2018年  46卷  第4期

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地下储气库注采循环过程中储层干化问题研究
鲁洪江, 杨洪志, Moh’d M. Amro, 何勇明, 徐伟, 鲁杰, M. Szabries
2018, 46(4): 1-8. doi: 10.11911/syztjs.2018122
摘要:
地下储气库在注采循环过程中,井周围区域会发生储层干化,这会对储气库的正常运行产生影响。为此,在分析储层干化机理的基础上,基于大张坨储气库储层参数及地下温度压力条件,建立了单井控制区域的组分模型并模拟储气库周期性注采气过程。模拟结果表明:井周围储层干化的区域会逐年扩大,半径甚至超过百米;储层干化主要发生在注气周期,回采周期对储层的干化作用轻微;储层干化的速率及波及区域的大小取决于注采井的年循环气量及注入和采出天然气中水蒸气含量的差异;不同回采周期采出的天然气中水蒸气的含量呈现规律性变化,从开始接近干气逐渐升高到地下温度压力条件下饱和水蒸气含量,且该过程逐年后延。该研究结果为深入研究储层干化现象对储气库正常运营的影响奠定了基础。
涪陵页岩气田钻井工程技术进展与发展建议
潘军, 刘卫东, 张金成
2018, 46(4): 9-15. doi: 10.11911/syztjs.2018119
摘要:
涪陵页岩气田是我国首个实现商业化开发的大型页岩气田,其钻井工程技术体系对其他页岩气田钻井具有示范作用。将涪陵页岩气田钻井工程技术发展分为勘探发现、开发试验、一期产能建设和二期产能建设4个阶段,并从地表地质特征、井壁稳定、井眼轨迹控制以及固井质量等方面论述了该气田发展历程中遇到的钻井技术难点。针对上述技术难点,从平台地面布局、布井方案、低成本优快钻井、井眼轨迹控制、井筒完整性评价等方面总结了9项钻井关键技术,以期为其他页岩气田的钻井提供借鉴。同时,在此基础上围绕"稳产增效、提速降本",指出了涪陵页岩气田下一步的钻井技术需求,提出了针对性的钻井技术发展建议,以持续提高涪陵页岩气田的钻井技术水平。
涪陵平桥南区块页岩气水平井钻井提速潜力分析
匡立新, 刘卫东, 甘新星, 姜政华, 陈士奎
2018, 46(4): 16-22. doi: 10.11911/syztjs.2018102
摘要:
涪陵平桥南区块是涪陵页岩气田二期产能建设的主力产区,为进一步实现该区块页岩气水平井钻井提速提效及为后续外围区块高效勘探开发提供技术借鉴与指导,对该区块现用钻井技术体系进行分析后发现,其钻井技术方案在参考借鉴涪陵一期成熟经验的同时,配套应用了旋转导向钻井技术,试验应用了泡沫水泥固井技术,完善了随钻地质导向技术,形成了具有区域特色的钻井技术体系,钻井周期较开发初期大幅降低。在此基础上,以地层、开次为划分界限,分析了平桥南区块钻井提速潜力及存在的提速技术难点,二开井段龙潭组和茅口组地层机械钻速低、单只钻头进尺短,韩家店组和小河坝组地层钻井周期长、井漏频繁等,二开井段的提速潜力最大。针对提速技术难点制定了旋冲钻井提速技术方案和控压降密度防漏技术方案。研究成果可为加快涪陵平桥南区块的勘探开发进程提供指导。
超声波高频旋冲钻井技术破岩机理研究
黄家根, 汪海阁, 纪国栋, 赵飞, 明瑞卿, 郝亚龙
2018, 46(4): 23-29. doi: 10.11911/syztjs.2018097
摘要:
采用传统钻井技术钻进深部硬地层时机械钻速低,严重影响了深层和超深层油气的勘探开发进程,因此,将超声波破岩技术和传统旋转破岩技术相结合,提出了超声波高频旋冲破岩钻井技术,设计了可实现超声波高频旋冲钻井的超声波振动短节。基于岩石力学理论,分析了超声波高频旋冲破岩机理,并建立了高频冲击钻进模型。通过对高频冲击钻进数学模型进行无因次化数值分析,研究了高频冲击钻进的3个阶段,详细分析了钻压、频率和振幅对破岩效率的影响规律。研究发现:随着钻压和振幅增大,破岩效率随之提高;存在最优振动频率,在此振动频率下破岩效率最高。研究表明,超声波高频旋冲破岩钻井技术通过加快硬岩石疲劳损伤、减少钻头粘滑振动及合理利用共振能量3种方式提高深部硬地层的机械钻速。
哈拉哈塘超深定向井钻井技术
丁红, 宋朝晖, 袁鑫伟, 邢战, 张宏阜, 张仪
2018, 46(4): 30-35. doi: 10.11911/syztjs.2018095
摘要:
针对塔里木油田哈拉哈塘地区超深定向井存在的造斜速度慢、井眼轨迹控制难度大等技术问题,开展了超深井井眼轨迹控制与提速技术研究。在分析超深定向井钻井技术难点的基础上,通过在斜井段井眼轨迹控制与钻井提速等方面进行技术攻关并制定技术方案,首次在该地区超深定向井ψ241.3 mm井眼造斜段钻进时试验应用了PowerDrive Archer高造斜率旋转导向系统,并在φ171.5 mm井眼稳斜段优选中低转速大功率螺杆配套抗冲击、抗研磨性强的螺旋6刀翼PDC钻头和抗高温MWD无线随钻测量仪器,以有效控制井眼轨迹并提高钻速,同时选用防漏防涌防硫、抗高温的钻井液体系以保障超深定向井安全施工。哈拉哈塘地区4口超深定向井钻井施工情况表明,定向井斜井段平均机械钻速提高13.53%,平均定向工期缩短38.58%。这种根据造斜段、稳斜段不同需求分别考虑技术可操作性的集成技术,对塔里木油田哈拉哈塘地区超深定向井轨迹控制与提速具有很好的借鉴作用。
北部湾盆地海上勘探井钻井提效关键技术
林四元, 陈浩东, 郑浩鹏, 徐一龙, 吴江, 徐超
2018, 46(4): 36-41. doi: 10.11911/syztjs.2018091
摘要:
南海西部北部湾盆地海上古近系地层具有构造运动强烈、地层倾角大、夹层频繁和水敏性强等特点,钻进过程中存在井壁易失稳、井眼轨迹控制困难、导向钻进效率低和机械钻速低等问题。为解决这些问题,在区域勘探井传统钻井作业采用四开井身结构及常规钻井技术的基础上,结合区域工程地质特征,对制约钻井提效的关键因素进行了系统分析,简化了井身结构,构建了适用于南海西部北部湾盆地古近系地层的高性能强封堵钻井液,并进行了高效PDC钻头优选和钻具组合优化设计,形成了北部湾盆地海上勘探井钻井提效关键技术。该技术在北部湾盆地多口勘探井进行了应用,在井深及钻井难度相似的情况下,钻井周期与传统钻井方式相比缩短了36.1%。研究认为,北部湾盆地海上勘探井钻井提效关键技术可为北部湾盆地油气资源的高效勘探开发提供技术支持。
冀东油田人工端岛大位移井钻井完井技术
王波, 王旭, 邢志谦, 苑宗领, 李士杰
2018, 46(4): 42-46. doi: 10.11911/syztjs.2018118
摘要:
为解决冀东油田人工端岛大位移井摩阻扭矩大、携岩困难,馆陶组玄武岩、东营组东二段泥岩和沙河街组泥岩易垮塌,裂缝及断层易漏、深层井段定向托压、套管下入困难等问题,开展了人工端岛大位移井钻井完井技术研究。利用Landmark软件对井眼轨迹、钻井参数、井眼清洁、摩阻、扭矩、钻具和套管下入安全性等进行了分析,研究了钻井液排量、钻井液流变性、岩屑床破坏器安装位置与岩屑床的关系,以及KCl成膜封堵钻井液配合新型润滑、防塌、封堵剂解决定向托压、井漏、井塌问题及降摩减扭接箍的安装位置和安装方法,形成了装备配套、软件预测和优化、润滑防塌封堵钻井液体、井眼清洁、减摩减扭、岩屑床破坏、套管安全下入等技术。冀东油田人工端岛4口水平位移超4 000.00 m的大位移井的钻井完井情况表明,钻井完井周期明显缩短,井下故障得到了有效控制,完钻井最深6 387.00 m,水平位移达4 940.99 m。研究认为,冀东油田人工端岛大位移井钻井完井技术实现了该油田人工端岛油区的安全高效开发,具有较好的推广应用价值。
钻井开停泵井底波动压力变化特征研究
王超, 李军, 柳贡慧, 姜海龙, 任凯, 刘汗卿
2018, 46(4): 47-53. doi: 10.11911/syztjs.2018059
摘要:
为了准确了解钻井过程中开停泵对井底压力的影响,指导安全钻井作业,根据不稳定流动理论,建立了开停泵井底压力波动模型,采用特征线的求解方法,并借助计算机编程对其求解,利用现场实测数据对模拟结果进行验证,分析了压力波在井内的传递与转化过程,研究了开停泵持续时间、钻头距井底距离及钻井液性能对井底压力波动的影响。模拟结果显示:开停泵持续时间越长,异常压力窗口比越小;钻井液密度越大,异常压力窗口比越大;钻井液稠度系数与流性指数越大,异常压力窗口比越小。研究表明,钻井开停泵时,开停泵持续时间、钻井液稠度系数及钻井液流性指数对井底压力的影响极为明显。建立的开停泵井底压力波动模型可以为现场开停泵作业提供参考。
水平井趾端压裂关键工具设计与试验
杨同玉, 魏辽, 冯丽莹, 马兰荣, 朱玉杰
2018, 46(4): 54-58. doi: 10.11911/syztjs.2018123
摘要:
大牛地气田和东胜气田水平井采用连续油管底封拖动或桥塞泵送压裂工艺,趾端首段压裂施工时存在封隔器解封困难、电缆射孔施工工期长和费用高等问题。为解决这些问题,结合现场压裂工艺,研究了水平井趾端滑套分段压裂技术,研制了趾端延时滑套、密封锁紧座等关键工具,以满足水平井套管柱试压需求,实现水平井趾端免射孔全通径压裂。地面性能试验结果表明,设计的水平井趾端压裂关键工具能够实现压裂滑套定压延时开启、固井碰压锁紧密封等功能,趾端延时滑套爆破阀在压力达到82.0 MPa时启动,延时29 min后滑套完全打开,且滑套承压达到105.0 MPa;密封锁紧座与配套胶塞可实现碰压锁紧,反向承压能力达到52.5 MPa,具备现场应用可行性。水平井趾端压裂工具的成功研制,为今后替代水平井射孔作业、降低国内致密油气藏开发成本提供了技术支持。
基于特性菱形图的钻井液用膨润土优选方法
李雄, 刘贵传
2018, 46(4): 59-64. doi: 10.11911/syztjs.2018108
摘要:
现有评价钻井液用膨润土的方法测试项目较多、测试评价周期长、工作量大,且相关的标准大多局限于膨润土的常温性能,缺少针对高温高密度钻井液用膨润土的优选方法。针对这些问题,在分析膨润土品质与膨润土造浆率、膨润土浆流变性和滤失量等性能参数之间内在联系的基础上,提出了基于特性菱形图的膨润土优选方法。该方法考虑了温度对膨润土性能的影响,通过试验测试膨润土的造浆率和膨润土浆在老化前后的塑性黏度、动切力和滤失量等参数,拟合出塑性黏度、动切力和滤失量与膨润土加量的关系式,并将计算出的性能参数与参考膨润土的性能参数对比,绘制特性菱形图计算膨润土的品质。利用该方法计算了5种膨润土样品的品质并进行了排序,5种膨润土样品品质的高低顺序与使用这5种膨润土配制钻井液性能好坏的顺序一致。这表明,利用特性菱形图法优选钻井液用膨润土的可靠性较高。
地层裂缝动态变形对堵漏效果的影响研究
何新星, 李皋, 段慕白, 杨旭, 徐欢欢, 谢强
2018, 46(4): 65-70. doi: 10.11911/syztjs.2018121
摘要:
钻井过程中井筒压力的波动易导致地层裂缝动态变形,影响堵漏效果。为了找到消除该影响的技术措施,模拟分析了裂缝闭合变形的特征,通过室内试验评价了裂缝动态变形对堵漏效果的具体影响。模拟发现,裂缝闭合分为初始阶段、局部变形阶段和最后阶段3个阶段,随着闭合裂缝面的接触应力不断增大,接触面积与位移呈幂函数关系;在裂缝动态变形情况下,使用非弹性堵漏剂堵漏会出现反复漏失的情况,使用弹性堵漏剂则能使之趋于稳定,不再发生漏失。研究结果表明,裂缝变形会对封堵层产生破坏,裂缝变形程度越大对封堵层的破坏越强,弹性堵漏剂能够更好地适应裂缝变形。因此,在裂缝性地层堵漏时,建议在堵漏浆中加入一定比例的弹性堵漏材料,在堵漏的后续作业中尽量降低井筒压力波动,以减小裂缝动态变形带来的不利影响。
选择性重复压裂工具关键技术
秦金立
2018, 46(4): 71-77. doi: 10.11911/syztjs.2018120
摘要:
为了在重复压裂过程中用水力喷射射孔替代火工品射孔,并延长水力喷射工具单趟管柱的使用寿命,同时解决常规扩张封隔器胀封承压后残余变形大、易卡管柱等问题,研制了选择性重复压裂工具。该工具的射孔通道和压裂通道分开设计,通过联作芯轴实现两个通道的转换;根据通道转换特性和施工工艺特征,设计了适时坐封跨接组合式封隔器;为提高承压能力、减小变形,跨接式封隔器胶筒两端均采用了嵌套弹簧式结构。通过室内测试和现场试验验证了选段性重复压裂工具封隔器的封隔性能和通道转换能力。研究结果表明,选择性重复压裂工具可以实现射孔、压裂自由转换、自由选择,减小单段喷嘴的过砂量,延长单趟管柱的使用寿命;封隔器可实现适时坐封解封,胶筒残余变形小且可靠,更易于封隔器的解封及管柱的起出。
振动减摩阻工具振动参数及安放位置研究
冯强, 陈世春, 王建龙, 张文华, 张苏, 柳鹤
2018, 46(4): 78-83. doi: 10.11911/syztjs.2018050
摘要:
为了解决振动减摩阻工具缓解定向托压时效果不稳定的问题,研究了该工具的振动参数及安放位置。在分析托压机理的基础上,从振动管柱的受力分析入手,讨论了振动参数优选与振动减摩阻工具振动源安放位置优化的问题;以典型的三段式(直—增—稳)井眼轨道为例,编制软件对振动源安放位置的影响因素进行了模拟分析。根据理论探讨和模拟分析结果提出的振动源安放位置的优化方法,在定向井C26-12X井进行了现场试验,证明了安放位置计算方法的合理性。理论分析和现场试验结果表明,振动源输出的激振力与井身结构等因素共同影响其在钻具中的受拉极限位置和受压极限位置;提高工具输出激振力可增大有效作业范围;设计振动源的振动频率时,优先选用10 Hz以内的振动频率以延长管串使用寿命;定向中轴向力、侧向力和摩阻相互影响,下部钻柱摩阻会使钻柱整体摩阻增大,振动减摩阻工具应优先安放在靠近钻头的位置。
塔河油田超深超稠油油藏人工举升技术
彭振华, 张园, 丁雯, 任向海, 李晓君, 熊伟
2018, 46(4): 84-90. doi: 10.11911/syztjs.2018094
摘要:
塔河油田超深超稠油油藏具有"两超五高"的特点,人工举升困难,目前存在深抽能力不足、杆断严重、井筒掺稀降黏成本高和井下抽油泵故障率高等难题。为解决这些问题,攻关研究了大型皮带抽油机、大排量抽稠泵、减载深抽和高温抗稠油电动潜油泵等技术,形成了掺稀气举举升、稠油复合举升和稠油螺杆泵举升等工艺,并针对油藏开发的技术难点提出了相应的技术对策和建议,为塔河油田超深超稠油油藏高效、经济开发指明了攻关方向。
胜利油田蒸汽驱生产井高效举升配套技术
张雷, 杜玮暄, 肖萍, 高综启, 孙衍东, 周娜
2018, 46(4): 91-95. doi: 10.11911/syztjs.2018096
摘要:
胜利油田蒸汽驱生产井产液温度高、H2S含量高、出砂、结垢,导致举升系统腐蚀、泵效低、卡泵等问题突出,针对这一现状,开展了蒸汽驱生产井高效举升配套技术研究。通过结构改进和参数的优化设计提高了抽油泵及井口密封装置的适应性,通过有限元模拟分析优化了抽油泵泵筒及柱塞间的密封间隙,运用高温高压试验优选了抽油泵阀副的材质,以适应高温条件下柱塞泵筒的密封需求。通过优化结构、优选密封盘根材质和耐高温防腐光杆,形成了耐高温防腐光杆密封技术。室内试验证明,研发的有杆泵举升配套工具在泵挂处温度200℃、井口温度170℃时仍能保持良好的性能;现场应用58井次,最长生产896 d且持续有效,检泵周期平均延长207 d,减少换盘根82次,泵效平均提高9.2%,单井平均日增油0.7 t。研究结果表明,蒸汽驱生产井高效举升配套技术能够有效解决蒸汽驱油井的腐蚀、卡泵等问题,提效增油效果明显,应用前景广阔。
页岩气藏压裂动用程度及气体流动模拟研究
赵光宇
2018, 46(4): 96-103. doi: 10.11911/syztjs.2018058
摘要:
页岩储层孔喉细小、渗透率低,水力压裂后形成主裂缝及诱导裂缝网络加剧了页岩气流动的复杂性。为了准确表征页岩气拟稳态渗流特征,提出了离散裂缝耦合多重连续介质系统数学表征方法,并针对储层裂缝分布形态,利用商业数值模拟器建立了考虑吸附/解吸的页岩气藏离散裂缝耦合多重连续介质数值模拟模型。模型中采用局部网格加密的方法描述离散裂缝网络,基于建立的多重连续介质系统数学方法表征压裂后形成的密集分布微小裂缝体系。利用建立的模型,系统分析了储层横向/纵向动用程度以及裂缝导流能力、裂缝半长、裂缝排布方式等裂缝参数对页岩气泄气面积和气井产能的影响。研究发现,增大储层改造体积能够大幅度提高页岩气单井产量,但同时应当考虑主裂缝与次裂缝网络的配置关系;当储层改造体积相同时,最大限度提高裂缝与井筒之间的连通程度是提高页岩气产量的必要条件。研究认为,上述研究结果对页岩气压裂改造设计具有一定的理论指导意义。
高注水倍数相对渗透率曲线校正方法研究及应用
于洪敏, 王友启, 聂俊, 吕成远, 崔文富, 张莉
2018, 46(4): 104-108. doi: 10.11911/syztjs.2018080
摘要:
为准确表征油田完整含水阶段的相对渗透率曲线特征,在对大量室内相对渗透率曲线试验资料进行统计分析的基础上,提出了高注水倍数相对渗透率曲线的表征方法,分析了高注水倍数相对渗透率曲线的变化规律,建立了将常规相对渗透率曲线校正为高注水倍数相对渗透率曲线的方法,并进行了实例应用分析。研究发现,高注水倍数相对渗透率曲线具有以含水率转折点为界的半对数分段线性特征,转折点之前油水相对渗透率不变,转折点之后残余油饱和度变小,油水相对渗透率延伸到极限值。研究结果表明,将常规相对渗透率曲线转化为高注水倍数相对渗透率曲线的方法,能够合理延续高注水阶段相对渗透率曲线的变化规律,扩展了当前室内渗流曲线的适用范围,为制定老油田开发对策提供了理论依据。
苏北盆地ZC油田废弃钻井液再利用调剖工艺
卓龙成, 王波, 张金焕, 胡文东, 张露曼
2018, 46(4): 109-114. doi: 10.11911/syztjs.2018079
摘要:
苏北盆地ZC油田高含水开发后期储层内部出现不同级次的窜流通道,注入水沿窜流通道无效、低效循环,导致水油比急剧上升、采油成本大幅攀升、经济效益显著降低,为解决该问题,研究了废弃钻井液再利用调剖工艺。根据调剖堵水工艺原理,通过室内试验进行了废弃钻井液再利用调剖体系的可行性研究,采用搅拌及调节pH值的方式提高调剖体系的封堵效果,最终形成了废弃钻井液再利用调剖工艺。现场试验证明,该工艺具有较好的堵水、改善吸水剖面的效果,可以达到了废弃钻井液再利用,避免污染,降低调剖成本的目的。研究结果表明,废弃钻井液再利用调剖工艺可为高含水油田低成本调剖提供技术支撑。
俄罗斯录井技术现状与应用前景分析
杨明清
2018, 46(4): 115-120. doi: 10.11911/syztjs.2018065
摘要:
俄罗斯录井技术起步较早,但近几年发展速度放缓。我国与俄罗斯的录井技术各有特色,具有很强的互补性。为了借鉴俄罗斯录井技术的长处,提高我国的录井技术水平,从录井仪研发、钻井参数、气体参数、地质参数和录井信息化等方面分析了俄罗斯录井技术的现状和特点,并与我国的录井技术进行了对比。分析认为,俄罗斯在仪器房布局、传感器类型等方面具有技术优势,我国在仪器房安全防护、气体定量分析、录井信息化和特色录井技术等方面具有技术优势。因此,我国应引进俄罗斯的优势录井技术,提高我国的录井技术水平,缩短我国与先进录井技术之间的差距。
不同井眼偏心距下水平井阵列侧向测井围岩校正研究
倪小威, 徐思慧, 别康, 冯加明, 徐观佑, 刘迪仁
2018, 46(4): 121-126. doi: 10.11911/syztjs.2018056
摘要:
为消除围岩对阵列侧向测井仪器响应的影响,使测量结果更为准确,应对其进行校正。为此,建立了水平井三维层状介质模型,应用三维有限元算法研究了不同井眼偏心距下阵列侧向测井的正演响应特性,得到了数值模拟围岩校正图版;对数值模拟结果进行了非线性分析,得到了围岩快速校正公式和校正图版。通过数值模拟发现,阵列侧向测井仪器的探测深度越深,受围岩的影响越大;当井眼偏心程度系数小于20%时,井眼偏心距变化对阵列侧向测井响应的影响可以忽略;当井眼偏心程度系数大于40%后,阵列侧向测井响应受井眼偏心距的影响明显,视电阻率变化幅度最大可达44.8%。对比分析发现,快速校正图版与数值模拟图版具有较好的一致性,采样点最大相对误差小于5.3%。综合研究表明,快速校正图版可用于水平井中阵列侧向测井响应的实时校正。