2019年  47卷  第6期

2019年总目录
2019, 47(6).
摘要:
2019-06期封面
2019, 47(6).
摘要:
专家视点
国内外干热岩压裂技术现状及发展建议
陈作, 许国庆, 蒋漫旗
2019, 47(6): 1-8. doi: 10.11911/syztjs.2019110
摘要:
干热岩是一种储量大、分布广、清洁环保的特殊地热资源,美国、法国等国家已成功开发利用干热岩来发电、取暖,我国很多地区均发育有可大规模开发利用的干热岩资源,但目前尚未得到有效开发和利用。干热岩高效开发对于调整能源结构、强化雾霾治理、应对气候挑战具有重要意义,而压裂技术能在热储层中形成复杂微裂隙系统,从而大幅度增加换热体积,是将干热岩资源转变为能源的关键。在介绍国内外干热岩压裂技术研究现状的基础上,剖析了国外干热岩主体压裂技术的特点,分析了国内干热岩开发面临的形势及压裂技术难点,提出了国内干热岩压裂技术攻关方向,即开展干热岩高温岩石力学及地应力特征、热应力作用下缝网形成机制研究,耐超高温分段/分层压裂工具研制,高温硬地层体积压裂设计方法与软件开发,裂缝长期实时监测技术研究等,以尽快形成适合我国干热岩储层特点的配套压裂技术,加快干热岩资源的开发利用进程。
钻井完井
川南海相深层页岩气钻井关键技术
刘伟, 何龙, 胡大梁, 李文生, 焦少卿
2019, 47(6): 9-14. doi: 10.11911/syztjs.2019118
摘要:
川南海相深层页岩气目的层埋藏深、地层温度和地层压力高、岩石可钻性差、优质储层薄,钻井提速与井身质量、页岩坍塌与钻井成本、控时钻进与优质储层钻遇率间的矛盾制约了其高效开发。为此,在借鉴常规页岩气开发经验的基础上,进行差异化的井身结构和井眼轨道设计,采用预弯曲动力钻具组合,优化钻井参数,试验应用垂直钻井技术和气体钻井技术,研制应用高性能水基钻井液,并优化井眼轨迹控制措施,形成了川南海相深层页岩气高效开发的钻井关键技术。该技术在川南地区27口海相深层页岩气井进行了应用,钻井周期缩短了46.0%,优质储层钻遇率达到93.17%。研究结果表明,川南海相深层页岩气钻井关键技术能解决深层页岩气井钻井过程中存在的技术难题,可为国内外类似页岩气的开发提供借鉴。
南海莺琼盆地高温高压井堵漏技术
韩成, 黄凯文, 罗鸣, 刘贤玉, 邓文彪
2019, 47(6): 15-20. doi: 10.11911/syztjs.2019081
摘要:
南海西部莺琼盆地地质条件复杂,井底温度和压力高,钻进目的层过程中井漏频发。为解决井漏问题,在分析发生井漏主要原因的基础上,提出了将耐高温刚性堵漏材料和耐高温弹性堵漏材料相结合的思路。在钻井液中添加耐高温刚性堵漏材料DXD和耐高温弹性石墨堵漏材料TXD配制成堵漏浆,DXD在诱导裂缝中架桥,TXD在压差作用下充填于诱导裂缝剩余孔隙中,防止诱导缝进一步开启扩大,封堵诱导裂缝,提高地层承压能力。室内性能评价表明,堵漏浆密度最高可达2.40 kg/L,抗温能力可达200 ℃。堵漏浆在莺琼盆地多口高温高压井进行了应用,堵漏效果较好,堵漏成功率由采用常规堵漏技术的30%左右提高到了80%以上。这表明,该堵漏浆可以封堵莺琼盆地目的层的诱导裂缝,提高地层的承压能力和堵漏成功率,解决井漏频发的问题。
莺歌海盆地高温高压气田完井技术
黄亮, 魏安超, 王尔钧, 徐靖, 张超, 冯雪松
2019, 47(6): 21-26. doi: 10.11911/syztjs.2019098
摘要:
南海莺歌海盆地F气田为高温高压气田,其高温、高压、高含CO2的特点造成井筒的完整性难以保障。为此,根据储层特点,选择了合理的完井方式;依据安全性与经济性兼顾的原则,选择了改良13Cr材质的油套管;根据气田的特点及开发要求,设计了不同井型的生产管柱及射孔管柱,选择了合适的井口采油树及井下工具,并研制了新型环空保护液,最终形成了适用于海上高温高压高含酸性气体气田开发的完井技术。F气田10余口井应用了该技术,生产过程中未出现环空带压现象。实践表明,该完井技术能有效降低井筒带压风险,为规模开发莺歌海盆地高温高压气田提供技术支持。
指向式旋转导向系统内外环转速对PDC钻头破岩效率的影响
张光伟, 高嗣土, 乔阳, 田帆
2019, 47(6): 27-33. doi: 10.11911/syztjs.2019096
摘要:
为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的定量计算方法;分析了指向式旋转导向系统内外偏心环转速对PDC钻头破岩效率的影响,得到了不同时间步长下的破岩规律。研究结果表明,抗剪强度为11 MPa、内摩擦角为22°、摩擦系数为0.2的岩石,其最佳破岩转速比在1.0左右,且指向式旋转导向系统在钻进过程中均存在稳态切削,其破岩效率与内外偏心环的转速比密切相关,随着内外偏心环转速比增大,破岩效率也相应增大,但最终趋于稳定。研究结果对提高指向式旋转导向系统的钻井效率具有一定的理论指导作用。
可再生生物合成基钻井液体系研究
解宇宁
2019, 47(6): 34-39. doi: 10.11911/syztjs.2019097
摘要:
油基钻井液普遍存在基础油难以降解、不可再生等缺点,为此,利用天然生物油脂,通过催化加氢、分子异构等合成了生物合成基础油,以该基础油和改性有机土为主,通过优选其他钻井液添加剂及加量,形成了可再生生物合成基钻井液体系。生物合成基础油是C12—C24的支链异构烷烃混合物,具有优良的安全环保性和黏温特性。室内性能评价试验结果表明,可再生生物合成基钻井液体系的高温高压滤失量低于12 mL,沉降稳定性好,破乳电压在768 V以上,96 h半致死浓度大于1 000 000 mg/L,能抗20%地层水和10%劣土的侵入,岩屑滚动回收率达到98.06%,经其污染的岩心其渗透率恢复率为83.5%~92.3%。研究结果表明,生物合成基础油具有低毒环保、可降解、可再生等优点,可再生生物合成基钻井液在乳液稳定、抗污染、润滑、抑制、储层保护、安全环保等方面均表现出良好的性能,完全能满足复杂地质条件对钻井液的需求。
南海西江油田古近系泥页岩地层防塌钻井液技术
张伟国, 狄明利, 卢运虎, 张健, 杜宣
2019, 47(6): 40-47. doi: 10.11911/syztjs.2019103
摘要:
为了解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井过程中出现的井下掉块和阻卡等问题,进行了防塌钻井液技术研究。通过地层矿物组分、理化特性和力学参数分析,明确了古近系泥页岩地层井眼失稳机理;建立了维持井壁稳定的钻井液密度与岩石黏聚力关系图版,确定了保持井壁稳定的最低岩石黏聚力;为提高泥页岩经钻井液浸泡后的强度,优选了抑制剂和封堵剂并确定了其加量,得到了新防塌钻井液配方。研究发现,钻井液滤液进入地层引起泥页岩强度降低,是该油田古近系泥页岩地层井眼失稳的主要原因;在KCl–聚合物钻井液中加入2.0%聚铵盐、0.5%纳米二氧化硅和3.0%碳酸钙配成的新防塌钻井液,泥页岩岩样在其中浸泡10 d后黏聚力可达8.8 MPa,满足预计工期内岩石内聚力大于8.7 MPa的要求。研究认为,新防塌钻井液具有较好的抑制性、封堵性和良好的防塌效果,能有效减小井径扩大率,从而解决南海西江油田古近系泥页岩地层钻井中出现的井眼失稳问题。
玛湖油田MaHW1602水平井低活度钻井液技术
郑成胜, 蓝强, 张敬辉, 李公让
2019, 47(6): 48-53. doi: 10.11911/syztjs.2019115
摘要:
玛湖油田MaHW1602井地层条件复杂,目的层三叠系百口泉组含硬质泥岩、疏松砾岩等,水平段钻进过程中易发生坍塌掉块等井下故障。由于该地区近年使用的“去磺”钻井液存在防塌性不足的问题,为此,在分析该井地层特点及钻井液难点的基础上,通过室内试验优选了活度调节剂、封堵剂和抑制剂,形成了非磺化低活度钻井液体系。室内试验结果显示,低活度钻井液封堵率超过90%,平均水活度为0.863,满足现场钻井要求。该钻井液在MaHW1602井三开井段进行了现场应用,疏松易塌井段无明显的井径扩大现象,井眼规则,平均井径扩大率6.5%,且钻进中无明显托压现象,电测、下套管顺利,未出现钻井液性能突变、下钻或开泵漏失等问题。研究与应用表明,低活度钻井液具有较好的封堵和防塌性能,能够满足玛湖油田长水平段水平井安全钻进的需求。
漏失循环条件下井筒温度预测与漏层位置判断
吴雪婷, 邹韵, 陆彦颖, 赵增义, 周城汉
2019, 47(6): 54-59. doi: 10.11911/syztjs.2019119
摘要:
针对发生井漏时井筒流体温度预测准确度低和漏层位置判断难度大的问题,在分析漏失循环条件下井筒传热规律的基础上,综合考虑热源项和变质量流动对井筒温度的影响,建立了漏失循环条件下直井井筒温度场模型,利用现场实测数据验证了模型的可靠性,分析了漏失速率和漏失层位对井筒温度分布规律的影响。数值模拟结果表明,与Chen模型相比,所建模型的温度计算结果更接近于实测温度,平均相对误差为2.1%;漏失循环条件下,漏失速率对井底流体温度的影响明显大于其对井口流体温度的影响;此外,漏失发生在上部裸眼井段时,环空流体温度梯度分布曲线上均有一个拐点,且拐点位置与漏层位置一致。研究结果表明,所建模型可以准确预测漏失循环条件下直井井筒中的温度分布,现场可根据环空温度梯度分布曲线判断漏层位置。
顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术研究
邹书强, 张红卫, 伊尔齐木, 李翔
2019, 47(6): 60-66. doi: 10.11911/syztjs.2019114
摘要:
顺北一区超深井窄间隙小尾管固井面临水泥环薄弱、注替泵压高、顶替效率低、井下温度高和高压盐水层发育等一系列技术难题,固井质量难以保证。为解决该问题,在总结前期固井施工经验的基础上,完善了井眼准备技术,优化了抗高温防气窜弹韧性水泥浆体系,开展了水泥石密封完整性研究,进行了固井流变学设计及压稳防气窜工艺优化,形成了顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术。该固井技术在现场应用3井次,固井质量良好,后期施工未发生水侵,保证了窄间隙段的长效密封性。顺北一区超深井窄间隙小尾管固井技术,不但解决了该区块的固井难题,还保障了该区块的安全、高效开发。
油气开发
基于测井资料的TIV地层水平地应力计算方法
夏宏泉, 刘畅, 李高仁, 蒋婷薇
2019, 47(6): 67-72. doi: 10.11911/syztjs.2019130
摘要:
低孔低渗地层常具有TIV各向异性特征,准确计算水平地应力对该类储层的射孔和压裂设计至关重要。为了更加准确地计算TIV地层的水平地应力,针对该类地层的低压特征,优选Bowers法求取地层孔隙压力,然后利用阵列声波测井资料求取TIV地层的岩石力学参数(垂直与水平方向上的杨氏弹性模量和泊松比);同时考虑层理面产状对水平地应力的影响,改进了传统的Sn模型,建立了TIV地层水平地应力新计算模型。用新模型计算了鄂尔多斯盆地合水地区长6、长7和长8段TIV地层的水平地应力,计算结果与实测最大、最小水平地应力的最大相对误差分别为8.70%和7.86%,低于Sn模型的相对误差。研究结果表明,新模型计算的水平地应力更符合实际地应力纵横向分布的变化规律,可为致密油储层的水力压裂设计提供更可靠的参考依据。
考虑复杂裂缝网络的致密油藏水平井体积压裂改造效果评价
李宪文, 刘顺, 陈强, 苏玉亮, 盛广龙
2019, 47(6): 73-82. doi: 10.11911/syztjs.2019126
摘要:
提高储层压裂改造效果对经济有效开发致密油藏至关重要,评价压裂改造效果需要考虑复杂裂缝网络分布特征。基于微地震数据,采用分形随机缝网生成算法反演得到了次生裂缝分布特征,考虑压裂水平井近井地带的物性变化,建立了压裂水平井多区渗流数学模型,并进行了求解。基于该模型研究了次生裂缝复杂程度对流体流动的影响,研究结果表明:次生裂缝复杂程度对整个流动阶段均有较大影响,分形维数越大,产油量越高;改造带宽越大,拟稳态窜流早期线性流、双线性流持续时间越长;次生裂缝分布的压裂改造区域是生产早中期的主力区域,其产油量贡献度也最大;实际生产过程中应尽量增大改造区域体积,并使与改造区域不相邻区域的体积最小,以提高生产井的早期产油量、最大程度地提高储层采收率。研究结果可为致密油藏体积压裂效果评价及压裂优化设计提供理论依据。
RFID智能滑套设计与试验研究
黎伟, 夏杨, 陈曦
2019, 47(6): 83-88. doi: 10.11911/syztjs.2019123
摘要:
为了解决传统水平井分段压裂技术操作复杂、无法达到全通径和压裂级数受限的问题,提出了基于RFID智能滑套的水平井分段压裂技术。在分析水平井分段压裂技术特点的基础上,研究了RFID智能滑套压裂管柱的结构和技术难点,开展了RFID智能滑套结构的方案优选、模拟分析、单元试验和室内样机试验。试验结果表明,RFID智能滑套在温度120 ℃、压差10~70 MPa工况下均能顺利开启至设定开度,RFID标签球能够控制RFID智能滑套窗口达到预设开度,且RFID通讯成功率良好。研究表明,RFID智能滑套水平井分段压裂技术能够降低水平井压裂施工成本,提高油气开发效率,为油气开发向智能化、低成本化和高效化方向发展提供技术支持,具有良好的应用前景。
连续油管打捞连续油管关键工具研究与应用
艾白布•阿不力米提, 庞德新, 王一全, 郭新维, 杨文新, 焦文夫
2019, 47(6): 89-95. doi: 10.11911/syztjs.2019117
摘要:
针对用常规管柱打捞连续油管作业效率低、风险和施工强度高等问题,在调研连续油管作业技术现状的基础上,提出了连续油管打捞连续油管的思路,针对现场技术需求研发了专用打捞工具。通过模块化结构设计,在专用打捞工具中集成了鱼顶旋转引入、鱼顶检测、鱼顶抓获及剪切等功能机构,使其能够适应连续油管打捞连续油管的工况。模拟计算和室内试验证明,专用打捞工具的性能达到了设计要求。该专用打捞工具在塔里木油田X–1井ϕ88.9 mm生产管柱内进行了13次打捞连续油管的作业,累计捞获井内严重遇卡的ϕ38.1 mm连续油管2 851.87 m,捞获率100%,作业效率是常规管柱打捞作业的4倍,验证了专用打捞工具性能的稳定性。研究结果表明,连续油管专用打捞工具能够满足打捞连续油管的要求,可提高打捞连续油管的成功率和作业效率。
压裂井组非线性渗流模型求解
黄迎松
2019, 47(6): 96-102. doi: 10.11911/syztjs.2019078
摘要:
精细描述低渗透油藏中流体流速与与压力梯度的非线性关系,是准确计算低渗透油藏压裂井组产量的基础。为此,在描述低渗透油藏非线性渗流特征的基础上,建立了低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型,该模型根据渗流特征将渗流过程分为非线性渗流阶段和拟线性渗流阶段进行计算。利用Taylor展开对非线性数学模型进行线性化处理,建立了有限差分方程组,并编制了计算机求解程序。算例分析表明:采用非线性数学模型计算出的地层中压力和饱和度的分布符合地层实际情况;五点法井网压裂井组注水井的裂缝导流能力会随着裂缝闭合而降低,注水效果变差,导致油井产量降低。研究结果表明,低渗透油藏和压裂裂缝耦合的非线性数学模型可以较准确地描述低渗透油藏中流体流速与压力梯度的非线性关系,为准确计算低渗透油藏压裂井组产量奠定基础,为低渗透油藏注水开发提供指导。
测井录井
基于X射线荧光元素录井的深层页岩气精准地质导向技术
唐诚, 王志战, 陈明, 王崇敬, 梁波, 施强
2019, 47(6): 103-110. doi: 10.11911/syztjs.2019135
摘要:
川南威荣页岩气田深层页岩气水平井钻井过程中,准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态的难度很大。为此,利用X射线荧光(XRF)元素录井数据建立了三端元图版、元素交会图版和元素三维显示图版,以及岩石密度、含气量等评价参数的定量计算模型。根据三端元图版卡取入窗前的重要标志层,利用元素交会图版指导水平井准确入窗,通过元素三维显示图版判别水平段钻头穿行状态,利用岩石密度、含气量等评价参数指导水平井井眼轨道优化,形成了基于X射线荧光元素录井的精准判识目的层及钻头穿行状态的地质导向技术。该技术在威荣页岩气田18口页岩气水平井进行了应用,靶体平均钻遇率达到98.06%。研究表明,基于X射线荧光元素录井的精准地质导向技术能够准确卡取标志层、识别钻头位置和判断钻头穿行状态,提高优质储层的钻遇率。
基于声波时差数据波动性识别异常压实地层的方法
席鹏飞, 杨明合, 郭王恒, 石建刚
2019, 47(6): 111-115. doi: 10.11911/syztjs.2019136
摘要:
受地层岩性等因素影响,声波时差数据会出现波动,从而影响利用声波时差识别异常压实地层的精度。为此,依据正常压实泥岩段地层声波时差与井深的关系,采用了密度聚类法剔除无效数据点,并应用小波理论及概率分析方法分析了正常压实地层声波时差数据的波动性。研究发现:密度聚类法能有效去除异常数据点,对于正常压实地层声波时差数据波动性的描述,一次小波分解即可满足要求;分布拟合检验表明,声波时差数据的波动性符合tLocation-Scale概率分布;通过构建异常压实地层的概率计算公式,可定量识别异常压实地层。计算结果表明,通过计算声波时差波动概率能定量识别异常压实地层,提高识别异常压实地层的精度,避免分析的盲目性、随意性。对于其他基于泥页岩正常压实曲线的常规测井资料,均可采用该方法进行分析。
近钻头随钻伽马成像快速正弦曲线拟合方法
郑奕挺, 方方, 吴金平, 钱德儒, 张卫
2019, 47(6): 116-122. doi: 10.11911/syztjs.2019101
摘要:
针对现有随钻测井数据传输速率较低的问题和井下实时获取伽马成像图的需求,模拟分析了近钻头伽马成像测井仪器穿过倾斜界面进入高放射性泥岩层的扇区成像特征,提出了基于扇区伽马成像图的快速正弦曲线拟合方法。设计了近钻头伽马成像测井中的快速正弦曲线拟合固件算法,将最小二乘估计算法和三参数正弦拟合相结合,提取得到正弦曲线的幅度、频率、相位和直流分量等4个参数,为拟合反演形成多扇区伽马成像图提供数据。利用快速正弦曲线拟合方法,测试了用标准岩样构造分层倾斜地层模拟井眼采集的伽马数据,实现了多扇区伽马成像测量值的拟合,且拟合误差较小。研究结果表明,拟合反演得到的8扇区伽马成像图的正弦曲线特征明显,能够准确反映倾斜地层界面信息,验证了快速正弦曲线拟合方法的可行性和正确性。