2021年  49卷  第1期

封面
2021-01期封面
2021, 49(1): 0-0.
摘要:
目录
2021-01期目录
2021, 49(1): 1-2.
摘要:
专家视点
中国石化石油工程技术新进展与发展建议
路保平
2021, 49(1): 1-10. doi: 10.11911/syztjs.2021001
摘要:
“十三五”以来,中国石化针对深层特深层油气、致密气和非常规油气高效勘探开发中的关键技术难题,持续加大科技攻关力度,突破了一批制约油气勘探开发的技术瓶颈,研发了一批高端技术装备、井下工具仪器和作业流体,形成了优快钻井完井、高温高精度测控、精细录井和高效储层改造等技术系列,促进了顺北油气田、涪陵页岩气田的高效勘探与效益开发, 为老油田和致密气田增储稳产提供了强有力的技术保障。但是,目前中国石化石油工程技术装备在作业效率、技术指标、综合成本等方面与国外先进水平相比还存在较大差距,因此在“十四五”期间,必须大力实施创新驱动战略,大力提升自主创新能力,突破钻井完井、测录井及储层改造等专业的关键核心技术,尽快提升石油工程技术装备水平,为中国石化稳油增气降本提供技术支撑。
钻井完井
塔里木博孜区块超深井自动垂直钻井难点与技术对策
滕学清, 刘洪涛, 李宁, 王天博, 汝大军, 董仁
2021, 49(1): 11-15. doi: 10.11911/syztjs.2020113
摘要:
塔里木盆地博孜区块属于典型的山前高陡构造,地层倾角大、自然造斜能力强、防斜打直难,采用常规的防斜打直技术难以保证井斜控制效果。为此,分析了自动垂直钻井技术在博孜区块超深井的应用难点,针对博孜区块上部砾岩地层的井下钻具振动大、防斜打直难等情况,开展了减振优化、超深井信号传输和防斜打直工艺优化等方面的技术研究。BZ1501井一开198~417及565~1 000 m井段应用了自动垂直钻井系统,两趟钻累计工作循环时间281 h,平均机械钻速2.43 m/h,井斜角0.2°,与该井应用常规钟摆钻具组合及BZ18井应用自动垂直钻井系统相比,工作寿命长,机械钻速快,井斜控制效果好。现场应用表明,超深井防斜打直钻井技术在塔里木博孜区块的钻井提速效果较好,可以在该区块推广应用。
克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井关键技术
殷召海, 李国强, 王海, 丁永亮, 王雲, 刘长柱
2021, 49(1): 16-21. doi: 10.11911/syztjs.2020130
摘要:
克拉苏构造带博孜1区块复杂超深井钻井完井存在上部巨厚砾岩层钻速低、钻井周期长、固井质量差、钻井安全风险高等技术难点。为解决这些技术难点,结合区域地质特征,通过理论分析优化了井身结构,优选了系列钻井提速技术、提出了组合式盐底卡层技术,制定了一系列防漏堵漏技术措施和固井技术措施,形成了克拉苏构造博孜1区块超深井钻井完井关键技术。该技术在B1103井等4口井进行了现场试验,与未应用该技术的邻井相比,机械钻速提高了34.4%,钻井周期缩短了131 d,完井周期缩短了141 d,取得了良好的提速效果。这表明,该技术能够解决博孜1区块超深井钻井完井存在的技术难点,满足博孜1区块安全高效钻井完井的需求,可以在该区块推广应用。
苏里格南区块小井眼钻井关键技术
杨静, 涂福洪, 霍如军, 陶瑞东, 尚子博, 郭亮
2021, 49(1): 22-27. doi: 10.11911/syztjs.2020082
摘要:
针对苏里格南区块小井眼钻井存在的钻头选型困难、井眼轨迹控制难度大、电测遇阻频繁、井漏严重和钻井速度慢等技术难点,开展了PDC钻头优化、螺杆钻具改进、钻具组合优选、井眼轨迹控制、钻井液体系优选和井下故障防控等关键技术研究,形成了苏里格南区块小井眼钻井关键技术,并在80余口井进行了现场应用。应用结果表明:改进后的PDC钻头性能稳定,机械钻速高,6口井钻井周期在10 d以内;优选的钻具组合和螺杆钻具能实现了二开“两趟钻”的提速要求;采取调控钻井液密度、降低压耗和预加随钻堵漏材料等措施钻穿易漏层,防漏堵漏效果显著;优化钻井液性能,提高了电测一次成功率。苏里格南区块小井眼钻井关键技术为该区块小井眼安全高效钻井提供了技术支撑。
塔里木油田防漏堵漏技术进展与发展建议
王涛, 刘锋报, 罗威, 晏智航, 陆海瑛, 郭斌
2021, 49(1): 28-33. doi: 10.11911/syztjs.2020080
摘要:
针对塔里木油田复杂地质条件下的井漏问题,结合地层特征分析了该油田的井漏类型,总结了该油田防漏堵漏技术发展历程及取得的技术成果。分析可知,塔里木油田漏失类型包括孔隙性漏失、裂缝性漏失和溶洞型漏失,但以裂缝性和缝洞型漏失为主。该油田的防漏堵漏技术发展经历了基础体系建立阶段和特色技术发展完善阶段,形成了油基钻井液防漏堵漏、高强度承压堵漏、高压盐水层防漏堵漏和缝洞型漏失堵漏等技术。通过分析梳理,明确了塔里木油田防漏堵漏技术现状和依然存在的漏失难题,确定了攻关方向,提出了加强地层预测、研发或引进新型堵漏技术、丰富工程技术手段和开发大数据堵漏软件等技术发展建议。
川西地区油基钻井液井壁强化技术
王星媛, 陆灯云, 袁志平
2021, 49(1): 34-40. doi: 10.11911/syztjs.2020116
摘要:
钻进川西地区深部地层时,井漏、井眼垮塌和卡钻问题频发,如采用油基钻井液钻进,则不易形成厚滤饼且滤饼致密性差,井筒压力穿透能力强。针对该问题,根据钻井液成膜机理,采用核壳结构设计,以苯乙烯、丙烯酸酯类等为原料,合成了一种适用于该地区深井钻井中地层温度≤150 ℃中部层位的致密膜护壁剂CQ-NFF;根据风险地层的地质特性、工程特性分析结果和d90规则,选用超细碳酸钙、弹性石墨、高强度树脂和高分散纤维复配形成了内充填封堵剂。采用扫描电镜分析了钻井液的成膜机理及形貌,通过高温高压滤失、高温渗透失水、高温渗透失油试验评价了钻井液的成膜效应,通过高温高压砂床滤失试验评价了充填材料的承压封堵能力。结果表明,CQ-NFF可在油包水乳状液和油基钻井液中形成致密薄膜,并有效吸附在滤饼表面,薄膜承压封堵能力达到2.0 MPa;将内填充封堵剂加入油基钻井液后,内滤饼的承压能力可提高至3.5 MPa以上。以上述处理剂为核心的川西地区油基钻井液井壁强化技术,在双探6井和中江2井进行了现场试验,深层井漏、井眼垮塌、卡钻等井下故障时间大幅缩短,试验效果显著。
伊拉克哈法亚油田Mishrif组碳酸盐岩储层防漏堵漏技术
谢春来, 胡清富, 张凤臣, 白忠卫, 尹传铭, 司小东
2021, 49(1): 41-46. doi: 10.11911/syztjs.2020125
摘要:
为了解决哈法亚油田Mishrif组碳酸盐岩裂缝溶洞型储层钻进过程中钻井液漏失严重的问题,根据该油田的地质和地层特征,分析了裂缝类型、漏失因素和漏失程度,根据目标区域漏失速率统计结果,结合现场实际,进行了漏失类型区域划分;针对不同漏失类型区域优选堵漏材料和堵漏浆配方,形成了渗漏区、部分漏失区的防漏堵漏技术,恶性漏失区、完全漏失区的综合治理技术。2019年以来,Mishrif组碳酸盐岩储层防漏堵漏技术在21口定向井进行了应用,与前3年未用该技术时的平均水平相比,每口井平均漏失量由472 m3降至29 m3,复杂时率降低12.5%,钻井周期缩短8.5%,取得了良好的现场应用效果。Mishrif组碳酸盐岩储层防漏堵漏技术为解决其他区块碳酸盐岩裂缝溶洞型储层钻井漏失难题提供了技术途径。
延川南深部煤层气井防漏堵漏技术
彭兴, 周玉仓, 朱智超, 王军锋
2021, 49(1): 47-52. doi: 10.11911/syztjs.2020133
摘要:
延川南区块深部煤层气资源丰富,但钻井过程中漏失严重。为了降低漏失发生频次及其造成的经济损失,保证该区块煤层气井安全高效成井,在分析该区块地质特征和漏失机理的基础上,研究形成了由随钻堵漏钻井液和承压堵漏工艺组成的煤层气井防漏堵漏技术。延川南区块上部地层孔隙发育,以孔隙型渗漏为主,采用加入5%复合堵漏材料的随钻堵漏钻井液进行防漏堵漏;下部地层天然裂缝发育,以裂缝性漏失为主,采用加入7%复合堵漏材料的随钻堵漏钻井液进行防漏堵漏;对于储层段等裂缝易扩展的地层,采用加入10%复合堵漏材料的随钻堵漏钻井液进行堵漏。针对煤层气井无防喷器或封井器无法实施承压堵漏的问题,研制了井口简易胶塞封隔器,形成了煤层气井承压堵漏工艺。延川南区块深部煤层气井应用防漏堵漏技术后,漏失率由41.53%降至23.07%,处理漏失的时间也大幅缩短。现场应用表明,煤层气井防漏堵漏技术可降低延川南区块深部煤层气井的漏失率,缩短钻井周期,降低钻井成本,提高该区块煤层气的开发效益。
基于相变蓄热原理的深井钻井液降温实验研究
刘均一, 陈二丁, 李光泉, 袁丽
2021, 49(1): 53-58. doi: 10.11911/syztjs.2020131
摘要:
针对深部油气钻探开发中钻井液、井下仪器抗高温稳定性较差的问题,首次将相变材料应用于钻井液中,开展了基于相变蓄热原理的深井钻井液降温实验研究。在评价相变材料热物性的基础上,分析了相变材料的蓄热控温特性;对比评价了相变材料对钻井液流变滤失性能的影响;采用自制的钻井液循环模拟实验装置,测试了钻井液降温性能实验曲线。结果表明,1#—3#相变材料的相变温度为120~145 ℃,相变潜热为90.3~280.6 J/g;2#相变材料的相变潜热最大,相变蓄热特性最优,其与钻井液的配伍性能良好,加量达12%时钻井液的黏度、切力和滤失量基本不变,钻井液循环温度约可降低20 ℃,且具有良好的重复利用价值。研究结果表明,利用相变材料的“相变蓄热原理”可以降低钻井液的循环温度,为深井高温钻井液降温提供了新的技术思路。
基于石墨烯修饰的超低渗透成膜剂制备及性能评价
王伟吉
2021, 49(1): 59-66. doi: 10.11911/syztjs.2020104
摘要:
为阻止钻井液滤液进入地层,维持井壁稳定、保护储层,采用改进的Hummers方法对石墨烯表面进行活化处理,引入羧基、羟基、环氧基等活性基团,与优选的单体在活化石墨烯表面接枝聚合,制备了一种基于石墨烯修饰的超低渗透成膜剂SMSL。采用红外光谱仪、元素分析仪、原子力显微镜、同步热分析仪等分析了超低渗透成膜剂SMSL的分子结构、微观形貌特征及其分散状态。采用压力传递试验、岩石自渗吸试验和电镜扫描等评价了超低渗透成膜剂SMS的致密成膜封堵特性,并评价了超低渗透成膜剂SMSL与水基钻井液的配伍性。评价结果表明,超低渗透成膜剂SMSL的分子结构达到了设计要求,可显著降低岩石的压力传递及自渗吸作用,与高效聚合物成膜剂相比其页岩成膜效率提高162.96%,致密砂岩自渗吸能力降低88.74%,与水基钻井液的配伍性较好。研究结果表明,钻井液中加入超低渗透成膜剂SMSL,可在井壁上形成致密膜,能够阻止钻井液滤液进入地层,维持井壁稳定和保护储层。
满深1井碳酸盐岩地层自愈合水泥浆固井技术
吴柏志, 张怀兵
2021, 49(1): 67-73. doi: 10.11911/syztjs.2020071
摘要:
满深1井三开钻遇破碎性碳酸盐岩地层,井壁掉块严重,井径不规则,且目的层油气显示活跃,三开尾管固井时顶替效率低,压稳和防漏矛盾突出。为确保该井三开固井施工安全顺利,并保障固井质量,通过选用自愈合剂BCY-200S和与其配伍性好的水泥添加剂,形成了自愈合水泥浆,并针对下套管和固井时容易发生漏失的问题,在根据前期施工情况准确判断漏层位置的基础上,采用了正注反挤固井工艺。满深1井三开碳酸盐岩地层采用自愈合水泥浆和正注反挤固井工艺后,固井作业安全顺利,既封固了产层,后期作业中也未出现环空气窜现象。研究和实践表明,自愈合水泥石遇油气可自动修复微裂缝,达到封固产层的目的,可解决塔里木油田高压天然气井环空带压及层间窜流的问题。
厄瓜多尔Parahuacu油田固井技术
李万东
2021, 49(1): 74-80. doi: 10.11911/syztjs.2020109
摘要:
厄瓜多尔Parahuacu油田固井时,二界面易发生边底水窜,水泥浆滤液及固相易侵入储层孔喉,采用常规密度水泥浆易发生漏失。针对这些问题,通过模拟冲洗试验,研制了酸性冲洗液、暂堵型隔离液和界面胶结增强剂,配成了多效固井前置液;通过选用空心玻璃微珠、确定液固比设计窗口、控制滤失量和增强防水窜性能,研制出一种防水窜胶乳低密度水泥浆。室内试验结果表明,多效固井前置液能清除井壁95.0%的结构性滤饼,使储层渗透率恢复率超过90.0%,水泥界面胶结强度提高5倍以上;防水窜胶乳水泥浆密度1.74 kg/L,浆体性能稳定,API滤失量不大于20 mL,静胶凝强度过渡时间短于10 min。由上述前置液、水泥浆和相关配套技术措施(如扶正器加放措施、注替方案设计)形成的固井技术,在Parahuacu油田5口井进行了应用,套管居中度达到85.8%,水泥浆环空顶替效率超过95.0%,储层区域未发生水泥浆漏失和边底水窜,固井质量优良。研究结果表明,Parahuacu油田固井技术现场应用效果显著,能解决该油田油层固井中存在的问题。
油气开发
多分支井地热系统注采性能室内实验研究
宋先知, 李嘉成, 石宇, 许富强, 曾义金
2021, 49(1): 81-87. doi: 10.11911/syztjs.2021019
摘要:
多分支井地热系统利用分支井眼强化注采性能进行地热开采,为了研究该系统不同参数对注采效果的影响规律,开展了多分支井流动传热实验。基于搭建的地热多分支井室内实验系统和人工岩样,开展了地热多分支井注采性能评价实验,研究了不同参数对分支井注采能力的影响规律,对比了多分支井系统与单井开式系统的注采效果。研究发现:降低注入温度,可以增大多分支井地热系统的注入压力,提高其注入能力;增加分支井眼数量和长度,可减小多分支井系统的注入压力,并提高出口排量,提高系统的注采能力;多分支井系统的注采能力明显优于单井开式系统,更适用于地热资源的开采与回注。研究表明,多分支井可以提高地热系统的注采能力,研究结果为多分支井地热系统的现场应用提供了理论依据。
青海共和盆地干热岩压裂裂缝测斜仪监测研究
周健, 曾义金, 陈作, 张保平, 徐胜强
2021, 49(1): 88-92. doi: 10.11911/syztjs.2020139
摘要:
为了更好地认识青海共和盆地增强型地热系统(EGS)压裂裂缝的方位和长度,指导该盆地换热井井位部署,优化压裂设计,采用地面测斜仪监测了X1井3个压裂阶段的裂缝,获得了该井3个压裂阶段形成垂直裂缝的长度和方位,并将监测结果与目的层地质特征结合,分析了共和盆地目标地层天然裂隙对裂缝复杂性的影响。研究表明,X1井目的层的天然裂隙在压裂过程中被部分激活,造成压裂裂缝的水平分量接近50%,在一定程度上提高了压裂裂缝的复杂性,从而提高了热储裂缝的换热体积。这为今后青海共和盆地干热岩井压裂优化设计和换热井井位部署提供了科学依据。
四川盆地长宁页岩气区块套管变形井施工参数优化分析
陈朝伟, 黄锐, 曾波, 宋毅, 周小金
2021, 49(1): 93-100. doi: 10.11911/syztjs.2020108
摘要:
为解决四川盆地长宁页岩气区块的套管变形问题,进行了套管变形井施工参数优化分析。基于统计数据,对该区块施工参数优化现状进行了分析;基于三维地震、测井资料及测试数据,建立了该区块H平台裂缝和地应力模型;基于摩尔–库仑临界应力和物质守恒准则,进行了水力压裂数值模拟;根据滑动风险的分类,分析了压裂施工参数和裂缝带激活的关系。由统计分析可知:只采取减液量措施,裂缝带套管变形比例为21.7%;只采取减排量措施,裂缝带套管变形比例为8.1%。通过压裂模拟可知:对于高滑动风险断层,当液量减小20%时,断层激活长度和裂缝激活数分别减小17%和26%,当排量减小20%时,断层激活长度和裂缝激活数分别减小3%和6%;对于中滑动风险断层,当液量减小20%时,断层激活长度和裂缝激活数分别减小22%和30%,当排量减小20%时,断层激活长度和裂缝激活数分别减小43%和60%。研究结果表明,“高滑动风险断层减液量,中滑动风险断层减排量”的压裂施工参数优化建议,可供现场解决套管变形问题时参考。
水平井控水砾石充填防砂技术研究
周泓宇, 万小进, 吴绍伟, 张斌, 孔洋
2021, 49(1): 101-106. doi: 10.11911/syztjs.2020138
摘要:
为满足控水与防砂的双重需求,解决控水筛管充填难度大及后续地层处理难的问题,通过设计旁通滑套AICD筛管并完善其配套技术,研究了一种水平井控水砾石充填防砂技术。旁通滑套AICD筛管通过增加旁通滑套提供额外液流通道,降低充填压力,通过开关滑套满足地层处理及提液等需求。为验证其可行性,自主搭建了可视化水平井充填模拟试验平台,采集压力、排量等数据,实时记录充填过程,对控水充填进行量化分析及可视化评价,为优化施工参数提供依据。利用该平台开展了旁通滑套AICD筛管与常规AICD筛管水平井模拟充填对比试验。试验结果表明,采用旁通滑套AICD筛管进行砾石充填,排量为0.40 m3/min、砂比为4%时,充填效率可达100%,试验结束后旁通滑套开关状态良好,与常规AICD筛管砾石充填对比,施工压力更低,作业时间更短,砾石充填密实。研究结果表明,旁通滑套AICD筛管结构设计合理,配套的控水充填技术切实可行,为水平井控水防砂完井提供了新思路。
纳米二氧化硅改性聚合物的油藏适用性评价与微观驱油效果研究
雷天猛, 王秀军, 王姗姗, 曹杰
2021, 49(1): 107-112. doi: 10.11911/syztjs.2021016
摘要:
为增强驱油用聚合物的油藏适用性,进一步提高原油采收率,评价了一种具有纳米颗粒/聚合物复合结构的纳米二氧化硅改性聚合物的溶液特性及其驱油效果。在温度90 ℃、矿化度20 000 mg/L条件下,利用Brookfiled黏度计和安东帕高温高压流变仪MCR,评价了纳米二氧化硅改性聚合物与2种未改性聚合物溶液性能的差异;通过岩心驱替试验,分析了上述3种聚合物的驱油效果;通过微观驱油试验,观察了孔隙模型注入3种聚合物前后原油的分布情况。试验得出,由于纳米二氧化硅改性聚合物分子间相互作用更强,分子间网络具有更好的形变恢复能力,其增黏、抗温、抗盐、抗剪切和抗老化等性能与其他2种聚合物相比均有大幅提高。微观驱油效果研究发现,纳米二氧化硅改性聚合物可将采收率提高21百分点,高于支化聚合物(13百分点)和线型聚合物(9百分点)。微观驱油效果研究结果表明,纳米二氧化硅改性聚合物可以改善多孔介质的非均质性,能大幅减少多孔介质中孤岛状油珠和长条状剩余油的数量,显著降低残余油饱和度。
测井录井
基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法
陆自清
2021, 49(1): 113-120. doi: 10.11911/syztjs.2020135
摘要:
针对现有三维地质导向技术被动调整导向较多,利用随钻信息进行预判功能不强的问题,提出了基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法。该方法利用区域地质、测井资料建立包含当前构造与属性认识的初始地质模型;基于卡尔曼滤波方法,对随钻测量和随钻测井数据进行处理,形成靶区目标地层的多个模拟结果;提取与随钻数据匹配程度最高的模拟结果,计算靶区地层真厚度、地层倾角;将其输入初始地质模型中,更新模型构造和地质属性,并在最新地质模型的控制下及时优化导向钻进策略。鄂尔多斯盆地YP油田YP1井采用该方法进行了导向钻进,根据随钻测量和测井数据及时调整井眼轨迹,使该井1 901.00 m长水平段的优质储层钻遇率达到92.1%。研究和应用结果表明,基于卡尔曼滤波的动态地质模型导向方法可利用随钻信息预判钻遇地层,主动调整导向策略,使井眼沿优质储层穿行。
直推式存储测井工艺在西北油田的应用
张钰
2021, 49(1): 121-126. doi: 10.11911/syztjs.2021018
摘要:
西北油田碳酸盐岩油气藏钻遇放空漏失或溢流的情况较多,从施工安全角度考虑,无法进行常规电缆测井;因井深及硫化氢含量高,部分斜井或水平井中钻具与套管环空间隙过小,无法进行电缆钻具输送测井。为了解决西北油田复杂环境下取全测井资料困难的问题,引进了一种无电缆、免对接的直推式存储测井工艺。介绍了直推式存储测井系统组成和主要技术指标,分析了其工艺特点。顺北、塔河及部分外围区块应用结果表明:直推式存储测井工艺的安全性、可靠性更高,可缩短测井占用井口的时间,大幅提高完井效率;在井况复杂或存在井控风险的井中,能够保证井下仪器的使用安全和井口安全,取全测井资料,且目的层测井资料获取率大幅提高(如顺北区块目的层测井资料获取率从31.25%提高至90.91%)。研究表明,直推式存储测井工艺取得的测井资料真实、可靠,可以满足储层评价需求,值得推广应用。