石油钻探技术

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2018年第6期封面

2018, 46(6)

摘要(7970) [PDF 7361KB](29)

摘要:

2018年第6期目录

2018, 46(6)

摘要(7598) [PDF 350KB](23)

摘要:

低油价下石油工程技术创新特点及发展方向

王敏生, 光新军, 皮光林, 闫娜, 耿黎东

2018, 46(6): 1-8. doi: 10.11911/syztjs.2018133

摘要(8110) 全文 (187) [PDF 997KB](111)

摘要:
在油价持续低位震荡时期，石油行业面临巨大的困难和挑战，通过石油工程技术创新来实现降本增效已成为行业共识。在此背景下，各国际石油公司大力推进技术创新管理转型，科技创新和技术发展呈现出了一些新的特点和新的动向，值得我国学习和借鉴。在分析石油工程技术创新的行业背景的基础上，研究了国外石油工程技术创新特点，认为技术创新战略由项目驱动和战略驱动向价值驱动转变，跨界合作成为一种新业态，技术服务模式更加重视一体化，技术创新活动更加重视降本增效的实用技术。结合我国油气勘探开发现状及挑战，指出了智能化钻井完井技术、一趟钻钻井技术、高温高压钻井完井技术、复杂井型钻井完井技术、精细化储层改造技术和系统集成解决方案等技术发展方向；并认为，围绕这些技术发展方向涉及的关键技术进行研究，尽快形成适用于我国的石油工程降本增效技术系列，对于我国油气资源的有效动用和经济开发具有重要意义。

四川盆地外缘常压页岩气水平井低成本钻井技术探讨

陈安明, 龙志平, 周玉仓, 王彦祺, 彭兴, 曹华庆

2018, 46(6): 9-14. doi: 10.11911/syztjs.2018127

摘要(8053) 全文 (155) [PDF 930KB](98)

摘要:
四川盆地外缘页岩气储层压力系数为0.90~1.20，属于常压页岩气储层，采用高压页岩气钻井技术进行开发，开发成本高。在分析常压页岩气与高压页岩气钻井差异的基础上，分别从井身结构、井眼轨道设计、井眼轨迹控制、钻井液和固井工艺等方面探讨了降低钻井成本的技术措施，提出将三开井身结构优化为二开井身结构，采用"双二维"模型设计井眼轨道、利用旋转导向技术控制二开井眼轨迹、使用低油水比油基钻井液和优化生产套管水泥返高等降低钻井成本的配套技术和措施，以期为实现四川盆地外缘常压页岩气的经济有效开发提供技术支撑。

河道沉积环境下可视化精准导航钻井技术

王卫, 王明方, 李永杰, 王佳琦

2018, 46(6): 15-19. doi: 10.11911/syztjs.2018114

摘要(7853) 全文 (93) [PDF 1035KB](28)

摘要:
河道沉积地层由于受河流冲刷的影响，地层沉积分布不均，砂体变化大，造成钻井定向施工困难，为此开展了井下可视化精准导航钻井技术研究。采用以多井测井细分层为垂向地层约束、以地震层面为横向约束的井周地层反演技术，构建了井周地层可视化模型，并以待钻井方位为基础，提取模型垂向剖面，形成地层钻井导航模型，支撑钻井快速准确钻达目标层位。可视化精准导航钻井技术在杭锦旗JPH-X井进行了现场试验，通过对比构建的导航模型与前期二开实际钻遇地层，发现所建导航模型与实际数据完全一致，表明所建导航模型准确；基于该模型进行了三开钻井侧钻位置确定及钻井施工导航，顺利完成了水平段施工，砂岩钻遇率达到了100%。井下可视化精准导航钻井技术为河道沉积地层优快钻井施工提供了新的技术手段。

无安全压力窗口裂缝性地层五步压回法压井方法

滕学清, 孙宝江, 张耀明, 王志远, 刘洪涛, 吕开河

2018, 46(6): 20-25. doi: 10.11911/syztjs.2018157

摘要(8108) 全文 (246) [PDF 1049KB](79)

摘要:
采用常规压井方法处理无安全压力窗口裂缝性地层气侵时存在一压即漏、漏完仍喷的问题，为解决该问题，基于安全控制井筒压力并重建安全压力窗口的指导思想，提出了五步压回法压井方法。介绍了五步压回法压井的基本原理和挤压转向、平稳压回、逐步刹车、吊灌稳压和堵漏承压5个步骤，给出了压井液排量、漏失压差、井口套压和安全压力窗口等关键参数的计算方法。五步压回法压井方法自2006年开始在塔里木油田推广应用以来，控制了1 138井次溢流和38次井控险情，大大提高了压井成功率。研究结果表明，五步压回法压井方法能有效控制井筒压力，实现喷漏同存裂缝性地层的安全钻进。

裂缝性地层溢流侵入动态规律研究

何世明, 刘森, 赵转玲, 汤明, 李恒, 邓富元

2018, 46(6): 26-32. doi: 10.11911/syztjs.2018137

摘要(8435) 全文 (196) [PDF 1245KB](46)

摘要:
在裂缝性地层钻井过程中，钻遇高压裂缝会出现比较严重的溢流，现有溢流机理模型多根据渗透性地层渗流理论建立，不适用于裂缝性地层，需要对自然条件下气体从裂缝流动至井筒的过程进行研究。分别基于赫兹弹性接触理论和二项式渗流理论，建立了裂缝微观闭合模型和裂缝气体流动模型，并以裂缝压力为结合点对两个模型进行了耦合，联立形成了考虑裂缝闭合条件的单条裂缝欠平衡溢流侵入模型。采用有限差分法对模型进行了数值求解，得到了考虑/不考虑闭合情况下裂缝几何形态（开度、半径）及压差对溢流规律的影响。模拟结果显示，相较于未考虑裂缝闭合情况的模型，由考虑裂缝闭合情况的模型得到的裂缝压降明显减缓，溢流持续时间变长，溢流速率变快，溢流总量更多。研究结果表明，相比于传统渗透性地层，裂缝性地层的溢流更加剧烈。

从典型井喷案例谈一次循环法压井工艺

张桂林

2018, 46(6): 33-38. doi: 10.11911/syztjs.2018131

摘要(8213) 全文 (95) [PDF 978KB](63)

摘要:
一次循环法压井方法（即工程师法、等待加重法）是常规压井方法，但在应用中常因套压控制不当等原因，导致压井失败。以元坝272-1H井和清溪1井压井作业为例，分析认为对井内压力平衡问题认识不到位、套压控制不当、压井排量不合理等是导致一次循环法压井失败的主要原因，并以井内压力平衡控制为基础，给出了环空仍然有钻井液和环空喷空2种情况下的一次循环法压井参数计算方法与压井工艺，该压井工艺在HF203井井喷压井中进行了成功应用。研究与应用表明，基于井内压力平衡的一次循环法压井工艺，对于能够正常循环的溢流井喷，具有非常好的可操作性，能够实现快速压井成功。

榆林气田标志层法和沉积旋回法水平井导向技术

赵宏波, 季伟, 王冲, 李兴宝, 陈国飞

2018, 46(6): 39-46. doi: 10.11911/syztjs.2018113

摘要(7986) 全文 (114) [PDF 1165KB](26)

摘要:
针对鄂尔多斯盆地榆林气田水平井钻进山2³砂体时存在的入窗困难和入窗后井眼偏离气层段穿行等难题，分析了该气田30多口井的沉积层序和山2³砂体沉积韵律，发现山2段发育3套距山2³砂体厚度稳定的煤系地层，山2³砂体由多个正韵律单砂体在垂向上叠加而成。因此，将煤系地层作为标志层预测山2³砂体顶界垂深，形成了标志层法水平井入窗导向技术；将山2³砂体沉积旋回特征与钻时、岩屑、气测值和随钻伽马变化特征结合，形成了沉积旋回法水平段穿行导向技术。该技术在YuH1井和YuH2井进行了应用，砂岩钻遇率分别达到了98.2%和95.6%。标志层法和沉积旋回法水平井导向技术为水平井准确入窗和提高砂岩钻遇率提供了高效的地质导向方法。

深井抗高温泡沫钻井液技术研究与现场试验

明玉广, 蓝强, 李卉, 刘振东, 卜凡康

2018, 46(6): 47-53. doi: 10.11911/syztjs.2018139

摘要(8286) 全文 (172) [PDF 995KB](36)

摘要:
常规泡沫钻井液在深部地层高温条件下存在稳定性差、抗压能力弱以及携岩能力差等问题，同时在钻遇油层时容易消泡，为解决该问题，研究了深井抗高温泡沫钻井液。通过研制关键处理剂FPTO-1（发泡剂）、WPTO-1（稳泡剂）和YZTO-1（页岩抑制剂），并对其加量进行优选，形成了6组深井抗高温泡沫钻井液配方；通过室内性能试验，从抗高温、抗原油污染、抑制性和抗高压性能方面综合评价，优选了钻井液配方。室内试验表明，深井抗高温泡沫钻井液可抗温150℃、抗油30%、抗压28 MPa。该钻井液在哈深2井三开3 837.00~5 173.50 m井段进行了现场试验，结果显示，在温度达到137℃时该钻井液性能依然稳定，并具有良好的携岩能力。研究结果表明，深井抗高温泡沫钻井液突破了常规泡沫钻井液应用井深的极限，且综合性能优良，具有现场应用价值。

基于纳米流控系统的超弹套管保护套结构原理与性能试验

章娅菲, 祁珊珊, 窦益华

2018, 46(6): 54-58. doi: 10.11911/syztjs.2018156

摘要(7909) 全文 (62) [PDF 978KB](25)

摘要:
针对套管承受非均匀载荷及压力温度变化引起的气窜问题，利用纳米流控能量吸收/转换系统所具有的独特的温变压变特性，提出了在套管外包覆超弹套管保护套的方法，介绍了超弹套管保护套的结构和原理，并通过压力-体积试验和温变试验测试了MFI型沸石-水流控系统的性能。压力-体积试验发现，MFI型沸石-水流控系统中的功能流体（水）随外界压力与温度的变化自发流入或流出纳米多孔介质的孔道，通过体积变化平衡外压或温度的变化，降低套管失效概率与气窜风险。温变试验发现，当温度在30~75℃之间变化时，该套管保护套的压力阈值随温度升高而降低，其形变能力随温度升高而增强，具有优异的温变工作特性。研究表明，套管外包覆合适超弹套管保护套，利用其温度和压力变化下良好的变形协调能力，可有效解决复杂工况下套管外气窜的问题。

动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析

刘建华, 佀洁茹, 耿艳峰, 张卫, 王伟亮, 王凯

2018, 46(6): 59-64. doi: 10.11911/syztjs.2018135

摘要(7923) 全文 (136) [PDF 1087KB](111)

摘要:
为了开发高性能的旋转导向钻井工具系统，进行了动态指向式旋转导向钻井工具测控系统设计与性能分析。在自行设计的动态指向式旋转导向钻井工具原理样机的基础上，设计了测控系统，分析了其关键技术；通过模拟实际钻井工况，测试分析了测控方案的可行性，检验了测量信号处理与控制算法的有效性。测试结果表明，应用互补滤波算法，能够将工具面角动态测量波动降低84%；采用永磁同步电机电流环、电机转速环、稳定平台对地转速环和稳定平台位置环的四环控制系统，除满足导向钻井的性能指标外，在粘滑度为200%工况下，还可以将系统工具面角波动控制在±5°范围内。研究结果表明，互补滤波算法能够有效提高工具面角的动态测量精度，四环控制系统能够实现工具面角的快速稳定控制，测控性能指标能够满足钻井工程技术要求。

渤海油田稠油水平井防砂筛管耐温能力的确定

于法浩, 蒋召平, 白健华, 刘义刚, 孟祥海

2018, 46(6): 65-70. doi: 10.11911/syztjs.2018010

摘要(7894) 全文 (120) [PDF 1040KB](38)

摘要:
渤海油田热采水平井防砂筛管选型时参考的耐温能力未考虑井况的影响，导致部分热采水平井选用的防砂筛管不能满足注热要求而发生破坏。为此，在分析稠油热采水平井防砂筛管注热时受力的基础上，综合考虑弯曲应力与热应力对防砂筛管破坏的影响，给出了稠油热采水平井防砂筛管耐温能力的数值模拟计算方法。利用该方法计算了渤海油田6口热采水平井防砂筛管的耐温能力，分析了单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管的耐温能力降低幅度。研究发现：考虑弯曲应力计算出的耐温能力与现场实际较吻合；单位狗腿严重度下星孔、金属网布和桥式复合3种防砂筛管耐温能力降低6~16℃；单位狗腿严重度下防砂筛管耐温能力的降低幅度随防砂筛管径向尺寸增大而增大；防砂筛管基管钢级越高，耐温能力降低幅度越小，且钢级对耐温能力降低幅度的影响程度大于径向尺寸；TP110H和BG110H钢级的金属网布或桥式复合防砂筛管具有较高的耐温能力，能满足渤海油田热采水平井的注热要求。研究结果表明，稠油热采水平井选择防砂筛管时，应考虑弯曲应力对防砂筛管耐温能力的影响，否则会导致防砂失效，影响稠油热采开发效果。

新疆风城油田SAGD井挤液扩容效果影响因素评价

林伯韬, 金衍

2018, 46(6): 71-76. doi: 10.11911/syztjs.2018109

摘要(7997) 全文 (96) [PDF 1053KB](17)

摘要:
新疆风城油田陆相稠油油藏主要采用蒸汽辅助重力泄油（SAGD）方式开采，但由于储层非均质性强、渗透率低，导致SAGD井预热周期长，使得蒸汽成本高，产出液处理困难，为此，提出了SAGD井挤液扩容储层改造技术和改造效果预测方法，分析了岩石物理性质、油藏几何参数和挤液施工排量等3类因素对扩容效果（表征为连通系数）的影响；并在这3类因素作用的92个有限元算例的基础上，建立了快速预测SAGD井挤液扩容连通系数的快速分析图版。风城油田3口SAGD井应用图版预测了连通系数，结果表明，预热周期的缩短幅度与连通系数呈较好的正相关性。研究认为，连通系数预测图版为现场施工时优化挤液压力和排量、进一步缩短SAGD井的预热周期提供了一种高效快捷的评价方法。

超低渗透油藏CO₂吞吐利用率实验研究

钱坤, 杨胜来, 马轩, 窦洪恩, 黄宇

2018, 46(6): 77-81. doi: 10.11911/syztjs.2018147

摘要(8009) 全文 (85) [PDF 1019KB](29)

摘要:
CO₂吞吐技术是开发特低渗透、超低渗透油藏的有效方式，但吞吐过程中CO₂的利用率如何亟待研究。利用长庆油田某超低渗透油藏天然岩心进行了室内CO₂吞吐物理模拟实验，分析了不同注入压力下CO₂吞吐的采收率规律和CO₂利用率。研究发现，CO₂吞吐的累计采收率随着注入压力的升高而增大，并逐渐减缓；CO₂利用率随着吞吐轮次的增加明显降低，前4轮CO₂吞吐中CO₂的利用率较高；提高CO₂注入压力使CO₂-原油体系达到近混相或者混相状态，不仅能够获得更高的采收率，而且不会显著增加CO₂气源方面的成本。研究结果表明，油田应用CO₂吞吐技术时采用近混相或者混相方式进行4个轮次的吞吐，能够取得较好的开发效果和经济效益。

压实与嵌入作用下压裂裂缝导流能力模型建立与影响因素分析

陈冬, 王楠哲, 叶智慧, 张佳亮

2018, 46(6): 82-89. doi: 10.11911/syztjs.2018148

摘要(7763) 全文 (112) [PDF 1251KB](23)

摘要:
为了研究支撑剂压实与嵌入双重作用下压裂裂缝导流能力的变化规律，基于孔隙压缩性理论与固体接触理论，建立了考虑压实与嵌入双重作用的压裂裂缝导流能力模型，利用建立的模型对前人的压裂裂缝导流能力实验数据进行了拟合，并对模型参数分布规律及其影响因素进行了讨论分析。研究发现，该模型可以较好地描述压实与嵌入双重作用下压裂裂缝导流能力的变化规律；支撑剂充填层初始孔隙体积压缩系数体现了支撑剂充填层孔隙的压缩性，其值越大，压裂裂缝导流能力变化越大；支撑剂充填层初始孔隙体积压缩系数变化率的绝对值越大，压缩系数变化越大。研究认为，压实与嵌入双重作用下压裂裂缝导流能力模型可以预测压裂裂缝导流能力及其变化规律。

自悬浮支撑剂的性能评价与现场应用

董林芳, 陈新阳

2018, 46(6): 90-94. doi: 10.11911/syztjs.2018144

摘要(7970) 全文 (109) [PDF 930KB](49)

摘要:
为解决常规压裂液存在的压裂施工配液流程复杂、冻胶残渣对地层伤害大的问题，以陶粒砂、速溶液体改造剂和高分子聚合物为原料制备了自悬浮支撑剂，对其综合性能进行了室内试验评价，并研究形成了自悬浮支撑剂施工工艺。通过室内评价试验可知，自悬浮支撑剂悬浮形成时间短，具有良好的悬浮稳定性能、耐温耐剪切性能、破胶性能和低伤害特性。自悬浮支撑剂在5口井的清水压裂中进行了现场应用，简化了压裂施工流程，施工成功率100%。其中，X-1井压裂施工顺利，压裂后的日产油量是采用常规压裂液的邻井X-2井的2倍多，增产效果显著。室内试验与现场应用结果表明，自悬浮支撑剂能够达到简化施工流程、降低对储层的伤害和提高油气产量的目的，具有良好的推广应用前景。

分流式掺稀混配器的研制及性能试验

任向海, 朱莲花, 张园, 彭振华, 丁雯

2018, 46(6): 95-99. doi: 10.11911/syztjs.2018105

摘要(7685) 全文 (55) [PDF 1006KB](17)

摘要:
针对塔河油田现有掺稀降黏工艺中稀油与稠油由同一吸入口进入，两者互相干扰致使掺混不均从而堵塞油管的问题，设计了一种将稀油吸入口与稠油吸入口分开的分流式掺稀混配器。借鉴前人的混配效果评价方法，利用数值模拟方法分析了分流式掺稀混配器稀油吸入口直径、孔眼层数、开孔角度对混配效果的影响，根据模拟结果优化了分流式掺稀混配器的结构参数，最佳结构参数为稀油吸入口直径8.0 mm，沿轴向4层排布，开孔角度33°。分流式掺稀混配器的性能室内试验结果发现，稀油和稠油经过分流式掺稀混配器后，其混合均匀程度较高。研究结果表明，分流式掺稀混配器可以提高稀油与稠油的混合均匀程度，解决了因稀油和稠油掺混不均而堵塞油管的问题。

机械式双定位块套管接箍定位器的设计与现场试验

彭振华, 张园, 丁雯, 吴超, 孙秉宇

2018, 46(6): 100-104. doi: 10.11911/syztjs.2018136

摘要(7847) 全文 (89) [PDF 988KB](44)

摘要:
连续油管入井过程中存在预弯曲、受力易伸缩的问题，无法满足连续油管压裂中对目的层高精度定位的要求，为此，设计了机械式双定位块套管接箍定位器。在分析现有套管接箍定位器优缺点的基础上，设计了机械式双定位块套管接箍定位器的结构，对该定位器入井过程中5种情况下的受力进行了分析，揭示了其工作原理——利用大钩载荷的变化与测井数据，找准定位块经过套管接箍时管柱下放力的2次波动，实现精确定位。利用ADAMS软件对该定位器进行了动力学数值模拟，分析了定位块角度、弹簧刚度、定位块高度差对该定位器产生的力学波动幅度的影响。模拟分析发现，定位块角度、弹簧刚度与该定位器产生的力学波动幅度成正比，而定位块高度差对该定位器产生的力学波动幅度影响较小。根据模拟结果，优选定位块角度为65°、弹簧刚度为220 N/mm。该定位器在塔河油田X井的现场试验结果发现，可以将因振动、固体颗粒等引起的干扰波动与经过套管接箍所产生的力学波动区分开来，从而有效避免误判。研究认为，机械式双定位块套管接箍定位器定位精度高，能有效解决连续油管入井过程中对目的层定位不准的问题。

排液采气涡流工具结构参数优化实验研究

周朝, 吴晓东, 张同义, 赵旭

2018, 46(6): 105-110. doi: 10.11911/syztjs.2018142

摘要(7882) 全文 (84) [PDF 1030KB](33)

摘要:
目前对涡流排液采气的机理认识不清，且鲜有分析涡流工具结构参数对排液效果的影响方面的研究报道，无法有效指导现场应用。为此，基于相似原理建立了涡流排液采气物理模拟实验装置，测试了安装不同涡流工具后的井筒压降和流量，分析了涡流工具螺旋流道宽度、流道两侧密封性和螺旋角对排液效果的影响；选取了排液最优的涡流工具并测试了临界携液流量；同时，根据两相流体动力学理论建立了最优螺旋角理论模型。实验发现：涡流工具螺旋流道两侧有效密封、并在井筒压降较小的前提下，缩小螺旋流道的流动截面可以提高涡流工具的排液效果；实验最优螺旋角为45°，与理论模型计算结果吻合较好；使用优化后的涡流工具井筒压降降幅约为9.6%，排液量约提高12.4%，临界携液流量约降低20%。研究结果表明，优化后的涡流工具增强了排液能力，最优螺旋角理论模型结果可靠，可为涡流工具设计和现场应用提供理论指导。

激光技术在录井工程中的应用进展及展望

张新华, 佘明军, 王舒, 夏杰

2018, 46(6): 111-117. doi: 10.11911/syztjs.2018146

摘要(7857) 全文 (89) [PDF 979KB](50)

摘要:
为实现在录井现场对岩性和油气快速、自动识别以及对孔隙快速分析成像，引入了激光技术。从激光技术在实现岩性、油气检测和孔隙成像中的关键因素着手，对激光器选择、发射波长选取、拉曼效应放大和重组分拉曼光谱分离等方面进行了适应性技术研究，形成了激光诱导击穿光谱岩性识别技术、激光扫描共聚焦储集性能评价技术和拉曼激光油气实时评价技术。应用表明，利用激光技术检测岩性平均符合率达88.0%，孔隙度分析最大误差7.9%，气体组分检测分辨率达百万分之一，与同类录井技术相比具有分析快速、数据准确和操作简便等优点。研究认为，通过激光技术在录井现场的适应性研究，增强了录井工程在岩性和油气快速识别、孔隙结构分析等方面的能力，为智能录井提供了一种新的技术手段。

有保护时隙的高效PPM钻井液脉冲信号编码

胡永建

2018, 46(6): 118-122. doi: 10.11911/syztjs.2018145

摘要(7893) 全文 (78) [PDF 1005KB](22)

摘要:
为了提高井下数据的传输速率，降低电池能耗和脉冲发生器动作频次，需要研究并选择具有高编码效率和节电效率的钻井液脉冲信号编码方法。为此，选择具有较高节电效率的脉冲位置调制（PPM）编码方法，分别计算了有不同数量保护时隙的多脉冲位置调制（MPPM）与差分脉冲位置调制（DPPM）的编码效率和节电效率。计算结果表明：MPPM的编码效率随着待编码信息位数增加而升高，而DPPM编码信息位数可以取定值来实现组合编码；在待编码信息位数较少的情况下，DPPM编码、译码算法更易实现，有更高的编码效率及节电效率，在保护时隙数量为2时，DPPM编码效率可达46.2%，节电效率可达84.6%。研究结果表明，有保护时隙的DPPM编码具有较高的编码效率及节电效率，其编码映射方法更简单，是适合钻井液脉冲信号的高效编码方法。

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