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2015年  第43卷  第4期

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南海深水钻井完井主要挑战与对策
孙宝江, 张振楠
2015, 43(4): 1-7. doi: 10.11911/syztjs.201504001
摘要(3909) 全文 (79) [PDF 1018KB](4681)
摘要:
近年来,我国深水油气资源的勘探开发不断取得突破,"海洋石油981"半潜式钻井平台的建成更是将我国深水钻井装备提升到了世界先进水平行列,但是,与国外先进水平相比,我国深水钻井完井还存在缺乏作业经验、工艺及技术水平较低、基础理论研究薄弱等问题。在介绍我国南海深水钻井完井技术研究现状的基础上,分析了南海深水钻井完井面临的技术难点,针对我国南海特殊海洋环境、特殊地质条件及离岸距离远给钻井完井带来的特殊挑战,以安全高效钻井完井为聚焦点,给出了需要进一步攻关的一系列关键技术,并提出了发展建议,以期为我国深水钻井完井技术及理论的发展提供借鉴,最终实现我国南海深水油气资源的高效安全开发。
基于非概率可靠性的喷射导管下入深度设计方法
李家仪, 许亮斌, 周建良, 畅元江
2015, 43(4): 8-12. doi: 10.11911/syztjs.201504002
摘要(3221) 全文 (75) [PDF 1169KB](4111)
摘要:
在深水探井设计中,由于钻孔取土壤样的费用高,设计导管下入深度时往往缺少所需的土壤参数,而海底土壤参数又存在较大的不确定性,此时采用确定性方法进行导管下入深度设计存在一定的难度和风险。为此,以区间分析方法和结构可靠性理论为基础,通过分析喷射下入导管的载荷,建立了喷射下入导管的功能函数,形成了一种基于非概率可靠性的喷射导管下深设计方法。通过实例对比了该设计方法与确定性导管下入深度设计方法的设计结果,发现该方法的设计结果大于确定性方法的设计结果。这说明,采用该方法设计导管下入深度可以保证导管系统安全可靠,而且有一定的安全余量。该方法克服了缺少土壤参数情况下确定性方法存在的不足,降低了对土壤参数的需求,有助于降低深水钻井作业成本,同时可以保证深水钻井作业安全。
缅甸西海岸深水气田水基钻井液优化设计
赵欣, 邱正松, 高永会, 张永君, 马永乐, 刘晓栋
2015, 43(4): 13-18. doi: 10.11911/syztjs.201504003
摘要(3573) 全文 (40) [PDF 1053KB](4107)
摘要:
为解决缅甸西海岸深水气田钻井面临的水敏性泥页岩井壁失稳、海底低温高压条件下钻井液增稠和易生成天然气水合物的问题,以聚胺抑制剂SDJA为关键处理剂,在优化钻井液低温流变性及优选天然气水合物抑制剂等关键处理剂的基础上,构建了强抑制性水基钻井液HIDril。室内性能评价结果表明,该钻井液具有较低的黏度和较高的动切力及6值,有利于清洗井眼,并且在温度4℃时具有良好的流变性;水敏性泥页岩回收率最高可达96.33%,抑制性能优良;在模拟海底环境的低温高压条件下,可有效抑制天然气水合物的生成;渗透率恢复率大于85.57%,具有较好的储层保护效果。在此基础上,针对缅甸西海岸深水气田不同井段的特点进行了钻井液技术方案设计,可为该深水气田钻井提供借鉴。
海底天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响
宫智武, 张亮, 程海清, 刘延民, 任韶然
2015, 43(4): 19-24. doi: 10.11911/syztjs.201504004
摘要(3156) 全文 (44) [PDF 1105KB](3861)
摘要:
为分析天然气水合物分解对海洋钻井安全的影响,根据海底天然气水合物特征,结合天然气水合物分解动力学和热力学条件,研究了不同钻井工况下天然气水合物分解产气规律,估算了天然气水合物分解后的产气量。结果表明,在钻进天然气水合物层过程中,天然气水合物分解产气速率和累计产气量逐渐增大;在天然气水合物饱和度一定的情况下,近井天然气水合物层内的天然气水合物完全分解产气量与井身轴向半径呈平方关系;随着钻井液与天然气水合物层温差增大,天然气水合物分解速率呈指数增长;浅水区钻遇天然气水合物层易导致其分解,随着水深增加或井筒压力增大,天然气水合物分解越来越困难。研究表明,钻穿天然气水合物层时,提高钻进速度可减少天然气水合物分解;钻井过程中应根据钻前预测结果调整钻井液温度和密度来控制天然气水合物分解,同时采取必要的井控措施,以保证在适当的天然气水合物分解产气条件下安全钻进。
台风应急期间深水钻井隔水管悬挂撤离安全分析
盛磊祥, 王荣耀, 许亮斌, 蒋世全, 周建良
2015, 43(4): 25-29. doi: 10.11911/syztjs.201504005
摘要(3330) 全文 (78) [PDF 1031KB](3839)
摘要:
对于半潜式钻井平台,常规应对台风的程序是回收所有的钻井隔水管,航离台风路径,但是回收隔水管的作业时间较长,有时无法保证回收所有的隔水管,因此,悬挂隔水管可能无法避免。为保证钻井平台悬挂隔水管航行时隔水管的安全,以悬挂状态下的隔水管为研究对象,考虑隔水管动态张力、弯曲应力、隔水管转角及与月池的空间干涉等因素,利用有限元分析方法建立了悬挂模式下的隔水管轴向动力学模型。利用该模型,以南海某超深水井(水深2 460 m)为例,分析了不同悬挂模式、钻井船撤离航速、航向对隔水管安全性的影响。结果表明:硬悬挂模式下,航速为2 kn时,安全撤离航向为0°~45°;软悬挂模式下,航速为2 kn时,安全撤离航向为0°~90°;同样海况条件下,软悬挂模式允许的钻井船航速比硬悬挂大。这表明软悬挂撤离模式比硬悬挂撤离模式对波流载荷的适应能力要强,悬挂隔水管避台风撤离时,应优先选用软悬挂模式。
立柱式钻井平台内孤立波载荷尺度效应研究
王旭, 张新暑, 尤云祥
2015, 43(4): 30-36. doi: 10.11911/syztjs.201504006
摘要(3043) 全文 (73) [PDF 1257KB](3881)
摘要:
在海洋内孤立波作用下,立柱式钻井平台会产生大幅度的运动响应,影响钻井平台的作业效率与安全,其中平台内孤立波载荷的准确预测是关键。为此,以3类内孤立波理论(KdV、eKdV和MCC)的适用性条件为依据,通过构建两层流体中内孤立波对立柱式钻井平台强非线性作用的数值模拟方法,结合模型试验分析了立柱式钻井平台内孤立波载荷的尺度效应。结果表明,在大尺度条件下采用Morison公式和傅汝德-克雷洛夫公式分别计算内孤立波的水平力和垂向力仍然是可行的。此外,内孤立波载荷模型试验中,立柱式钻井平台内孤立波水平力及垂向力的尺度效应因流体黏性影响的不同而产生差异,受黏性影响较大的水平力尺度效应显著,而受黏性影响较弱的垂向力的尺度效应较弱,可以忽略。
台风作用下锚泊定位半潜式钻井平台动力特性研究
刘正礼, 张浩, 阳文学, 张玉亭, 畅元江
2015, 43(4): 37-42. doi: 10.11911/syztjs.201504007
摘要(2967) 全文 (44) [PDF 1187KB](4051)
摘要:
南海台风活动频繁,严重影响着锚泊定位半潜式钻井平台的作业安全。采用水动力学计算软件 ANSYS-AQWA,基于三维势流理论和莫里森方程,建立了平台-锚泊系统耦合动力分析模型,开展了台风作用下的平台漂移分析和锚泊系统安全性评估。分析结果表明:当锚泊系统完整时,平台的平均漂移量与最大漂移量均超出API规定的许用值,需停止钻井作业并准备解脱,但锚链不会发生断裂。如果锚泊系统中安全系数最小的锚链发生断裂,平台的漂移量明显增大,锚泊系统最小安全系数明显减小,局部情况下锚链易相继断裂并造成连锁反应。研究表明,提出的相关方法和得出的结论可为极端天气下锚泊定位浮式装置的安全评估提供参考。
基于有限元法的深水钻井隔水管压溃评估
刘秀全, 陈国明, 宋强, 畅元江, 许亮斌
2015, 43(4): 43-47. doi: 10.11911/syztjs.201504008
摘要(3263) 全文 (85) [PDF 1115KB](3855)
摘要:
压溃是深水钻井隔水管主要的失效模式之一,现有的理论算法无法考虑缺陷对隔水管压溃的影响。因此,考虑磨损和腐蚀对隔水管压溃性能的影响,建立了深水钻井隔水管非线性压溃有限元评估方法,并与深水钻井隔水管压溃理论评估方法进行了对比。结果表明:有限元压溃分析方法与API RP 2RD、DNV OS F101推荐算法的分析结果基本一致,验证了隔水管压溃有限元分析方法的准确性;压溃过程的初始阶段隔水管发生弹性变形,当内外压差达到临界压力时,隔水管开始发生塑性变形,弹性阶段向塑性阶段的突变点即为隔水管压溃临界点;完好隔水管压溃后截面呈扁平状,缺损隔水管压溃后截面呈锥形;随着隔水管缺陷尺寸增大,隔水管临界压溃压力逐渐降低。
顺9井区致密油藏水平井一体化开发技术
王洋, 赵兵, 袁清芸, 曾诚
2015, 43(4): 48-52. doi: 10.11911/syztjs.201504009
摘要(3826) 全文 (40) [PDF 1113KB](3918)
摘要:
顺9井区志留系碎屑岩储层存在埋藏深、温度高、物性差和底水发育,前期直井压裂后无法获得稳定产能的问题,为此,开展了水平井一体化开发技术研究。按照钻井、完井和压裂一体化设计的思想,水平井方位角设计为137.7°,与最大主应力方向正交,以提高压裂后泄油面积;使用油基钻井液钻进,保证井径规则,便于分段完井工具坐封;优选耐温130℃、耐压差70 MPa的裸眼封隔器,保证分段成功,并将压裂端口置于储层发育段,便于裂缝起裂;通过降低胍胶浓度和优化添加剂用量,形成耐温130℃的低伤害压裂液;采用油藏数值模拟方法优化压裂施工参数,应用常规压裂+人工隔层控缝高技术实现避水高度30 m,控缝高、深穿透压裂,形成顺9井区致密油藏水平井一体化开发关键技术。现场试验表明,水平井压裂后产能较直井提高4倍,2口井累计产油量达1.02×104 m3。水平井一体化开发技术提高了顺9井区致密油藏开发效果,对国内同类致密油藏开发具有一定借鉴意义。
低渗储层近井地带聚合物伤害模拟评价
万绪新
2015, 43(4): 53-58. doi: 10.11911/syztjs.201504010
摘要(3281) 全文 (59) [PDF 1255KB](4060)
摘要:
聚合物作为钻井液常用处理剂在钻井过程中得到了广泛应用,其对储层的伤害也日益被人们关注。为了建立一种快速、准确评价低渗储层钻井过程中聚合物对近井地带伤害的方法,在充分调研国内外聚合物伤害模拟评价技术的基础上,建立了低渗储层近井地带聚合物伤害模型,给出了可用于计算机编程的求解方法,并利用所建立的模型,对钻井过程中影响聚合物伤害的主要因素进行了定性分析。结果表明:聚合物伤害发生在近井地带,随着地层渗透率降低,伤害深度和程度都降低;随着压差增大,聚合物伤害程度增加;聚合物质量浓度增大,可降低工作液的滤失量,减小聚合物的伤害半径;毛管力对聚合物伤害的影响较小;启动压力梯度可降低聚合物伤害,但当其较小时,对聚合物伤害的影响不大。
高性能水基钻井液在大庆油田致密油藏水平井中的应用
侯杰, 刘永贵, 李海
2015, 43(4): 59-65. doi: 10.11911/syztjs.201504011
摘要(3548) 全文 (54) [PDF 1086KB](4034)
摘要:
针对大庆油田中浅层致密油藏水平井钻井过程中常发生造浆、缩径和剥落掉块等问题,在对致密油储层岩心进行电镜扫描、铸体薄片分析等的基础上,利用聚胺、聚合醇的"两元协同"作用提高钻井液的抑制性,利用常规物理封堵与聚合醇化学封堵相结合的"双效"封堵作用提高钻井液对微裂缝的封堵能力。采用宏观与微观相结合的抑制性评价方法优选了聚胺抑制剂,并选用与其具有良好配伍性的聚合醇等处理剂,形成了抑制性突出、封堵能力强和润滑性良好的高性能水基钻井液。室内试验结果表明,高性能水基钻井液泥页岩滚动回收率大于95%,缝宽10~50 μm的微裂缝累计出液量小于2 mL,极压润滑系数仅为0.10。该钻井液在大庆油田致密油藏的9口水平井进行了应用,均效果显著,其中龙26-平9井的井径扩大率仅为9.31%,最高机械钻速达10.58 m/h。研究表明,高性能水基钻井液能够满足大庆油田致密油藏的钻井需求。
气体钻水平井岩屑运移数值模拟研究
李皋, 肖贵林, 李小林, 李诚
2015, 43(4): 66-72. doi: 10.11911/syztjs.201504012
摘要(3155) 全文 (37) [PDF 1308KB](4164)
摘要:
针对气体钻水平井过程中的井眼净化问题,开展了水平段岩屑运移特征研究。基于气固两相流动模型,采用FLUENT软件模拟了气体钻井条件下不同粒径、不同注气量、不同钻杆转速和不同钻杆偏心距下单颗粒岩屑和岩屑颗粒群在水平环空的运移特性。模拟结果表明,单颗粒岩屑在水平环空的运移以跃移形式为主,而岩屑颗粒群的运移主要包括蠕移和跃移两种形式;粒径5.0 mm岩屑在注气量50,70和90 m3/min下的首次跳跃距离分别为0.55,0.90和1.50 m;在注气量为50 m3/min时,粒径1.5 mm岩屑的首次跳跃距是粒径3.0 mm岩屑的1.5倍;粒径7.0 mm岩屑在钻杆静止和转速为60 r/min下的第3次跳跃距离分别为0.43和0.62 m;粒径6.0 mm岩屑在偏心距0,10和15 mm条件下的第2次跳跃距离分别为0.55,0.44和0.28 m。研究表明,注气量越大、粒径越小、偏心距越小、钻杆转动越快,则岩屑运移的距离越远。建议采取适当提高注气量、安装水平井井眼净化工具、提高钻杆居中度等措施,以提高井眼净化效果。
气体钻井最小气体体积流量计算新方法
唐佳彤
2015, 43(4): 73-77. doi: 10.11911/syztjs.201504013
摘要(3060) 全文 (65) [PDF 1059KB](3892)
摘要:
目前气体钻井时主要采用Angel模型计算注气量,但与实际注气量相比,Angel模型的计算结果往往偏小。为此,结合最小速度理论,首先计算得到携带岩屑所需的最小流速,然后采用最小动能方法求解气体钻井所需的最小气体体积流量。考虑气体流量、环空截面积等因素对气体钻井所需最小气体体积流量的影响,引入颗粒群系数与阻力系数对计算结果进行了修正,使求解得的气体钻井最小注气量更加准确。计算结果表明,修正模型的计算结果比Angel模型更符合现场实际情况,机械钻速、井眼直径对气体钻井最小气体体积流量的计算结果也有很大影响。
高温冻胶阀的研制与现场试验
王在明, 朱宽亮, 冯京海, 吴艳, 沈园园
2015, 43(4): 78-82. doi: 10.11911/syztjs.201504014
摘要(2920) 全文 (45) [PDF 1060KB](3941)
摘要:
南堡油田潜山裂缝性油气藏水平井目的层温度在150℃以上,钻井过程中存在漏喷同存等问题,完井作业难度大,为此,设计应用了二次交联高温冻胶阀。该冻胶阀设计采用二次成胶方式,第一次交联形成适当结构冻胶,满足泵注要求;第二次交联速度快成胶强度大,完成封隔井筒,保证冻胶阀上部井段顺利施工。RM2100高温高压冻胶检测仪在线检测结果表明,冻胶阀形成过程中冻胶黏度体系一直保持在1 000 mPa·s以上,150 min时二次成胶开始,最终黏度12 000 mPa·s以上。室内模拟试验结果发现,该冻胶阀承压能力在2 MPa/100m以上,150℃高温下72 h冻胶黏度基本稳定,可用钻头切割冲蚀方式完成破胶。在 NP23-P2016 井的试验表明,该冻胶阀成功封隔了井筒,减少了漏失,为回接尾管等完井作业提供了安全的井控环境。研究结果表明,高温冻胶阀技术可有效解决南堡油田潜山油气藏水平井完井作业井控难题。
煤层气直井水力压裂裂缝起裂模型研究
李玉伟, 艾池
2015, 43(4): 83-90. doi: 10.11911/syztjs.201504015
摘要(3174) 全文 (24) [PDF 1352KB](4229)
摘要:
煤岩内部存在大量割理、裂隙等结构弱面,水力压裂时裂缝起裂可能发生于煤岩本体或割理裂隙处,造成其裂缝起裂机理与常规砂岩储层有较大差别,需要建立新的适用于煤层气井的裂缝起裂压力计算模型。考虑煤岩割理系统交割网状分布特性以及割理的空间位置变化关系,基于岩石力学和断裂力学理论,推导了煤层裸眼井壁和射孔孔壁周围及割理壁面处的应力分布方程;基于张性和剪切起裂条件,建立了煤岩不同完井方式下的裂缝起裂压力计算模型。应用该模型对2口压裂井进行了计算,裸眼和射孔完井裂缝起裂压力计算值与实测值之间的误差分别为3.96%和4.72%,表明该模型的计算结果与实测结果吻合较好。研究结果表明,煤层压裂能够从割理处起裂,起裂压力与煤层割理倾角、割理壁面内摩擦系数以及煤层水平主应力差值等因素密切相关。
钙质晶须在高温加砂水泥中的增强性能研究
楼晨阳, 姚晓, 何德清, 于三跃, 韩远远, 张鹏伟
2015, 43(4): 91-95. doi: 10.11911/syztjs.201504016
摘要(2795) 全文 (26) [PDF 1095KB](3988)
摘要:
为满足稠油开采对油井水泥石高温力学性能的要求,探索了钙质晶须在油井水泥及高温加砂水泥中应用的可行性。首先研究了80℃下硫酸钙晶须(CSW)及两种自制钙质晶须(GZWS和GZWL)对油井水泥石的增强增韧效果,并在此基础上,通过干热养护方式(600℃煅烧6 h)考察了5% GZWL对加砂水泥石的增强效果。结果发现,CSW对油井水泥石无增强增韧作用,而GZWL和GZWS的增强增韧效果明显,且长径比大的GZWL优于GZWS。随GZWL加量增大,油井水泥石的抗压强度和冲击韧度增大,当加量为5%时,1,3,7和28 d水泥石的抗压强度较净浆水泥石分别提高了18.7%,42.4%,20.6%和20.7%,冲击韧度较净浆水泥石分别提高了6.8%,7.0%,12.8%和13.0%;该加量下干热养护后的水泥石抗压强度较纯加砂水泥石提高了108.0%。研究结果表明,晶须表面性质(亲水性)是保障其与水泥石基体良好胶结并发挥其作用的前提,晶须长径比越大,增强效果越显著,故GZWL能有效抑制加砂水泥石的高温强度衰退。
耐高温聚合物降滤失剂AAS的研制与性能评价
李炎
2015, 43(4): 96-101. doi: 10.11911/syztjs.201504017
摘要(3022) 全文 (53) [PDF 1084KB](3809)
摘要:
深井超深井井底温度高,水泥浆滤失控制难度大。为解决这一问题,以 2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)、丙烯酰胺(AM)和苯乙烯磺酸钠(SSS)为原料,以偶氮二异丁脒盐酸盐为引发剂,通过优化AMPS、AM和SSS三者的比例,合成了三元共聚耐高温降滤失剂AAS。利用红外光谱、核磁共振氢谱表征、热重和差热分析等方法评价了AAS的稳定性,并开展了水泥浆高温滤失性能评价。结果表明,AMPS、AM和SSS质量比为20:5:1时,AAS的分解温度为350℃左右;AAS加量为1.6%时,在180℃条件下水泥浆API滤失量可以控制在150 mL以下,150℃条件下滤失量为56 mL。研究表明,降滤失剂AAS能够降低水泥浆在高温下的滤失量,对水泥浆流变性、强度和稠化时间无明显影响,能满足高温固井对水泥浆的要求。
页岩地层ECS测井资料解释新方法及其应用
廖东良
2015, 43(4): 102-107. doi: 10.11911/syztjs.201504018
摘要(3247) 全文 (43) [PDF 1432KB](4012)
摘要:
常规测井方法难以准确评价黏土、碎屑岩和碳酸盐等矿物,而ECS测井仪的晶体探测器可测量由中子源和地层矿物碰撞产生的伽马射线,因此依据地层矿物和伽马射线的对应关系,建立了ECS元素测井响应方程,利用优化反演方法确定矿物类型、计算矿物含量、骨架密度及脆性指数。利用该方法对页岩气A区块X井的ECS测井资料进行了解释,选择Si,Al,Fe,Ca,Su和K元素,反演出石英、长石、灰岩、白云岩、伊利石、绿泥石、蒙脱石、黄铁矿、云母和硬石膏等10种矿物中的6~8种及其含量,反演结果与岩心矿物分析结果具有较好的一致性,并根据矿物的含量计算出该井页岩地层的骨架密度为2.65~2.75 g/m3,脆性指数为40~60。这说明利用ECS测井资料可以评价页岩地层的矿物及含量,能据此计算页岩地层的骨架密度和脆性指数,可提供准确的评价结果,从而指导页岩地层的压裂设计与施工。
泾河油田连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术
陈路原
2015, 43(4): 108-112. doi: 10.11911/syztjs.201504019
摘要(2998) 全文 (25) [PDF 1103KB](4141)
摘要:
针对泾河油田长8油藏水平井压后初期产量低且递减快的问题,根据连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂的技术原理,结合压裂裂缝诱导应力场分析,对簇间距、射孔参数和施工参数进行了优化,形成了泾河油田长8油藏连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂施工方案:压裂簇间距15~38 m,射孔位置距离天然裂缝5~10 m,射孔喷射速度大于190 m/s,压裂施工排量4~5 m3/min,前置液比例28%~32%,段加砂量25~45 m3,平均砂比25.5%~27.0%。该技术在9口井进行了现场应用,与优化前相比,一次压开成功率提高39.3%;与单簇压裂相比,平均单井产量提高3.5 t/d。应用结果表明,连续油管水力喷砂射孔环空多簇压裂技术能实现低孔、特低渗砂岩油藏的有效开发,具备推广应用价值。
煤层气井合理放气套压的确定及其应用
倪小明, 胡海洋, 曹运兴, 庞东林, 郭志企
2015, 43(4): 113-117. doi: 10.11911/syztjs.201504020
摘要(2898) 全文 (34) [PDF 1131KB](4393)
摘要:
煤层气井提产阶段和稳产阶段需要确定合理放气套压,才能够获得稳定的气流补给。根据煤储层启动压力梯度、渗流理论和煤层气开发地质理论,构建了煤层气井憋压阶段套压变化的数学模型;利用沁水盆地大宁区块的煤层气勘探开发资料验证了该模型的准确性,并分析了放气套压差值对平均日产气量的影响规律。模型计算结果与现场数据吻合较好时,煤层气井的产气量较高;当计算出的放气套压与实际放气套压的差值小于等于0.15 MPa时,煤层气井稳产期的产气量能达到1 000 m3/d以上;大于0.15 MPa时,需要降低产气量来维持其稳定性。研究结果表明,日产气量随实际放气套压与计算值之间差值的增大呈幂函数减小,建立的煤层气井憋压阶段合理放气套压数学模型可为现场排采控制提供理论依据。
疏松砂岩再压实作用下的物性及渗流特性
周文胜, 熊钰, 徐宏光, 张伟, 王帅
2015, 43(4): 118-123. doi: 10.11911/syztjs.201504021
摘要(2822) 全文 (36) [PDF 1185KB](4135)
摘要:
疏松砂岩油藏在开发过程中由于地层压力下降会对储层产生损害,影响油井产能,需要对储层再压实作用下的物性及油水两相的渗流特性进行研究。首先采用储层压力条件下的连续测试方法,以恒定的驱动流速、变化内压的方式测试了储层岩心在再压实作用下的物性,从宏观角度分析了疏松砂岩再压实作用下的物性变化规律;再通过压实作用下的压汞试验,从微观角度阐述了疏松砂岩的孔隙结构演化特征;最后通过压实作用下储层岩心的油水流动试验,分析了压实作用下油水两相的渗流特性。疏松砂岩的渗透率随着再压实作用增强持续降低,降幅达53%左右,在孔隙度约降低7%时,岩石中相当大部分孔隙在压实作用下蜕变成喉道,孔喉体积比由1.50增至1.96,峰值对应孔径降至压实前的50%,造成渗透率下降幅度远超过孔隙度下降幅度;随着再压实作用增强,油、水两相的渗透率约降低50%,残余油饱和度由17.8%增至19.2%,束缚水饱和度由18.5%增至21.2%。研究结果表明,随着再压实作用增强,疏松砂岩的孔隙和喉道均被压缩,导致储层物性变差,而孔隙度的降幅相对较小,渗透率呈幂函数下降,降幅明显且在地层压力恢复过程中无法恢复;束缚水饱和度和残余油饱和度随有效应力增加呈指数上升,油相渗透率随有效应力增大呈线性下降,这就是在注水不及时或注水不足的区域油井产能大幅度降低的主要原因。
钻杆应力-疲劳寿命曲线试验研究
林元华, 李光辉, 胡强, 刘婉颖
2015, 43(4): 124-128. doi: 10.11911/syztjs.201504022
摘要(3045) 全文 (47) [PDF 1201KB](3904)
摘要:
钻杆的疲劳失效是引发钻井井下事故的主要原因,因此有必要对钻杆的应力-疲劳寿命曲线进行试验研究。采用旋转弯曲疲劳试验机,研究了常用的S135和G105钻杆的疲劳性能;采用疲劳寿命对数正态分布模型,得出了任意存活率对应的应力-疲劳寿命曲线;采用直接外推法和2m-1外推法将疲劳曲线延伸到长寿命区域,并将其外推结果与配对升降法试验结果进行了对比。升降法试验得出S135和G105钻杆的疲劳强度(存活率为99%,置信度为95%)分别为550.19 MPa和454.79 MPa;由直接外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为510.23 MPa和402.01 MPa;由2m-1外推法外推存活率99%的曲线得到疲劳寿命为1.0×107时,S135和G105钻杆对应强度分别为532.95 MPa和428.98 MPa。试验表明,2种外推方法得到的疲劳强度均低于试验值,2m-1 外推法得到的疲劳强度值更接近升降法试验值,因此推荐使用2m-1外推法对概率-应力-疲劳寿命曲线进行外推来得到完整的疲劳寿命曲线。
新型孕镶金刚石钻头研制及试验
关舒伟
2015, 43(4): 129-132. doi: 10.11911/syztjs.201504023
摘要(2846) 全文 (43) [PDF 1027KB](3663)
摘要:
PDC钻头不适用于深部砂泥岩互层,而采用牙轮钻头钻进该类地层,存在钻头寿命短、进尺少、机械钻速低等问题,为解决该问题,研制了新型孕镶金刚石钻头。首先通过钻进试验,确定金刚石浓度为80%。该金刚石由40/45目和70/80目两种粒度组成,两种粒度的金刚石分别占金刚石总量的65%和35%,其中40/45目金刚石起提高机械钻速的作用,70/80目金刚石起增强耐磨性、延长钻头寿命的作用。接着通过测试不同配方基体的力学性能,优选出了碳化钨含量24%、其他骨架料22%、粘接剂54%的D-6号基体配方。最后设计了"B"形冠部、140°内锥角、20°后倾角、心部7颗φ16.0 mm优质PDC复合片防掏心结构的新型孕镶金刚石钻头。该钻头在元坝气田进行了试验,结果表明,在相同井段单只钻头的进尺与其他钻头相比平均增加了484.7%,机械钻速平均提高了150.8%。这表明,新型孕镶金刚石钻头为深部砂泥岩互层提供了一种新的高效破岩工具。
油井声控压差平衡式开关控制器的研制与试验
陈江烨, 王一良, 侯庆春, 杨松
2015, 43(4): 133-137. doi: 10.11911/syztjs.201504024
摘要(2732) 全文 (28) [PDF 1077KB](3969)
摘要:
为了克服传统油井找水工艺中施工复杂、生产周期长、费用高、准确性低等缺点,提高油井找水效率和准确性,研制了油井找堵水声控压差平衡式开关控制器。该开关控制器采用自适应动态压力平衡系统,其活塞阀开启和关闭时可承受20 MPa压力差;采用油管传输声波信号的声波遥控技术,从地面遥控井下开关控制器开启、关闭,根据工艺要求进行分层开采或分段开采。室内静压试验表明,开关控制器在125℃、50 MPa高温高压条件下,稳压30 min,整体设备无渗漏无变形;耐压差试验表明,活塞在承受25 MPa压差的情况下,压力平衡装置可以承受压差,电机驱动活塞做上下往复运动,动密封不渗不漏。现场试验表明,声波接收器接收地面指令后,可以控制电机驱动装置打开或关闭开关阀。试验结果表明,该开关控制器可为油井提高开采效率提供技术支持。
川东南JA侧钻水平井地质导向技术
孙坤忠, 刘江涛, 王卫, 李永杰, 秦黎明
2015, 43(4): 138-142. doi: 10.11911/syztjs.201504025
摘要(3038) 全文 (35) [PDF 1142KB](4066)
摘要:
川东南焦石坝及其外围页岩地层地质导向钻井存在井震矛盾突出、岩屑代表性差、地质设计与实钻地层之间往往存在较大偏差等技术难点。针对上述技术难点,基于地震及邻井资料,建立了钻前地质导向模型,以预测可能钻遇的地层;在入靶前的地质导向阶段,根据随钻测井资料和录井资料,进行地层精细对比,并修正地质导向模型,调整靶点深度,确保水平井安全、高效着陆;在水平段地质导向阶段,充分利用随钻测井、气测、钻时、岩性等数据,准确判断钻头位置,并实时修正地质导向模型,以确保钻头始终处于目的层,形成了适用于该地区的页岩水平井地质导向钻井技术。该技术在焦石坝外围的JA侧钻水平井进行了应用,气层钻遇率达到100%,优质气层钻遇率85.5%,取得了良好的应用效果。现场应用表明,该页岩水平井地质导向钻井技术适用于川东南地区页岩水平井钻井,能够有效提高气层钻遇率,对国内类似页岩气区块地质导向钻井也有借鉴作用。