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2022 年 2 期封面
2022, 50(2)
摘要:
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2022 年 2 期目录
2022, 50(2): 1-2.
摘要:
专家视点
中国海油油气井工程数字化和智能化新进展与展望
李中
2022, 50(2): 1-8. doi: 10.11911/syztjs.2022061
摘要:
油气井工程数字化和智能化对于增加油气井产能、降低操作成本、降低钻井成本和提高HSE管理水平等具有重要作用。“十三五”期间,中国海油通过理论创新和科研攻关,完成了油气井工程数字化和智能化总体布局,并取得阶段性成果,基本实现了作业智能化、设计协同化和管理精细化。详细介绍了中国海油油气井工程数字化和智能化成果,包括eDrilling钻井系统、钻井参数大数据分析系统、井下钻井参数测量及信号短传系统、深水钻井早期溢流监测系统、井下光纤监测系统、钻完井一体化设计平台、钻完井数据报送系统、信息展示系统和数据分析系统等,并针对存在的信息孤岛、复合型信息化人才紧缺等问题,指出要坚持数字化技术“不为我所有、但为我所用”的理念,积极探索与国内外先进互联网、智能化专业公司在油气井工程领域的深化战略合作,提升自主创新能力,推进“产学研用”结合,扎实推动中国海油油气井工程数字化和智能化研究与应用,助力中国海洋石油工业的高质量发展。
页岩油工程技术专题
庆城油田页岩油水平井压增渗一体化体积压裂技术
张矿生, 唐梅荣, 陶亮, 杜现飞
2022, 50(2): 9-15. doi: 10.11911/syztjs.2022003
摘要:
庆城油田页岩油储层低压、低脆性指数特征明显,是阻碍体积压裂后建立高效驱替渗流系统的重要因素,为此,研究了压裂、增能和渗吸(压增渗)一体化体积压裂技术。建立了页岩油储层类型精细划分方法;基于长期产液剖面测试所得矿场大数据,优化了不同储层类型改造策略;利用油藏数值模拟方法,优化了压增渗体积压裂技术关键参数。研究表明:Ⅰ+Ⅱ类储层改造段数占比 83.6%,产出占比 95.5%,为主要产能贡献段;Ⅲ类储层产出占比仅4.5%,对产能贡献有限,因此,应优先改造Ⅰ+Ⅱ类储层,选择性改造Ⅲ类储层;Ⅰ类和Ⅱ类储层进液强度最优区间分别为20~25 m3/m和 15~20 m3/m,增能方式为同步增能。庆城油田200余口页岩油水平井应用了压增渗一体化体积压裂技术,单井初期产油量由9.6 t/d提高至18.0 t/d,单井1年累计产油量由2 380 t提高至5256 t,单井估计最终可采量由1.8×104 t提高至2.6×104 t,取得了显著效果。该技术为其他同类非常规页岩油藏高效开发提供了技术借鉴。
长庆页岩油水平井华H90-3井超长水平段防漏堵漏技术
孙欢, 朱明明, 王伟良, 李治君, 陈宁, 刘斌
2022, 50(2): 16-21. doi: 10.11911/syztjs.2022004
摘要:
华H90-3井是部署在长庆油田陇东国家级页岩油示范区的一口超长水平段水平井,由于地质运移作用,该井水平段储层不连续,存在断层;砂体孔隙发育良好,地层承压能力低;地层流体活跃,堵漏浆被稀释后不易滞留,无法固化,防漏堵漏难度大。针对上述技术难点,应用当量循环密度监测技术,进行井漏超前预防;采用随钻堵漏技术,提高堵漏效率;研发阻水型可固化纤维堵漏工作液,配合漏层精准定位技术,实现漏层一次封固,形成了页岩油超长水平段防漏堵漏关键技术。该技术进行了现场应用,实现了华H90-3井顺利完钻,完钻水平段长度达到5060 m,刷新亚洲陆上页岩油水平井最长水平段纪录。研究认为,该技术为我国页岩油超长水平段水平井钻井提供了技术借鉴。
吉木萨尔页岩油藏泡沫辅助注气吞吐试验研究
熊晓菲, 盛家平
2022, 50(2): 22-29. doi: 10.11911/syztjs.2022017
摘要:
吉木萨尔页岩油藏储层渗透率极低,改造后存在大量人工裂缝和天然裂缝,采用注氮气吞吐方式开采易发生气窜,造成氮气波及范围小,页岩油采收率低。为了增大氮气波及范围、提高吉木萨尔页岩油藏的采收率,在评价泡沫封堵页岩裂缝能力的基础上,利用吉木萨尔页岩岩样进行了泡沫辅助注气吞吐试验,分析了泡沫辅助注气吞吐提高采收率的机理,研究了吞吐轮次和裂缝页岩岩样基质渗透率对泡沫辅助注气吞吐采收率的影响。研究发现:泡沫可以封堵裂缝,有效抑制气窜;当泡沫体积分数为50%、注气速率为2 mL/min时,突破压力最大,封堵效果最好;与氮气吞吐相比,泡沫辅助注气吞吐之所以能够提高采收率,是因为其不仅能够采出大孔隙和中孔隙中的原油,还能够采出微孔隙中的原油;在最优泡沫注入参数下,裂缝岩样的采收率随吞吐轮次增多而升高,但升高幅度逐渐减小;对于基质渗透率较高的裂缝岩样,泡沫辅助氮气吞吐的采收率也较高。研究结果为吉木萨尔页岩油藏采用泡沫辅助注气吞吐开发提供了理论依据。
页岩油藏压裂水平井压–闷–采参数优化研究
陈志明, 赵鹏飞, 曹耐, 廖新维, 王佳楠, 刘辉
2022, 50(2): 30-37. doi: 10.11911/syztjs.2022005
摘要:
目前在页岩油藏的多段压裂水平井压–闷–采过程中,缺乏系统完善的水平井压裂参数优化方法,为此,基于动态反演理论,建立了压裂参数优化方法。首先,根据页岩油藏压裂后形成的复杂缝网,采用数值理论和离散裂缝方法,建立了考虑页岩油储层特征和复杂天然裂缝的多段压裂水平井数值模型(EDFM-NM),得到了含离散天然裂缝的油藏压力解及多段压裂水平井的井底压力数值解;然后,应用动态分析方法,建立了包括段间距、闷井时间和井距的优化方法。应用建立的优化方法对长庆页岩油XC井进行实例分析,结果表明,实例井合理段间距为100~125 m,合理闷井时间为25~35 d,合理井距为590~610 m。研究结果为长庆油田页岩油藏压–闷–采参数优化提供了理论基础。
页岩油储层裂缝对CO2吞吐效果的影响及孔隙动用特征
李凤霞, 王海波, 周彤, 韩玲
2022, 50(2): 38-44. doi: 10.11911/syztjs.2022006
摘要:
为了分析页岩水力压裂后产生的裂缝对CO2吞吐效果的影响,采用低场核磁共振测试技术,开展了不同渗透率级别页岩CO2吞吐试验,研究了裂缝对不同渗透率储层CO2吞吐效果的影响。研究发现,裂缝显著提高了CO2吞吐初期的采油速度和采收率;但随着渗透率升高和吞吐次数增多,裂缝对采收率的影响程度逐渐降低;渗透率对裂缝岩心的吞吐效果影响明显小于无裂缝岩心,表明裂缝能够降低渗透率对CO2吞吐采收率的影响;随着吞吐次数增多,裂缝提高大孔隙原油采出程度的幅度减小,而提高小孔隙原油采出程度的幅度增大,但大孔隙仍是原油的主要产出部位。研究结果表明,大孔隙原油的产出主要靠体积膨胀和溶解气驱,速度快且产量大;而小孔隙中原油的产出主要靠抽提和传质方式,过程缓慢且产量小。研究结果为评价裂缝性油藏的产油特征、改善生产动态提供了理论依据。
胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术
何立成
2022, 50(2): 45-50. doi: 10.11911/syztjs.2022062
摘要:
胜利油田沙河街组页岩油水平井固井时存在套管居中和安全下入难度大、水泥浆性能要求高和油基钻井液驱替困难等技术难点,为此研发了两亲冲洗隔离液体系、优选纤维膨胀水泥浆体系和塑性胶乳防窜水泥浆体系,并采取应用整体式弹性套管扶正器、偏心导向引鞋、漂浮顶替技术和环空加压等固井技术措施,初步形成了胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术。该固井技术在预探井YYP1井进行了现场试验,固井作业正常,声幅测井结果显示,一界面固井质量为优质,二界面固井质量为合格。研究与试验表明,该固井技术够解决胜利油田沙河街组页岩油水平井长水平段固井存在的技术难点,提高固井质量,满足大规模体积压裂对水泥环胶结质量的要求,可以在页岩油开发中进行推广应用。
钻井完井
大港油田大型井丛场高效钻井技术优化与应用
王国娜, 张海军, 孙景涛, 张巍, 曲大孜, 郝晨
2022, 50(2): 51-57. doi: 10.11911/syztjs.2021116
摘要:
为了解决大港油田大型井丛场开发过程中井间防碰风险大、轨道优化难和钻井提速难等问题,根据地质工程一体化研究思路,进行了井网部署、井眼轨道及防碰设计、井身结构及配套提速工具等关键技术研究,建立了井口–靶点匹配关系、剖面类型设计优先级层序、 造斜点“V”形设计法则、井身结构与一趟钻提速工艺模板,形成了大港油田大型井丛场高效钻井技术。该技术在大港油田进行了现场应用,其中港西二号大型井丛场作为大港油田陆上最大规模井丛场,实现了56口井的安全规模开发,节约井场征地、钻井搬迁等费用1 200万元,平均单井钻井周期4.42 d,机械钻速48.64 m/h。研究与现场应用表明,大型井丛场高效钻井技术在提升井场利用率、缩短钻井周期、提高机械钻速及降低成本方面效果显著,为大港油田效益开发提供了技术支撑。
井研–犍为地区缝洞型复杂地层钻井关键技术
王文刚, 胡大梁, 欧彪, 房舟, 刘磊
2022, 50(2): 58-63. doi: 10.11911/syztjs.2021100
摘要:
井研–犍为地区地质条件复杂、裂缝溶洞发育,钻井过程中存在井眼失稳、井漏和卡钻等技术难点。为此,综合考虑地层三压力剖面和区域溶洞发育情况,优化了井身结构;根据陆相地层的地质特征,采用钾基聚合物防塌钻井液钻进,防止泥岩水化膨胀,保持井壁稳定;根据钻井过程中出现漏失的类型,采用常规桥接堵漏浆封堵裂缝性漏失,采用多功能固结承压堵漏技术解决恶性漏失,采用随钻封隔器解决漏层多、上喷下漏等复杂情况。通过上述研究形成的井研–犍为地区缝洞型复杂地层钻井关键技术,在井研–犍为地区的PR1井进行了现场试验,试验结果表明,采用该技术可以解决地层垮塌和严重井漏等问题,保证钻井安全。
鄂尔多斯盆地神府区块小井眼优快钻井关键技术
贾佳, 夏忠跃, 冯雷, 李建, 王烊
2022, 50(2): 64-70. doi: 10.11911/syztjs.2021110
摘要:
鄂尔多斯盆地神府区块为致密气产区,为进一步提高该区块的机械钻速、降低钻井成本,开展了小井眼优快钻井技术研究。井眼轨道由“直—增—稳—增—稳”优化为与地层走向精确匹配的“直—增—降—稳”,提高了钻井效率;钻头进行了优化设计,改变了钻头布齿密度,调整了钻头切削齿尺寸和后倾角,增强了钻头的稳定性和耐磨性;优化了钻具组合,优选了钻杆尺寸,改进了螺杆钻具,研制了用于提速的三维振动钻井冲击器;研制了仿生润滑剂,改进了钻井液配方,提高了钻井液润滑性能;另外,优化了钻井施工参数,研究形成了小井眼优快钻井关键技术。该技术在神府区块8口井进行了应用,实现了二开一趟钻完钻,机械钻速提高50%以上,钻井周期缩短45%,取得了显著效果。神府区块小井眼优快钻井关键技术为该区块后续致密气井钻井提供了技术支撑,对国内其他地区的致密气井钻井也有借鉴作用。
仿生PDC齿旋转破岩时的温度场和破岩特性模拟研究
吴泽兵, 席凯凯, 赵海超, 黄海, 张文超, 杨晨娟
2022, 50(2): 71-77. doi: 10.11911/syztjs.2021114
摘要:
针对常规PDC钻头破岩效率低、钻头泥包和使用寿命短等问题,以穿山甲鳞片、蝼蛄爪趾、鲨鱼牙齿和扇贝壳作为仿生原型,从多个维度进行结构仿生,设计了一种新型耦合仿生PDC齿。采用有限元法、弹塑性力学等方法,建立了仿生PDC齿的破岩仿真模型,利用有限元软件ABAQUS的温度–位移耦合显式侵彻接触算法和显式动力学模块,研究了仿生PDC齿破岩过程中温度场的变化规律和破岩方式,并与常规PDC齿进行了模拟对比。模拟结果发现:仿生PDC齿与常规PDC齿在破岩时的温度传递过程存在较大差异;仿生PDC齿能够防止钻头泥包的产生,且能够减少摩擦热的集聚,避免高温热失效,延长其使用寿命;仿生PDC齿破岩速度更快,对岩石的破碎更加彻底。研究表明,仿生PDC钻头的现场适用性较好,具有较好的现场推广应用价值。
盐岩蠕变对水泥环气密封完整性影响规律研究
谢关宝, 滕春鸣, 柳华杰
2022, 50(2): 78-84. doi: 10.11911/syztjs.2021113
摘要:
盐岩具有可溶性和可塑性,钻井及固井过程中易发生塑性变形或蠕动流动,导致井眼呈不规则形状,使套管发生变形或被挤毁,影响盐岩层段井筒气密性,从而影响油(气)井的正常生产及安全。为了给盐岩层段的井筒气密性评价提供理论依据,基于岩石物理试验及三维有限元法,分析了盐岩地层对固井一界面、二界面气密性的影响。分析得知:固井一界面对气体的密封能力强于水泥石本身的气密性,盐岩蠕变可增强固井二界面的气密封能力;盐岩层气体密封能力主要取决于固井二界面的密封能力和水泥石自身密封能力;盐岩层气体密封能力与界面接触压力呈复杂正相关性。基于分析结果,建立了固井二界面气体密封压力定量评价模型。固井二界面气体密封压力定量评价模型可评价目标区盐岩地层气密性,对其他地区类似地层固井施工也有借鉴作用。
影响控压放水施工效果的关键参数模拟研究
杨宏伟, 李军, 刘金璐, 柳贡慧, 高旭, 赵轩刚
2022, 50(2): 85-91. doi: 10.11911/syztjs.2021105
摘要:
控压放水可以有效降低高压盐水层的地层压力,但不清楚施工过程中一些关键参数对控压放水效果的影响程度。为此,分析了控压放水的技术特征、工艺特点,总结了控压放水的工艺流程;基于地层盐水渗流和井筒流动理论,考虑关井期间地层压力的恢复,建立了参数动态变化、可以模拟控压放水全过程的数学模型。以塔里木油田克深A井为例,进行了模拟计算,模拟结果与实测结果误差较小。分析影响放水效果和周期的关键参数发现:关井时间越短,地层压力下降速度越快;节流阀承压极限从5 MPa提高至15 MPa,循环排污次数可以减少一半;当地层渗透率较低时,前7次放水效果显著,因此确定试放水时间为7 d。根据研究结果提出了相应的改进措施,以便更好地控制关键施工参数,提高控压放水效果。
油气开发
顺北油田S井超深超高温碳酸盐岩断溶体油藏大型酸压关键技术
李新勇, 李骁, 赵兵, 王琨, 苟波
2022, 50(2): 92-98. doi: 10.11911/syztjs.2021068
摘要:
顺北油田S井目的层属于典型的超深超高温断溶体储层,工程地质条件和井筒条件复杂,酸压改造面临巨大挑战。针对上述酸压改造难点,提出了“回填井段集中改造+酸损伤降破+管柱浅下+加重压裂液组合提排量+前置液造缝+交替注入造高导流裂缝+自生酸疏通远端断溶体”的复合酸压技术,通过试验优选了超高温工作液体系,包括180 ℃聚合物压裂液、160 ℃加重瓜胶压裂液、160 ℃交联酸和自生酸;基于数值模拟结果优化了大型酸压方案,推荐压裂液规模为1 800~2 200 m3,酸液规模为800~1 000 m3。现场试验表明,相同注液排量下,注加重压裂液的井口压力比注聚合物压裂液降低了7%,应用效果明显。S井大型酸压后,测试天然气产量10.45×104 m3/d,取得了顺北4号断裂带开发的突破,也为类似油气藏大型酸压方案优化设计提供了技术借鉴。
气驱–水驱联合特征曲线在气顶边水油藏中的应用
岳宝林, 王双龙, 祝晓林, 刘斌, 陈存良
2022, 50(2): 99-104. doi: 10.11911/syztjs.2022014
摘要:
气顶边水油藏进入开发中晚期后,面临着气窜与水侵的双重难题,需要评价开发效果,并基于评价结果调整开发策略,但无法直接应用气驱特征曲线或水驱特征曲线评价该类油藏的开发效果。因此,基于稳定渗流理论,推导了气驱特征曲线关系式,并与水驱特征曲线关系式联立,建立了计算不同阶段气驱产油量占总产油量比例的方法;利用该方法可计算出气顶边水油藏气驱与水驱的采出程度,并根据计算结果调整开发策略。以锦州X油田3井区为例进行了应用分析,计算出该井区所开发气顶边水油组上部当前气驱采出程度为24.3%,下部当前水驱采出程度为48.4%,发现该油组上部气驱采出程度低,指出应实施屏障注水,提高油组的采收率。研究结果表明,采用气驱–水驱联合特征曲线可以评价气顶边水油藏的开发效果。
川西南靖和1井茅口组立体酸压技术
林永茂, 缪尉杰, 刘林, 李永明, 邱玲
2022, 50(2): 105-112. doi: 10.11911/syztjs.2022009
摘要:
川西南地区以五峰组—龙马溪组为页岩气主力生产层位,过路井在茅口组均有良好气测显示,为落实茅口组的潜力,部署靖和1井作为茅口组专层预探井。针对邻区茅口组酸压改造中酸蚀有效作用距离短、改造体积受限等问题,分析了靖和1井钻遇地层的裂缝及孔隙发育特点,从全三维酸蚀裂缝扩展、酸压入井液体以及配套工艺参数入手,研究应用了立体酸压技术。研究表明,多封隔器精细分段配合大排量施工,能够实现以裂缝体连通为目标的立体改造效果;采用3级交替注入压裂液与胶凝酸施工工艺,既能增大裂缝体改造体积,又能增长酸蚀裂缝距离,兼顾了横向深穿透非均匀溶蚀和纵向细分段高动用的改造需求。靖和1井立体酸压后放喷求产,产气量12.52×104 m3/d,较前置酸酸压提高38%,拟合结果显示酸压后裂缝体连通明显。靖和1井茅口组立体酸压成功实施,为川西南地区茅口组及栖霞组、灯影组等气藏的开发提供了新思路。
石墨烯增强铝基可溶球座研制与性能评价
魏辽
2022, 50(2): 113-117. doi: 10.11911/syztjs.2021134
摘要:
为了解决水平井多级投球滑套球座在钻除过程中存在的钻除效率低、钻除不彻底影响作业工具重入等问题,研制了石墨烯增强铝基复合材料用于制备滑套可溶球座。利用石墨烯及碳化硅陶瓷颗粒增强铝合金,结合粉末冶金方法,制备得到石墨烯增强铝基复合材料,其具有高强度、高硬度和在盐水环境下实现自行快速溶解等特点,屈服强度达469 MPa,表面硬度达170 HBW。采用石墨烯增强铝基复合材料加工的可溶球座,经砂比30%的含砂压裂液在排量4 m3/min条件下冲蚀26 h后,仍然具备密封承压能力,质量仅减少2.1%;在温度90 ℃、质量分数4%的KCl溶液中浸泡32.5 h后能够完全溶解。现场试验表明,石墨烯增强铝基可溶球座满足多级滑套压裂大排量、高砂比和长时间作业要求,压裂后能在井下液体环境下自行溶解实现井筒全通径。研制的石墨烯增强铝基可溶球座为储层二次改造提供了清洁、安全的井筒条件。
厚油层注采井间注入水纵向波及程度定量研究
张静, 郑彬, 李红英, 刘玉娟, 闫志明
2022, 50(2): 118-125. doi: 10.11911/syztjs.2021124
摘要:
注水开发油藏经过注入水的长期冲刷,在进入高含水、高采出程度阶段后,剩余油分布零散,纵向水淹异常复杂。这种问题在厚油层油藏尤为突出。为了定量研究厚油层注采井间注入水纵向波及程度,以渗流理论为基础,考虑油水两相流动、有效渗透率和密度随饱和度的变化,建立了水滴质点在平面和纵向的运动方程,形成了完整描述厚油层注采井间注入水纵向波及的数学模型。以L油田为例进行了计算分析,结果表明:注采量越大,原油黏度越大,注采井距越小,渗透率越小,含水率越低,渗透率变化程度越高,注入水纵向波及程度越高;油层厚度仅对水滴质点运移路径产生影响,不会影响波及程度;厚油层注采量界限为180 m3/d,原油黏度界限为200 mPa·s,定油层厚度时注采强度界限为3.00 m3/(d·m),定注采强度时油层厚度界限为30 m。研究结果表明,厚油层注水开发时,注入水受重力作用向下渗流,纵向波及程度随之降低,影响采收率。定量研究厚油层注采井间注入水的纵向波及程度,可以为认识剩余油分布和提高纵向波及程度提供理论指导。
测井录井
砾岩储层电成像测井表征方法及应用
蔺敬旗, 孟鑫, 李晴晴, 曹志锋, 张凯, 穆丽
2022, 50(2): 126-131. doi: 10.11911/syztjs.2022059
摘要:
准噶尔盆地玛湖凹陷砾岩油藏电成像测井资料丰富,为了充分利用高分辨率电成像在岩石组分、非均质性以及储层结构表征方面的优势,开展了砾岩储层电成像测井资料处理方法及深化应用研究。依据砾岩储层电成像上岩石组分电阻率的差异,通过岩心标定确定了电阻率截止值,构建了砾石、砂质和泥质含量的计算方法及伪粒度概率累计曲线的粒度分析方法;通过数理统计,构建了分选系数、孔隙度、裂缝孔隙度、高分辨率电阻率的计算方法。基于对砾岩储层主控因素的认识,提出了利用岩性组分因子、电成像测井孔隙度、非均质性因子、裂缝因子等参数评价砾岩储层储集性能的储能指数,构建了基于电成像视地层水电阻率谱方差与储层指数识别储层流体性质的新方法。研究结果表明,电成像测井资料可以有效评价砾岩储层的物性、含油性,应用于油田勘探评价,能取得较好的效果,为砾岩储层电成像测井资料的深化应用提供了借鉴。
层状介质水力裂缝电磁响应的有限元正演模拟
吴世伟, 刘得军, 赵阳, 王旭, 冯雪, 李洋
2022, 50(2): 132-138. doi: 10.11911/syztjs.2022060
摘要:
为了解多层介质裂缝中电磁测井仪器的响应特征,以低频电磁场理论为基础,利用有限元软件建立了单层介质和5层介质地层裂缝模型,在此基础上,对层状介质水力裂缝接收线圈的感应电动势进行了正演模拟。模拟结果显示,裂缝位置处的感应电动势曲线变化显著。裂缝为对称裂缝,裂缝与井眼的夹角在25°~90°时,夹角越小,裂缝响应信号越曲折;夹角在90°~155°时,夹角越大,裂缝响应信号越曲折。裂缝为非对称裂缝,展宽角在30°~150°时,展宽角越大,多层介质条件下的裂缝响应信号的非对称性越明显。研究结果表明,多层介质对裂缝响应曲线有一定的影响,研究结果为水平井水力压裂探测和评价提供了理论依据。