渗吸采收率与油水界面张力和毛细管压力的对数呈线性负相关关系。
气顶底水油藏水平井垂向位置确定模型及应用
朱志强, 李云鹏, 葛丽珍, 童凯军, 杨志成
2016, 44(5): 104-108. doi: 10.11911/syztjs.201605018
摘要:
为了控制油井气窜和水锥,提高油藏开发效果,需要准确判断不同类型气顶底水油藏水平井合理的垂向位置。在分析不同类型气顶底水油藏生产特征的基础上,利用气体状态方程、物质平衡方程将气顶能量和底水能量与油环中水平井垂向位置建立联系,推导出水平井垂向位置关于气顶指数、水体倍数和油藏压力的数学模型。该模型能够利用气顶指数、水体倍数的相对大小来确定水平井合理的垂向位置,同时为了便于钻完井施工,给出了不同气顶底水油藏的最合理的水平井垂向位置。数值模拟试验及实例验证结果表明,根据气顶指数和水体倍数的相对大小来确定水平井在油环中垂向位置的方法对油藏具体几何形状没有限制和要求,具有较好的适用性。
微观孔隙结构对致密砂岩渗吸影响的试验研究
韦青, 李治平, 白瑞婷, 张甜甜, 南珺祥
2016, 44(5): 109-116. doi: 10.11911/syztjs.201605019
摘要:
目前对于渗吸的研究多集中于润湿性和界面张力,微观孔隙结构作为影响自发渗吸的主要因素之一常被忽略。利用核磁共振技术对致密砂岩渗吸过程中的油水分布变化进行了研究,同时采用恒速压汞、氮气吸附、高压压汞等试验手段求取了平均孔喉比、比表面、孔隙尺寸等表征微观孔隙特征的参数,并在此基础上分析研究了微观孔隙结构对渗吸的影响。试验结果表明:在致密砂岩渗吸过程中,中等尺寸的孔隙采出程度最大;孔隙度与渗吸采收率相关性不大,而渗透率越大,储层品质越好,渗吸采收率越高;平均孔喉比和比表面均与渗吸采收率负相关,比表面越大,中小喉道分布越多,孔喉比越大,越不利于渗吸流体的吸入和非润湿相的排出;中等孔隙比例越大,渗吸采收率越高,而由于黏滞力的作用部分小孔隙无法进行有效的渗吸,小孔隙比例增大对于渗吸采收率的提高不利。因此,储渗性能较好、中等孔隙占比较高的致密砂岩储层更适宜采用渗吸采油。
低渗气层原状电阻率的求取方法
鲁法伟, 王建平, 陈金龙
2016, 44(5): 117-121. doi: 10.11911/syztjs.201605020
摘要:
由于钻井液滤液侵入会引起低渗气层电阻率发生变化,因此测井测得的电阻率已不是低渗气层的原状电阻率。为求得低渗气层的原状电阻率,根据达西定律、质量守恒定律、状态方程建立径向数值模拟的数学模型,利用测井、测试等数据模拟钻井液滤液侵入对低渗气层电阻率的影响。模拟结果和钻井液滤液侵入动态模拟试验的对比表明,数值模型的参数设定合理,可以利用数值模型预测钻井液滤液侵入后低渗气层的电阻率。利用该方法反演了西湖凹陷XH-1井H4气层的钻井液侵入前的电阻率,并根据反演结果计算了气层初始含水饱和度,计算出的气层含水饱和度与相对渗透率试验获得的气层束缚水饱和度接近,并且气层测试结果证明计算出的初始含水饱和度比较合理,这说明采用反演方法得到的钻井液侵入前的电阻率与低渗气层原状电阻率非常接近。
东海西湖凹陷探井储层压后缝高评价新方法
张国栋, 庄春喜, 黑创
2016, 44(5): 122-126. doi: 10.11911/syztjs.201605021
摘要:
针对东海西湖凹陷多口探井压裂后,阵列声波交叉偶极子各向异性方法无法准确评价裂缝纵向高度的技术难题,研究了评价探井储层压裂后缝高的新方法。通过研究压后裂缝径向变化特点,利用纵波走时层析成像技术重建压裂前后井壁附近地层的二维速度剖面,如二维速度剖面压裂后较压裂前有明显差异,说明储层被压开;同时,压裂后会在主裂缝周围形成一系列微裂缝,通过偶极声波远探测成像技术对其进行成像,可以评价裂缝的纵向高度和横向深度。研究得知,与压裂前相比,压裂后形成的裂缝使井壁岩石声速降低20%,井周裂缝形成的强反射和散射区域表明井眼周围至少20 m的范围内形成了明显的“压裂体积改造”,通过对比可以准确判断裂缝的纵向高度,识别精度可达0.152 4 m。研究结果表明,纵波径向层析成像和偶极声波远探测成像2项技术可以解决无法准确评价探井裂缝高度的难题,提升压裂后的综合评价效果。