2017年  45卷  第6期

显示方式:
国内非常规油气录井技术进展及发展趋势
王志战
2017, 45(6): 1-7. doi: 10.11911/syztjs.201706001
摘要:
非常规油气勘探开发给录井的探测分辨率、数据质量、录取参数齐全度和评价方法有效性带来了挑战。经过"十二五"攻关研究,研发了元素录井、钻井液核磁共振在线录井、小型化高分辨率三维核磁共振录井和前置式高分辨率气测录井等4项新技术,元素录井的元素采集种类从12种扩充到20种以上,填补了钻井液含油量的探测空白并实现了在线测量,岩样的孔喉尺度探测分辨率提高了10倍并将探测维度从一维拓展到三维,气体组分的探测分辨率从C5提高到C8或C10;建立了水平井综合地质导向、致密砂岩油气层录井综合评价、页岩油气层录井综合评价3套方法。随着非常规油气地质体的复杂性及对降本、增产、增效需求的增强,微观结构探测、碳同位素分析、录井仪器一体化等技术及水平井三维立体导向、裂缝型页岩的地层压力随钻预监测等方法将得到有效发展。
顺北油田超深井优快钻井技术
赵志国, 白彬珍, 何世明, 刘彪
2017, 45(6): 8-13. doi: 10.11911/syztjs.201706002
摘要:
顺北油田钻井过程中存在大套火成岩易漏易塌、辉绿岩侵入体失稳和古生代地层机械钻速低等问题,导致钻井井下故障较多,钻井周期较长。室内研究认为,二叠系地层微裂缝引起的井漏和火成岩的脆性失稳掉块导致井眼稳定保障难度大是影响优快钻井实施的最大障碍,为此,优化了井身结构和防漏防塌钻井液体系,配套了二叠系火成岩、桑塔木组辉绿岩的安全钻进技术,形成了以井眼稳定保障技术和安全钻井技术为核心的优快钻井技术。该技术在顺北油田5口超深井进行了现场试验,井漏、井壁失稳问题得到有效控制,实现了二叠系火成岩和桑塔木组辉绿岩安全钻进,试验井平均钻井周期为173.42 d,与前期已钻井相比钻井周期缩短14.73%。超深井优快钻井技术的实施,为加快顺北油田的勘探开发步伐、建成百万吨产能提供了技术支撑。
涪陵江东与平桥区块页岩气水平井井眼轨迹控制技术
宋争
2017, 45(6): 14-18. doi: 10.11911/syztjs.201706003
摘要:
涪陵江东与平桥区块断层发育、地层倾角大,水平井井眼轨迹控制存在着与地质预测偏差大、轨迹调整频繁、中靶难度大和定向托压严重等难题,为此,开展了井眼轨道参数及剖面优化设计,钻具组合与钻井参数协同优化等研究,引入了旋转导向技术和近钻头随钻测量技术等导向钻井技术,配套了超短保径PDC钻头、PDC-牙轮复合钻头及水力振荡器等降摩减阻及提速工具,形成了适用于涪陵江东与平桥区块的水平井井眼轨迹控制技术。现场应用表明,通过井眼剖面优化、钻具组合及钻进参数协同优化等措施,提高了定向施工效率;应用旋转导向和近钻头随钻测量等导向钻井技术,机械钻速提高161%,储层钻遇率达到90%以上;通过配套降摩减阻及提速工具,机械钻速提高20%以上,定向托压现象得到缓解。涪陵江东与平桥区块水平井井眼轨迹控制技术为钻井提速提效、加快产能建设提供了技术支撑。
泾河油田水平井固井难点与对策研究
李建山
2017, 45(6): 19-23. doi: 10.11911/syztjs.201706004
摘要:
泾河油田地层承压能力低,固井过程中易发生水泥浆漏失,导致水平井固井质量较差。在分析固井技术难点的基础上,通过室内和现场试验优化了GSJ水泥浆体系,基于地层压力与破裂压力确定了环空浆体结构,优选了扶正器类型并优化了其加放位置,采用了加长胶塞、树脂滚轮刚性旋流扶正器和关井阀等工具,并采用"紊流+塞流"复合顶替工艺,以降低漏失风险、提高固井质量。室内试验表明,GSJ水泥浆体系具有良好的性能,尾浆API滤失量小于20 mL,过渡时间15 min,水泥石12 h抗压强度达19.0 MPa,模拟套管居中度大于72.5%。该固井技术在泾河油田18口水平井进行了现场应用,水泥浆全部返至地面,固井优良率达100%。现场应用表明,该固井技术解决了泾河油田水平井固井难题,提高了固井质量,为后期分段压裂提供了良好的井筒条件。
复合冲击条件下PDC钻头破岩效率试验研究
闫炎, 管志川, 玄令超, 呼怀刚, 庄立
2017, 45(6): 24-30. doi: 10.11911/syztjs.201706005
摘要:
为分析纵向冲击与扭转冲击复合条件下PDC钻头的破岩效果,以及不同钻进条件和冲击参数对破岩效果的影响规律,设计了一种具有纵向和扭转冲击功能的旋扭复合冲击发生装置,利用粉砂岩、石灰岩和花岗岩3种岩性的岩样开展了PDC钻头常规破岩和复合冲击破岩试验,研究了复合冲击条件下钻压、转速、冲击力和冲击扭矩等参数对PDC钻头钻进速度的影响规律。试验结果表明:钻压和转速是影响破岩效率的主控因素;相较于常规PDC破岩,复合冲击钻井方式产生的岩屑粒径更大,破岩效率更高;冲击力和冲击扭矩越大,破岩效率越高,复合冲击方式在硬地层钻进中的钻速最高可提高50%。研究PDC钻头在复合冲击条件下不同钻井参数对破岩效率的影响规律,为复合冲击工具设计和性能参数优化提供了理论依据。
涠洲12-1油田水平井无固相有机盐钻井液技术
郭永宾, 管申, 刘智勤, 彭巍, 曹峰
2017, 45(6): 31-36. doi: 10.11911/syztjs.201706006
摘要:
涠洲12-1油田在应用无固相有机盐钻井液钻进储层时,存在钻井液流变性不能满足长裸眼水平段井眼清洁要求、暂堵剂粒径分布不合理和储层保护性能差的问题。为此,通过优化增黏剂的加量和暂堵剂的粒径分布对无固相有机盐钻井液配方进行了优化。性能评价表明:优化后的无固相有机盐钻井液具有较高的低剪切速率黏度,可以提供良好的携岩和悬浮岩屑的能力;储层保护性能优良,岩心的渗透率恢复率大于90%;抑制性能较强,泥页岩线性膨胀率仅为10%,岩屑滚动回收率高达96.48%。4口井的现场应用结果表明:采用优化的无固相有机盐钻井液后,涠洲12-1油田水平井段未发生起下钻遇阻;表皮系数由20.0以上降为-3.0,产油量为配产的2倍。这表明,优化后的无固相有机盐钻井液能满足涠洲12-1油田水平段钻进的要求,可解决水平井段井眼清洁和储层保护效果差的问题。
杭锦旗区块锦58井区钻井液技术实践与认识
石秉忠, 解超, 李胜, 刘金华, 陈晓飞
2017, 45(6): 37-41. doi: 10.11911/syztjs.201706007
摘要:
杭锦旗区块锦58井区钻井过程中普遍存在严重漏失及井壁失稳问题,为此,开展了该井区钻井液技术研究。在深入分析井漏和井壁垮塌原因及主要技术难点的基础上,从"预防为主"出发,优选钻井液处理剂、优化钻井液配方和性能,确定了随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术,以达到兼顾防漏防塌、确保安全钻进的目的。该技术在锦58井区的JPH351井、JPH393井和JPH404井等3口水平井进行了现场应用,大大减少甚至避免了漏失和井壁失稳问题,取得了显著效果。其中,JPH351井钻井过程中顺利钻穿刘家沟组易漏地层,堵漏时间缩短40%以上,减少了漏失次数,缩短了处理时间;石千峰组和石盒子组地层井壁稳定,平均井径扩大率仅为4.73%;水平段累计钻遇长泥岩段11段513.00 m,泥岩占比达35.92%;3 200.00~3 292.00 m泥岩井段揭开52 d后仍未出现井壁垮塌失稳问题。应用结果表明,随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术能够解决该井区的井漏与井壁失稳问题,保障高效安全钻井,具有推广应用价值。
辽河油田无固相强抑制水基钻井液技术
吴爽
2017, 45(6): 42-48. doi: 10.11911/syztjs.201706008
摘要:
为解决辽河油田低渗透储层保护难度大、钻井故障发生概率高等问题,以卤水为分散相,通过优选核心处理剂,形成了无固相强抑制水基钻井液。室内性能评价表明:该钻井液能抗高温180℃和25%钻屑;抑制性能好,岩屑滚动回收率达98.7%;对储层伤害小,岩心渗透率恢复率大于90%;能封堵0.1~0.3 mm裂缝,具有较高的承压能力和抗返排能力。该钻井液在辽河油田在坨62井三开低渗透储层钻进过程中进行了现场试验,该井三开井段井径规则,未发生井下故障;与邻井相比,机械钻速和产油量高,表皮系数低。这表明,无固相强抑制水基钻井液能满足辽河油田低渗透储层安全钻进和储层保护的要求,具有推广应用价值。
海上耐高温井下安全控制管柱系统的研制
王通, 孙永涛, 白健华, 马增华, 蒋召平, 李海涛
2017, 45(6): 49-54. doi: 10.11911/syztjs.201706009
摘要:
海上石油安全生产规定海上生产井必须下入井下安全控制管柱,然而现有井下安全控制管柱的耐温性能达不到注热井的要求。为此,在分析海上注热井对井下安全控制管柱要求的基础上,通过优选密封材料和密封方式,研制了由Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置等关键工具组成的耐高温井下安全控制管柱。室内试验及现场试验均表明:Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置在常温和350℃高温下的密封性能良好;Y241型热采封隔器的单流阀和耐高温井下安全阀开启、关闭操作灵活。这表明,耐高温井下安全控制管柱系统的结构设计合理,耐温性能、密封性能等能满足注热井的要求,可以提高注热井的安全性。
钻井液漏失位置测量仪的研制及试验
刘振东, 明玉广, 王传富, 李公让
2017, 45(6): 55-59. doi: 10.11911/syztjs.201706010
摘要:
钻井液漏失危害严重,一旦发生井漏需要及时准确判定漏失位置,目前,井底漏失层位较易判断,但针对其他井深位置的漏失,漏失层位的判断非常困难。为解决这一问题,研制了一种判定漏层位置的测量仪器,可以通过测量温度、压力和流量3种参数,综合判定漏层位置。该测量仪采用短节的方式安装于近钻头位置,可随钻具下入井眼进行测量。该测量仪在胜利油田营96-斜1井进行了现场试验,结果表明,其对漏层位置的判定具有较高的精度,可节省测量时间,为堵漏方案的制定提供参考,但该测量仪在测量数据的实时性上还需要进一步提高。
PDC-牙轮复合钻头在南堡油田大斜度井的应用
朱宽亮, 周岩, 胡中志
2017, 45(6): 60-64. doi: 10.11911/syztjs.201706011
摘要:
南堡油田大斜度井采用PDC钻头或牙轮钻头进行定向钻进时,存在摩阻大、托压严重、扭矩波动大和工具面不易摆放等问题,为解决该问题,应用了将PDC钻头和牙轮钻头优点结合在一起的PDC-牙轮复合钻头,并根据该油田地层的特性,对其进行个性化设计,设计了"2 PDC固定刀翼+2牙轮"和"4 PDC固定刀翼+2牙轮"2种切削结构的PDC-牙轮复合钻头。"2牙轮+2 PDC固定刀翼"复合钻头和"4 PDC固定刀翼+2牙轮"复合钻头分别在NP2-33井和NP5-28井进行了现场试验,在定向钻进过程中均未出现托压现象,工具面稳定,扭矩波动幅度小,造斜性能与牙轮钻头相当,机械钻速与进尺均大幅提高,且返出岩屑粒度大,岩屑分选性好,有利于判别地层岩性和录井。现场试验表明,应用PDC-牙轮复合钻头能解决南堡油田大斜度井定向钻进时托压严重、扭矩波动大和工具面不易摆放等问题,为提高大斜度井定向井段的钻速提供了一种新技术。
南海文昌区块深部地层旋转切削齿PDC钻头提速技术
林四元, 李中, 黄熠, 陈浩东, 杨玉豪, 高济稷
2017, 45(6): 65-69. doi: 10.11911/syztjs.201706012
摘要:
针对南海西部海域文昌区块深部地层常规固定齿PDC钻头磨损严重、机械钻速较低的问题,研究了旋转切削齿PDC钻头提速技术。分析了文昌区块深部地层的钻井难点,基于地层和钻头磨损特征分析结果,用旋转切削齿代替常规PDC钻头肩部高磨蚀区的固定切削齿,并优化布齿,形成了适用于文昌区块深部地层的旋转切削齿PDC钻头,并在文昌区块3口探井进行了应用,结果表明,该钻头提速效果明显、单只钻头进尺长且出井钻头磨损评价良好。研究认为,旋转切削齿PDC钻头兼具攻击性和耐磨性,可有效提高南海西部海域文昌区块深部地层的机械钻速,建议在该区块和类似强研磨性地层推广应用。
页岩裂缝网络的几何特征二维表征及连通性分析
李玮, 赵欢, 李思琪, 李立, 孙文峰
2017, 45(6): 70-76. doi: 10.11911/syztjs.201706013
摘要:
节理、裂缝等弱结构面非常发育是页岩地层的基本结构特征,裂缝网络的有效沟通可以增大压裂改造体积,正确认识和描述裂缝网络形态及连通性对合理有效开发页岩油气藏具有十分重要的意义。为准确描述页岩天然裂缝网络几何特征二维表征及其连通性,以分形几何和拓扑几何为理论依据,建立了页岩裂缝组裂缝尺寸、裂缝数量的分形描述模型,给出了裂缝网络连通节点类型、分支数、裂缝平均连通点数和分支平均连通点数等的计算模型,并对裂缝网络连通性进行了二维模拟,分析了分形维数、裂缝组数和裂缝组交角对裂缝网络连通性的影响。研究发现:天然裂缝分布的数量与发育程度受分形维数、组数和初始数量控制,随分形维数增大而增大;在其他参数不变的条件下,裂缝平均连通性和分支平均连通性对分形维数、裂缝组数、裂缝组交角等参数敏感,随分形维数的增大呈现降低趋势,随裂缝组数增加而升高,随裂缝组交角增大而升高。该研究结果可为合理制定页岩储层开发方案提供理论支撑。
深层页岩气水平井多尺度裂缝压裂技术
冯国强, 赵立强, 卞晓冰, 蒋廷学, 王步娥, 侯磊
2017, 45(6): 77-82. doi: 10.11911/syztjs.201706014
摘要:
深层页岩气(埋深3 500.00 m以深)资源量丰富,但存在压裂施工压力高、加砂困难和压裂后产量低等问题,尚未实现商业化开发。为此,通过模拟地层条件的三轴应力-应变试验分析了深层页岩的变形特征,发现深层页岩具有较强的非线性变形特征,导致深层页岩压裂后平均裂缝尺度偏小;在此基础上,总结深层页岩气井的压裂经验,提出了深层页岩气水平井多尺度裂缝压裂技术:采用酸预处理或中途注酸、粉砂段塞打磨等技术降低施工压力,利用大阶梯变排量、变黏度多级交替泵注模式实现对多尺度裂缝的改造,增加小粒径支撑剂比例实现对多尺度裂缝的长效支撑。该技术在川东南某井进行了现场试验,压裂效果明显改善。这表明深层页岩气水平井进行多尺度裂缝压裂具有可行性,并能提高深层页岩气井的压裂效果。
特低渗透及致密油藏低产井有杆泵采油参数优化方法
魏航信, 徐建宁, 赵亚杰, 黄华, 席文奎
2017, 45(6): 83-87. doi: 10.11911/syztjs.201706015
摘要:
特低渗透油藏及致密油藏低产井产量低、生产成本高,确定合理的有杆泵采油参数对于提高低产井经济效益意义重大。为此,根据现场采集的井下压力数据,以油井内流量积分方程为基础,建立了采油参数优化模型,并在确保油井稳产的前提下,采用该模型对冲程、冲次、开井时间和关井时间等参数进行了优化,以实现节能降耗。延长油田七里村采油厂163口油井应用该方法进行开井时间优化后,节电率达25.9%。研究表明,采用流量积分方程建立的采油参数优化模型降低了以往方法存在的误差,优化了开井时间和关井时间,可以降低有杆泵系统的能耗,提高油田生产效益。
H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法
樊松, 梁毅, 王凌云, 雷宇, 石海霞
2017, 45(6): 88-92. doi: 10.11911/syztjs.201706016
摘要:
为了有效使用H级抽油杆,对其许用应力计算方法和疲劳寿命预测方法进行了研究。在对H级抽油杆进行室内拉伸试验的基础上,计算了其抗拉强度与屈服强度的比值,根据该比值将H级抽油杆API最大许用应力计算系数由0.562 5修改为0.716 3;拟合建立了H级抽油杆的应力-疲劳曲线,折算了H级抽油杆在应力比为0.1条件下的极限疲劳应力;通过H级抽油杆在不同介质中和不同冲次下的疲劳测试,获得了含水率和冲次与抽油杆寿命的关系。研究的H级抽油杆许用应力计算及疲劳寿命预测方法,在长庆油田杏南作业区10口井进行了应用,结果表明,利用该方法对H级抽油杆进行优化设计可以改善其受力条件,充分发挥H级抽油杆的性能,使其满足现场生产对杆柱应力、寿命的需求。
耐温抗盐酸液稠化剂TP-17的合成及现场试验
张俊江, 杜林麟, 应海玲, 张斌
2017, 45(6): 93-98. doi: 10.11911/syztjs.201706017
摘要:
为满足塔河油田托甫台区块缝洞型油藏造长缝、深穿透酸压工艺需求,针对该区块奥陶系地层的高温特点,研制了耐温抗盐酸液稠化剂TP-17。以丙烯酰胺(AM)为主,耐温、抗盐2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸(AMPS)、自制阳离子单体(X)和马来酸酐(MA)为辅进行四元聚合反应,合成了AM/AMPS/X/MA四元共聚物TP-17。研究发现,最佳聚合反应条件为:AM、AMPS和X等3种单体的物质的量之比为5:3:2,这3种单体的总质量分数为30.0%,MA的质量分数为15.0%,引发剂的质量分数为0.4%,反应温度为80℃,螯合剂EDTA的质量浓度为200 mg/L,反应时间为9 h,反应体系的pH值为7。室内研究及现场试验均表明,TP-17是一种耐温、抗盐、抗剪切、酸溶解及配伍性能优良的酸液稠化剂,在塔河油田托甫台区块深层碳酸盐岩油藏酸压改造中获得较好的试验效果。研究认为,TP-17适用于高温缝洞型碳酸盐岩油藏的深部酸压,具有很好的应用前景。
耐贮存改性酚醛树脂交联剂的合成及性能评价
张贵清, 孙磊, 夏烨, 徐鸿志, 郝志伟
2017, 45(6): 99-104. doi: 10.11911/syztjs.201706018
摘要:
目前国内油田剖面调整作业中常用的酚醛树脂交联剂贮存有效期短,无法满足长周期施工作业需求,为此,采用水杨酸类改性剂合成了改性酚醛树脂交联剂,并应用核磁共振氢谱表征了改性酚醛树脂的分子结构。通过室内试验考察了改性剂加量、催化剂加量及高温对改性酚醛树脂的贮存有效期及凝胶强度的影响,研究了交联剂加量、温度和矿化度对改性酚醛树脂交联体系成胶时间及凝胶强度的影响,评价了改性酚醛树脂交联体系的热稳定性能、封堵性能及提高采收率效果。试验结果表明,改性酚醛树脂分子上引入了具有空间位阻效应的酯基结构,其贮存有效期大幅延长,常温条件下贮存有效期达到234 d,45℃恒温条件下贮存有效期大于90 d;改性酚醛树脂交联体系在60~100℃及矿化度小于20 000 mg/L条件下可生成高强度凝胶;改性酚醛树脂交联体系180 d黏度保留率大于88%,封堵率大于98%,采收率可提高14.6百分点。研究表明,耐贮存改性酚醛树脂交联剂不仅具有良好的交联性能,还具有良好的耐贮存性能,满足长周期施工作业的需要,具有较好的应用前景。
耐高温清洁压裂液体系HT-160的研制及性能评价
毛金成, 杨小江, 宋志峰, 张俊江, 王雷, 赵金洲
2017, 45(6): 105-109. doi: 10.11911/syztjs.201706019
摘要:
针对目前聚合物压裂液破胶后残渣含量大且已有清洁压裂液耐温性差、稠化剂用量大、成本高等不足,通过分子结构设计、室内合成、性能评价及控制条件优化,制备了一种性能优越的Gemini型阳离子黏弹性表面活性剂,并将其作为稠化剂,然后通过配方优化,配制了由5.0%的稠化剂和少量无机盐(氯化钾和溴化钾)组成的清洁压裂液HT-160。室内试验显示,该压裂液体系表现出明显的弹性特征,具有很好的支撑剂悬浮性能,在160℃、170 s-1测试条件下剪切2 h后,黏度仍然保持在40 mPa·s左右,而且与煤油接触后能够彻底破胶、无残渣。研究结果表明,该压裂液体系能够满足深部储层压裂作业的要求,耐温可达160℃。
邻井随钻电磁测距防碰工具模拟试验研究
李翠, 高丽萍, 李佳, 高德利, 侯煜琨
2017, 45(6): 110-115. doi: 10.11911/syztjs.201706020
摘要:
利用水平井、加密井和丛式井开发低渗透、页岩油气等低品位油气资源时,为了防止钻井过程中相邻井发生碰撞,研制了能够精确测量邻井距离的随钻电磁测距防碰工具。在对邻井随钻电磁防碰测距导向算法研究的基础上,设计加工了邻井随钻电磁测距防碰工具原理样机,并进行了地面模拟试验,分析了探管与套管不同位置关系对邻井距离和方位测量精度的影响。模拟试验结果表明:由于磁源磁场强度较弱,探管与套管平行放置且相距0.50~3.00 m时,该工具可以较准确地计算出邻井距离和方位信息;距离大于3.00 m时,计算结果误差变大;套管接箍位置会造成计算结果偏差较大,因此实际测量时应充分考虑套管接箍对测量结果的影响;探管与套管的夹角不大于50°时系统计算结果较准确,夹角大于50°时需换用其他类型的防碰工具进行测量。研究结果验证了邻井随钻电磁防碰工具原理的准确性,为进一步完善邻井随钻电磁防碰系统理论及工具改进提供了理论依据。
页岩气水平井LWD曲线的环境因素影响及校正方法
王瀚玮, 夏宏泉, 陈宇, 赵昊
2017, 45(6): 116-122. doi: 10.11911/syztjs.201706021
摘要:
随钻测井(LWD)曲线受环境因素影响不能准确反映页岩地层的实际特征,导致地质导向钻井精度不够,降低了优质页岩地层的钻遇率。以威远页岩气产业示范区水平井随钻测井曲线为研究对象,采用定量与定性相结合的方法评价了不同环境因素影响下随钻测井曲线的变化特征,构建了校正图版,利用最优拟合和数值迭代等方法建立图版公式化的校正模型,并结合室内页岩岩心数据进行可行性分析,最终形成了适用于页岩地层随钻测井曲线环境因素影响的校正方法。利用该方法处理了威远12口页岩气水平井的随钻测井资料,结果表明,校正后的随钻测井曲线消除了地层电性各向异性、相对夹角、井眼环境、仪器偏离间隙和钻井液密度等环境因素的影响,能够较好地反映所钻遇地层的实际特征。