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2007年  第35卷  第3期

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蒸汽吞吐井注汽工艺参数正交优化设计
吴晓东, 张玉丰, 刘彦辉
2007, 35(3): 1-4.
摘要:
克拉玛依油田九7区稠油在20℃时地面脱气油平均粘度为4.52×105mPa·s,属特、超稠油。因原油粘度高,采用常规稠油注汽工艺参数,蒸汽吞吐开采效果差。为此,利用正交试验设计方法对九7区注汽工艺参数进行了敏感性分析和优化。敏感性分析表明,蒸汽参数对开发效果影响的顺序从大到小依次为生产时间、注汽干度、周期注汽量、注汽压力、焖井时间和注汽速度;优化结果为:生产时间60d,注汽干度70%,周期注入量2210t,注汽压力4.0MPa,焖井时间3d,注汽速度220t/d。优化结果与理论计算结果相吻合。敏感性分析和优化结果在九7区的实际生产中取得良好的效果,对指导特、超稠油油田生产具有一定的现实意义。
水泥环性质对套管抗挤强度影响的有限元分析
徐守余, 李茂华, 牛卫东
2007, 35(3): 5-8.
摘要:
套管常在油层和泥岩部位严重损坏,分析认为这是生产过程中地应力发生了变化,导致油层孔隙压力或泥岩力学性质改变,造成地应力重新分布的结果。因此,水泥环的质量对套管的影响较大。建立了二维平面轴对称和平面应变有限元模型,利用ANSYS有限元软件分析了套管在水泥环影响下的变形特征。分析表明,最大应力在套管内壁产生,均匀载荷下套管抗挤强度是非均匀载荷的5~7倍,而且载荷椭圆度越大,套管内壁应力越大。增大水泥环弹性模量可以有效减小套管最大应力,因此,均匀载荷下应适当提高水泥环弹性模量,以达到提高套管抗挤强度的目的。
涡轮钻具防斜打快钻井理论与技术研究
冯 定
2007, 35(3): 9-11.
摘要:
在简要阐述国内典型高陡构造特征的基础上,介绍了我国自主研制的涡轮钻具的结构、能量转换方式以及特点。并在此基础上分析了在山前高陡构造钻井过程中存在机械钻速低和井身轨迹控制难两大钻井难题的原因;详细讨论了涡轮钻具的高转速特性,配合PDC等一体式钻头进行复合钻进实现防斜打快的机理;为达到涡轮钻具防斜打快的目的,提出了钟摆结合光钻铤的下部钻具组合形式,给出了典型钻具组合,并对该钻具组合进行了详细的力学特性分析,得出了稳定器安装位置和涡轮转速范围的涡轮钻具防斜打快的最佳工作区域概念。该技术的研究,为国内高陡构造地区控制井斜和提高机械钻速提供了一种非常有益的钻井理念和技术方法。
考虑温度时碳酸盐岩地层破裂压力的确定
杨前雄, 熊 伟, 高树生
2007, 35(3): 12-14.
摘要:
地层破裂压力(梯度)是确定地层压力检测的一个重要组成部分,对钻井、完井和压裂等施工都相当重要。塔河油田碳酸盐岩油藏为岩溶缝洞型的特殊性油藏,储层非均质性较强,储渗空间形态各异,大小悬殊,分布不均,油气储集空间多为裂缝孔洞型,压裂作业时,储层易受伤害。对于碳酸盐岩储层,裂缝越发育,地层破裂压力越低。在前人研究成果的基础上,综合分析了上覆岩层压力、孔隙压力、井壁应力集中、构造应力、岩石抗拉强度和温度对碳酸盐岩地层破裂压力的影响,得到了新型破裂压力模式。分析结果表明,温度对地层破裂压力的影响不容忽略。
基于实例和规则集成推理的钻井事故诊断处理系统
郭建明, 李 琪, 徐英卓
2007, 35(3): 15-18.
摘要:
石油钻井中的事故诊断与处理既凭经验又离不开相关知识,为此,将基于实例推理(CBR)和基于规则推理(RBR)两种方法集成为一体,以更好地解决该类问题。介绍了CBR和RBR混合推理的钻井事故诊断与处理专家系统。该系统根据钻井事故诊断与处理的特点,将专家经验采用产生式规则表示,并建立基于规则的知识库;将实例采用规则、框架和过程的混合知识表达形式表示,并建立系统的实例库。实例库包括用RBR系统自动生成的基本实例库及无确定规则的特殊实例,在使用中还可不断地增加新实例以提高系统判断复杂事故的能力。该系统采用RBR确定事故类型,再利用CBR获取事故处理措施。由于采用了混合推理,事故诊断快速可靠,自学习能力也得到了很大提高。
喷射导管技术在深水钻井作业中的应用
徐荣强, 陈建兵, 刘正礼, 杜 威
2007, 35(3): 19-22.
摘要:
深水油气日益成为海洋石油勘探开发的热点,但深水钻井作业面临着许多难题和挑战,喷射导管技术是解决深水浅层钻井难题的技术之一。该技术采用在喷射管柱内下动力钻具的方式,用钻入泥线以下的管串自身重力钻进,喷射到位后利用地层的粘附力和摩擦力稳固住导管,起出送入工具和管内钻具,完成导管的安装。喷射导管技术可避免因水泥浆密度过大而压破地层,也可避免深水由于低温等因素影响固井质量。我国第一口水深超千米的深水井———荔湾311井利用该技术成功完成了导管的安装,井口装置没有出现井口失稳的问题。随着我国深水勘探步伐的加快,越来越多的深水区块将投入勘探开发,喷射导管技术具有良好的应用前景。
邻井间最近距离扫描的快速算法
鲁 港, 常汉章, 邢玉德, 赵 辉, 吴俊林
2007, 35(3): 23-26.
摘要:
在钻井轨道设计、井间防碰计算、实钻轨迹监控等问题中,邻井之间的最近距离计算有很重要的意义。目前最近距离扫描算法使用迭代法来计算最近距离点,计算量较大,迭代算法的收敛性对扫描算法的整体性能有较大的影响。推导了点到线段和圆弧最近距离点的解析计算公式,使用该公式替换常规扫描算法中的迭代计算过程,得到了一个快速扫描算法,该算法的总计算量一般比常规算法低一个数量级,并且有非常好的收敛性能。该快速扫描算法只适用于井段曲线为直线段和圆弧的情形。
发育有切割井眼结构面的井壁稳定性评价研究
梁利喜, 刘向君, 许 强
2007, 35(3): 27-29.
摘要:
切割井眼结构面的存在弱化了井壁的稳定性,常规完整井眼的井壁稳定分析理论已不能完全适用于受结构面切割的井眼。基于摩尔库仑理论,在分析结构面应力状态的基础上,给出了井眼受结构面切割的井壁稳定性评价方法,并研究分析了结构面产状对井壁失稳的影响。结果表明,井壁的稳定性与原地应力状态、结构面产状以及结构面的力学性质有关,在其它因素一定的情况下,结构面的走向与倾角对井壁的稳定与失稳方位有着较大的影响。因此,准确评价结构面产出状态是提高井壁稳定性评价精度的前提。
垂直钻井技术在青探1井的应用
丁 红, 陈 杰, 陈志学, 王建毅, 李玉泉
2007, 35(3): 30-32.
摘要:
玉门青西油田窟窿山逆掩推覆体老地层挤压破碎严重,且裂缝发育,地层倾角60°左右,地层产状变化大,钻井过程中井斜控制难度大,制约了青西地区钻井速度的提高。为此,该油田在青探1井钻井过程中首次试验应用了Power V垂直钻井技术,井斜角控制在0.5°以内,平均机械钻速2.14m/h,与邻井相比提高了52%以上,且无井下复杂情况和事故发生,顺利完成了该井第三系推覆体地层易斜井段的钻井任务。分析了青探1井地质特点及钻井技术难点,介绍了Power V垂直钻井原理、技术特点及现场试验情况,分析了试验应用效果,对下一步青西油田垂直钻井提出了建议。
超强吸水树脂堵漏性能研究
狄丽丽, 张智, 段明, 施太和, 安英军, 林元华
2007, 35(3): 33-36.
摘要:
超强吸水树脂是一种较为理想的堵漏材料,它能很好地解决钻井过程中的恶性漏失,对碳酸盐岩、裂缝发育地层,可有效防止钻井液固相和液相侵入裂缝、溶洞系统。主要研究了吸水树脂的堵漏效果,测试了不同条件下超强吸水树脂的承压能力,包括不同渗透率、不同温度下吸水树脂的承压变化。试验结果表明,在吸水树脂堵漏过程中,漏失量并非一直降低,而是一个先增加后降低最后再增加的过程,从而很好地说明了吸水树脂通过架桥、不断被压实、继续吸水膨胀,最终达到封堵的目的,这也正是吸水树脂用于堵漏的作用机理。
一种低温油井水泥膨胀剂的研究和应用
张清玉, 谢承斌, 刘 勇, 李立荣
2007, 35(3): 37-39.
摘要:
水泥浆硬化后环空水泥石的体积收缩会形成微缝隙导致层间窜流,严重影响界面的胶结质量。为了有效解决窜流问题,研制了新型膨胀剂BCP200S。该膨胀剂可以抵消水泥硬化后的体积收缩,改善界面胶结性能,同时通过改善水泥石内孔结构降低水泥石渗透率。该膨胀剂还对水泥浆的其它性能没有不良影响,对水泥石强度也具有一定的改善作用。
泡沫水泥压力计算分析研究
朱礼平, 刘绘新, 杨胜军, 何青水, 黄钟新
2007, 35(3): 40-42.
摘要:
泡沫水泥具有密度低、强度大、渗透率低、无游离液和防气窜等特点,主要用于长封固井段或低压易漏地层的固井施工。由于在泡沫水泥中含有气体,其中气体参数又是温度和压力的函数,因此在固井施工设计中不能采用常规固井理论进行相关计算。为此,根据实际固井施工模型,利用水力学知识与热力学原理建立了相应的计算模型,在对泡沫水泥密度和压力变化分析基础上,形成了适用于固井现场的泡沫水泥修正压力计算方法。详细阐述了施工模型的建模思路和求解过程,并通过修正压力计算值与采用数值方法求解的压力值对比,说明了该计算方法在误差范围内的正确性和可行性,能够为现场固井压力计算提供参考。
海洋深水表层固井壁面剪切及胶结强度室内试验研究
朱江林, 许明标, 刘 刚
2007, 35(3): 43-45.
摘要:
海洋深水温度低、压力大、地层破裂压力小,对固井作业产生了较为严重的影响。在分析深海环境特点的基础上,利用自行设计的界面剪切胶结强度测定仪,研究了地层岩性及表面性质、套管壁面性质、水泥浆性能等对界面强度的影响,特别详细深入地分析了水泥浆密度、水泥浆滤失性能、水泥石强度对界面强度的影响。并在此基础上,分析了水泥浆体系、钻井液体系、冲洗隔离液体系及注水泥工艺,提出了合理的钻井及固井工艺措施,以全面提高Ⅰ、Ⅱ界面的剪切及胶结强度。
聚硅醇钻井液在川东北复杂深井中的应用
李 丽, 刘 伟
2007, 35(3): 46-48.
摘要:
川东北地区地质构造复杂,地层倾角大,有易坍塌的碳质泥岩层、多套煤层、石膏层和盐膏层等,为解决石膏、盐膏污染,硫化氢和高压天然气侵及井漏等难题,在川东北复杂深井钻井中使用了聚硅醇钻井液体系,应用效果表明,该钻井液体系防塌封堵性强,具有很强的抗盐钙、硫化氢污染的能力,而且使用处理剂种类少,易于维护,性能稳定,值得在川东北深井中推广使用。
一种多功能水基钻井液在临盘油田的应用
王佩平, 曹汉原, 罗恒荣, 徐 恒, 赵温强, 刘南庆
2007, 35(3): 49-52.
摘要:
胜利临盘油区济阳坳陷惠民凹陷营子街断裂带在钻井中易出现井壁严重失稳垮塌现象,针对该区块地层特点,通过室内试验,优选出了适合该区块的一种多功能水基钻井液体系,用正电胶、聚合物控制地层造浆,用聚合醇、双保型纳米乳液(SDJ-3)增强钻井液的防塌性,并对该钻井液体系的性能进行了综合评价。现场应用表明,该钻井液体系具有良好的流变性,携砂能力强、润滑效果好、抑制性强、性能稳定且能防止井壁失稳,保护油气层,提高机械钻速,实现近平衡压力钻井。
高温高压人工井壁循环系统的研制
吴 彬, 张 岩, 向兴金, 王延金, 张 杰
2007, 35(3): 53-54.
摘要:
由于常规评价井壁稳定性的试验方法不能有效模拟现场动态条件下的井壁变化情况,根据水力学、渗流力学以及声波测井原理研制了高温高压人工井壁循环系统。该系统将压制的人工井壁放置于井筒中,然后在模拟现场高温高压及流速的条件下用测试钻井液在人工井壁内进行循环,再通过声波测量信号采集的方法实时观测井径的变化情况。介绍了该系统的结构、工作原理及技术关键,并进行了不同流体对井壁稳定性的影响试验。试验结果表明,该系统重复性好,性能稳定,结构简单,操作方便,且采用超声波测井手段,为综合评价钻井液、完井液对井眼扩径、缩径以及垮塌程度的影响提供了新的综合测试手段。
可膨胀波纹管技术在韦15-19井的应用
杨顺辉, 黄永洪, 陶兴华, 吴 波, 黎学年, 涂玉林
2007, 35(3): 55-57.
摘要:
可膨胀管包括可膨胀实体管和可膨胀波纹管,主要用于在不减小井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层,对损坏套管进行补贴修复,作为各种井筒封隔器以及延长技术套管长度。实体管和波纹管两者膨胀机理不一样,相比之下,可膨胀波纹管技术具有膨胀工艺简单,作业周期短的优点,该技术一直由俄罗斯掌握。中国石化勘探开发研究院经过多年的潜心研究,终于形成了具有自主知识产权的可膨胀波纹管产品及其配套的工艺技术,新研制的可膨胀波纹管壁厚8mm,抗内压强度35MPa,抗外挤强度10MPa,并在苏油田韦15-19井进行了漏层封堵现场试验,经过扩眼、管串下入、水力膨胀、机械膨胀等工艺后获得圆满成功,标志着我国已经打破了国外公司对该技术的垄断,填补了国内在该领域的技术空白。
井场实时数据采集的组件化软件设计
纪荣艺, 樊洪海, 杨皆平, 杨雄文
2007, 35(3): 58-62.
摘要:
针对录井仪所采集数据共享应用及实时传输时,存在数据单位定义没有统一标准的问题,提出了基于组件的井场软件开发模式,进而形成了具有数据采集、数据传输、数据回放和数据模拟为一体的通用组件ComData。该方案将录井仪的多样性、硬件访问的复杂性以及传输协议的特定性屏蔽在具体的计算模块之外,效率高而表达简单。同时也解决了各模块间对共享数据资源独占的问题,还为统一计算单位,扩充实时计算数据量提供了必要的支持。多个油田的试验表明,通过该方案能快捷方便地切换数据源,达到软件集成的预期效果。
阀式液动射流冲击器的研制
熊青山, 王越之, 殷 琨, 夏宏南
2007, 35(3): 63-65.
摘要:
液动射流冲击器在深井模拟实验室的试验结果表明,其在实际应用中具有良好的可行性和应用前景。与此同时,也发现了一些问题,如由于喷嘴过流断面较小等原因导致的射流元件易损坏的问题,所以需要增大喷嘴过流断面。但这种改变必然对射流切换造成影响,其它结构参数必须重新设计。而大量模拟试验表明:增大喷嘴过流断面,调整其它相关结构参数,射流能够实现切换。为此,实际冲击器在设计时增设一阀,将信号道移到中板,改变劈形,排空孔下移且合二为一。重新设计的阀式液动射流冲击器与同规格射流冲击器相比,在冲击功及冲击频率方面相差不大,但压耗大幅度降低。
物质平衡法分区计算定容气藏动储量和压力
程时清, 杨秀祥, 谢林峰, 李相方
2007, 35(3): 66-68.
摘要:
定容气藏的动态储量和地层压力获取方法尽管很多,但要在油田紧张的生产情况下准确计算却并不容易,尤其在测试地层压力时要求全区整体关井,并达到一定的时间,测试点尽量多的情况下。利用物质平衡法分区计算了定容气藏动态储量,并结合弹性二相法联立计算了不关井条件下的地层压力。现场数据说明,按照压力系统和非均质性分区计算动态储量比全区整体计算更接近真实的结果,误差更小;用物质平衡方法计算不关井条件下的地层压力,误差较小,比较实用。
隔气式有水气藏被分隔储集空间的储量计算
刘 斐, 陆正元, 王庆魁,
2007, 35(3): 69-71.
摘要:
隔气式有水气藏被分隔部分储气空间的天然气储量计算,为评价气藏的生产能力及对气井提出有针对性的增产措施提供了依据。根据气藏特征和物质平衡原理,提出了该类气藏分隔区储量的计算方程及其简化处理方法,并利用该方法计算了分隔区的储量。该方法简单易行,对储层和流体物性资料较少的气藏较为适用,但由于采取了一些近似和简化手段其精度会受到一定的影响。
一阶导数法判断压力导数曲线上“凹陷”的类型
王子胜, 姚 军
2007, 35(3): 72-75.
摘要:
对压力导数曲线上“凹陷”类型的判断,关系到相应试井解释模型的选择,所以十分重要。首先介绍了双孔介质试井解释的物理模型和数学模型,给出了分别考虑表皮系数、井筒储存和变井筒储存条件下的压力计算方法,然后对双孔介质定井筒储存和变井筒储存情况下的压力及压力导数曲线特征进行了分析,提出了一种对双孔介质窜流在压力导数曲线上引起的“凹陷”和由于变井储而在压力导数曲线上引起的“凹陷”进行有效区别的方法———一阶导数法,并说明了其原理。该方法在塔河油田的现场应用结果表明,一阶导数法简单易用,特征明显,可以对两种不同情况引起的“凹陷”进行较为明确的判断。
裂缝性油藏单井渗流规律研究
冯金德, 程林松, 李春兰
2007, 35(3): 76-78.
摘要:
在进行裂缝性油藏渗流理论研究时,用常规方法难以对随机分布在储层中且不与油水井相连通的天然裂缝进行处理。为此,根据等值渗流阻力原理,将天然裂缝表征成果应用到油田开发研究中,考虑天然裂缝表征参数对渗流特征的影响,建立了裂缝性油藏单井稳态渗流的理论模型。用实际油藏参数进行了实例计算,研究了裂缝长度、裂缝开度、裂缝数目、裂缝线密度及裂缝与油井的相对距离等参数对压力分布和产量的影响。结果表明,在距井约10m范围内天然裂缝对压力分布和产量的影响大,超过10m,对压力分布和产量的影响减小;裂缝开度、数量和线密度超过一定值后天然裂缝对压力分布和产量的影响程度减小。
油气田开发过程中的流场诱导腐蚀
张 智, 施太和, 周理志, 彭建云, 林元华, 孙永鹏
2007, 35(3): 79-81.
摘要:
在油气田开发过程中,油管和采油系统流道截面突变、弯管等特殊部位(如从油管到四通、弯管、阀门、节流阀等部位)腐蚀较严重。对于油管来说,经常出现油管本体还是完好无损而油管接头被腐蚀穿孔的现象,分析认为,流场诱导腐蚀是其主要原因。分析了流场诱导腐蚀的机理及特点,借助现代计算流体力学,模拟API圆螺纹油管接头流道结构中的流场分布,发现API圆螺纹油管接箍中部“J”形区存在较明显的流场诱导腐蚀现象,并提出了减轻螺纹部位腐蚀的技术措施,包括加内止推台阶、在“J”形区添加工程塑料环、采用API偏梯形螺纹等。
塔河油田井筒降粘技术分析与评价
赵海洋, 王世杰, 李柏林
2007, 35(3): 82-84.
摘要:
针对塔河油田油层埋藏深、原油粘度及性质差异大的特点,分析了常用稠油降粘井筒举升工艺(包括电伴热井筒举升工艺和掺稀油降粘采油工艺)的适应性,并对现场应用效果进行了评价,结果表明,对于供液能力较足、自喷能力较强、原油含水较低、原油温度敏感性较好、原油粘度(50℃)小于20000mPa·s的稠油井,可采用电伴热井筒举升工艺;对于粘度20000~10000mPa·s的稠油井,可采用掺稀降粘采油工艺。
各向异性稠油油藏水平井产能预测模型
管英柱, 何勇明, 王小鲁, 肖再红
2007, 35(3): 85-87.
摘要:
为研究各向异性稠油油藏水平井产能预测模型,将稠油视为宾汉和幂律两类流体类型。基于各向异性理论,推导了宾汉流体型和幂律流体型稠油油藏水平井产能预测新模型,该模型可用于分析各向异性因子对产能预测的影响,并进一步与基于各向同性理论推导的水平井产能预测模型进行比较,初步探讨了影响产能预测的因素。结果表明,油藏各向异性程度对水平井产能预测有明显影响,非均质性越强,新模型的预测结果与各向同性模型的差异越大,且两类流体的各向同性模型预测结果都偏高。
钻具振动对FEWD井下仪器的影响及预防措施
杨玉丰, 刘玉榜, 徐 军
2007, 35(3): 88-90.
摘要:
在水平井地质导向钻井过程中,井下钻具振动易导致井下FEWD测量仪器损坏,造成巨大经济损失。分析认为,钻井参数、井斜角、钻具组合和钻头是导致井下钻具振动的主要原因,防止FEWD测量仪器因井下钻具振动而损坏的一种最有效的方法就是通过井下传感器DDS监测井下钻具的振动。结合振动传感器DDS的工作特点,分析了DDS测量值与钻具振动的关系,给出了几种典型钻具振动(包括钻头弹跳、扭转振动、钻头涡动、钻具涡动、横向振动和振动耦合)出现时的DDS测量值变化情况,提出了相应的预防和控制井下钻具振动的技术措施。以桩12平3井为例,介绍了井下钻具振动的判断与控制措施的实施情况。准确判断井下钻具振动并采取相应的技术措施对于有效保护FEWD测量仪器、提高钻井综合效益具有重要意义。
海域天然气水合物的形成及其对钻井工程的影响
吴 华, 邹德永, 于守平
2007, 35(3): 91-93.
摘要:
将气体生成水合物的条件与深水钻井井筒温度压力、地层温度压力分布相结合,证实了深水钻井过程中形成水合物和钻遇天然气水合物层的可能性。天然气水合物的形成会改变钻井液的性质、堵塞井筒、环空及防喷器;水合物层的分解会造成沉积物坍塌、井壁失稳,引起井漏、井喷等一系列问题,给钻井作业造成巨大的经济损失,甚至使钻进无法正常进行。国内外近几年在天然气水合物研究勘探方面的经验表明,解决水合物问题常用的方法是加入水合物抑制剂,或者是采取必要的措施来防止井喷,将钻井液中的气体循环出去。
钻井企业技术创新评价模型研究
宋本岭, 夏从亚, 王振平
2007, 35(3): 94-97.
摘要:
随着中国钻井企业改革的深化和市场经济的不断发展完善,在中国钻井企业中将会出现技术创新的热潮。以当前钻井企业所面临的问题与挑战为背景,根据近年来国内外技术创新与评价理论的最新研究成果,结合当前钻井企业技术创新的实际,构建了钻井企业技术创新评价指标体系,运用层次分析法和模糊综合评价法构建了钻井企业的技术创新评价模型,并进行了实例分析。