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2017年  第45卷  第4期

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“三超”油气井井控技术难点及对策
牛新明, 张进双, 周号博
2017, 45(4): 1-7. doi: 10.11911/syztjs.201704001
摘要(8354) 全文 (109) [PDF 1085KB](8687)
摘要:
三超油气井的超深、超高温和超高压特点给井控装备配套和井控安全带来了严峻挑战,在钻井过程中发生井涌溢流的概率较大,需要对其井控技术难点及对策进行探讨分析。在给出"三超"油气井定义的基础上,介绍了国内典型"三超"油气井的钻井情况,论述了"三超"油气井在地层压力预测、井身结构优化设计、溢流监测与井底压力确定等方面存在的主要问题,从井控装备配套、提高套管强度和溢流早期监测等方面提出了技术对策,并结合"三超"油气井井控特征提出了一种动态变参数压井方法,即设计采用不同密度的压井液进行压井,压井过程中动态调整压井液排量、分段泵入不同密度的压井液,实现套压的快速降低,提高一次压井成功率。研究结果为今后"三超"油气井的井控关键技术研究及井控装备配套提供了技术参考。
国内外地下储库现状及工程技术发展趋势
袁光杰, 夏焱, 金根泰, 班凡生
2017, 45(4): 8-14. doi: 10.11911/syztjs.201704002
摘要(7767) 全文 (68) [PDF 978KB](6988)
摘要:
近年来国内地下储库尤其是储气库建设取得了长足的进步,在天然气调峰安全保供中发挥了重要作用,如何利用地下储存空间提高能源利用效率和节能减排成为国内近年来一个持续攻关的热点。在介绍国内外地下储气库、盐穴储油库、压缩空气/氢气储能库、地下CO2储库和废料储库等建设及工程技术发展现状的基础上,详细阐述了地下储库工程技术的现状和存在的问题,分析了推动地下储库工程技术发展的因素,并对地下储库工程技术的发展趋势进行了展望和分析,最后给出了国内地下储库工程技术发展的认识与建议,以期对国内地下储库工程技术的发展提供借鉴和参考。
马深1井钻井工程设计与施工
陈明, 黄志远, 马庆涛, 刘云鹏, 葛鹏飞, 夏广强
2017, 45(4): 15-20. doi: 10.11911/syztjs.201704003
摘要(7725) 全文 (88) [PDF 959KB](6868)
摘要:
马深1井是部署在四川盆地的一口超深井,存在井身质量控制困难、钻井提速难度大、喷漏风险并存、钻井液和水泥浆性能维护难度大、固井质量难以保证等钻井技术难点。为此,根据该井所钻遇地层的特点,充分考虑预探井风险,在保证钻井安全的前提下,兼顾井身质量、效率、经济等因素,将井身结构设计为导管+五开井身结构,设计采用氯化钾聚胺磺化防塌钻井液和胶乳防气窜固井水泥浆,并在实钻中采用气体和泡沫钻井技术、"螺杆+PDC钻头"复合钻井技术、"涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"钻井技术及"旋冲工具+PDC钻头"钻井技术等提速技术。该井钻井过程顺利,提速效果明显,表明该井的钻井工程设计合理,所采用的提速技术针对性强,可以解决该井存在的钻井技术难点。
南海C区块高温高压气井井控技术
徐优富, 张忠强, 方华良
2017, 45(4): 21-26. doi: 10.11911/syztjs.201704004
摘要(7757) 全文 (27) [PDF 966KB](6624)
摘要:
为确保南海C区块高温高压气井钻井过程中的井控安全,针对存在的地层压力高且复杂、地层温度高、钻井液安全密度窗口窄、高密度钻井液性能维护困难等井控技术难点,制定了实时检测溢流、控制溢流量,压井时逐渐提高压井液密度,防止发生井漏,钻井液降温和性能维护,井下溢漏共存处理等技术措施。防止井漏的技术措施包括提高地层承压能力和钻井液的封堵性、优化井身结构、控制井底循环当量密度、阶梯开泵、简化钻具组合及控制下钻速度等。南海C区块30余口高温高压井在钻井过程中采取了制定的井控技术措施,未发生井控事故。这表明,采取所制定的井控技术措施可以确保南海C区块高温高压气井的钻井井控安全。
中低温地热井钻井完井工艺技术研究与实践
王培义, 马鹏鹏, 张贤印, 杨卫
2017, 45(4): 27-32. doi: 10.11911/syztjs.201704005
摘要(7649) 全文 (35) [PDF 1029KB](7042)
摘要:
为了提高中低温地热井工程质量,保障单井产能,优化了地热井钻井完井工艺技术,形成了适用于砂岩热储的二开井身结构和适用于基岩热储的三开井身结构;采用悬挂器连接、连接重叠段固井水泥密封的方式,防止泵室段底部水层窜通;优化了适用于不同地区、不同储层完井的花管、绕丝筛管和割缝衬管的设计参数;针对热储层极易漏失的特点,发展了钻井液正循环钻进、清水正循环钻进、清水充空气正循环钻进和气举反循环钻进等4种钻进工艺;根据生产需求,明确了地热井测井参数要求、固井技术要点及组合洗井工艺。该技术在清丰XBXZ-1井现场应用后,下入多级泵试水24 h,流量120 m3/h,水温68℃,静液面15.50 m,动液面48.00 m。中低温地热井钻井完井工艺成功解决了地热钻井完井过程中存在的钻井液漏失严重、水位衰减快、沉砂严重和开采水层与表层水之间的互窜等问题,具有较好的推广应用价值。
套损井与取心井相似井段识别及其岩石力学参数确定方法
邢岳堃, 张广清, 李世远, 王元元, 杨潇
2017, 45(4): 33-40. doi: 10.11911/syztjs.201704006
摘要(7600) 全文 (33) [PDF 1284KB](6843)
摘要:
为了确定老油田岩心样本严重匮乏的高套损率区块岩石静态弹性力学参数(静态弹性模量与泊松比),研究了套损井与取心井相似井段识别及其岩石静态弹性力学参数确定方法。对取心井段的岩心进行岩石力学试验,通过分析该井段测井数据与岩石静态弹性力学参数的相关性,提出了基于组合模量确定静态弹性力学参数的模型;通过分析取心井与套损井测井数据的的相关性,提出了识别取心井与套损井岩石力学参数相似井段的判别准则;建立了通过识别套损井与取心井相似井段来确定套损井段岩石静态弹性力学参数的方法(SⅡM)。由试验与计算结果可知:与传统计算模型中动、静态弹性力学参数的相关性相比,考虑有效水平地应力、动态弹性力学参数的组合模量与静态弹性力学参数的相关系数分别提高了10%与20%;取心井与邻近套损井相似井段的识别标准为两井段的声波时差与自然伽马相关系数最大和差值数组标准差最小。研究结果表明,SⅡM方法在高套损率区块多井、多井段静态弹性力学参数的确定中具有较高的适用性与准确性,在现场应用中可取得较好的效果。
生物质基液PO-12的合成与性能评价
单海霞, 王中华, 徐勤, 何焕杰, 杨庆叙
2017, 45(4): 41-45. doi: 10.11911/syztjs.201704007
摘要(7473) 全文 (25) [PDF 981KB](6685)
摘要:
国内水平井用油基钻井液普遍存在切力低、流变性能差和后续钻屑处理难度大等问题,在性能和环保方面均需要完善。为满足绿色高性能钻井液的发展需求,以天然来源的植物油为原料,采用生物和化学改性的方式,合成了一种性能优异、可生物降解的生物质基液PO-12。性能测试表明,PO-12具有黏温特性优良、稳定性好、抑制性强、抗水解和无荧光的特点,其结构中不含芳香基团,无毒,绿色环保,能够满足水平井和深海钻井需求。以PO-12为连续相,初步形成一种生物质合成基钻井液,性能与油基钻井液相当,为提高水平井用钻井液的绿色环保性能提供了一种新的途径。
基于分形理论的粗糙裂缝钻井液漏失模型研究
李大奇, 曾义金, 刘四海, 康毅力
2017, 45(4): 46-52. doi: 10.11911/syztjs.201704008
摘要(7462) 全文 (39) [PDF 1311KB](6602)
摘要:
当前的漏失模型均未充分考虑裂缝粗糙度对钻井液漏失的影响,对粗糙裂缝的漏失规律认识不清,反演得到的裂缝宽度误差大。为此,基于分形理论建立了二维粗糙裂缝模型,采用赫-巴模式描述了钻井液的非牛顿流变特性,采用指数方程描述了裂缝的非线性变形特征,建立了钻井液漏失模型,并采用中心差分方法对方程进行了数值求解,分析了网格尺寸、分形维数及标准差对钻井液漏失速率及累计漏失量的影响。研究结果表明,模拟网格尺寸足够大时,数值模拟结果的可靠度较高;随着标准差增大,微凸体数量增加、起伏程度提高,漏失速率及累计漏失量显著减小;分形维数对漏失的影响与裂缝面是否接触紧密相关,没有接触时影响较小,接触后随着接触面积增大影响增大。研究表明,建立的漏失模型可为认识漏失机理和反演裂缝宽度提供理论参考。
延长油田西部地区低压易漏地层固井技术
刘云, 王涛, 于小龙, 牛萌
2017, 45(4): 53-58. doi: 10.11911/syztjs.201704009
摘要(7887) 全文 (29) [PDF 1006KB](6789)
摘要:
延长油田西部地区存在漏失层,固井过程中水泥浆易发生漏失失返,导致固井质量较差。为此,在分析该地区水平井固井技术难点的基础上,优选复合粉煤灰低密度水泥浆、堵漏前置液配方和套管扶正器类型,优化套管扶正器安放位置,制定提高顶替效率的技术措施,形成了适用于延长油田西部地区的低压易漏地层固井技术。室内试验结果表明:复合粉煤灰低密度水泥浆综合性能良好,API滤失量小于50 mL,在低温下水泥石48 h抗压强度达到12 MPa以上,沉降稳定性好,上下密度差小于0.03 kg/L;前置液加入复合纤维封堵材料能封堵易漏层,提高其承压能力。低压易漏地层固井技术在延长油田西部地区已应用10余井次,固井成功率100%,固井质量合格率达90%,漏失率降至3%。研究表明,低压易漏地层固井技术能解决延长油田西部地区固井中存在的漏失问题,达到提高固井质量的目的。
新型低密度水泥减轻材料SXJ-1的研制及应用
杨海波, 曹成章, 冯德杰, 曹会莲
2017, 45(4): 59-64. doi: 10.11911/syztjs.201704010
摘要(7813) 全文 (57) [PDF 1101KB](6661)
摘要:
针对超长封固段低压易漏层顶替压力高、固井风险大、易发生漏失和憋泵等问题,研制了新型低密度水泥减轻材料SXJ-1,并进行了现场应用。利用缩聚反应得到了改性环氧树脂并与活性SiO2、固化剂等复配开发出了新型低密度水泥减轻材料SXJ-1;以SXJ-1为减轻材料,根据紧密堆积理论,通过加入早强材料XC-1及具有水化活性的复合增强材料XE60S,配制出密度为1.3~1.5 kg/L的实心微珠低密度水泥浆,评价了该水泥浆的基本性能,分析了压力与搅拌速度对其密度的影响。结果表明,该水泥浆具有良好的基本性能,随压力及搅拌速度变化其密度也会发生变化,但其变化量在0.03 kg/L以内,且性能无明显变化,具有良好的承压能力及抗剪切性能。电镜扫描试验显示,该水泥浆形成的水泥石结构致密,无明显破碎渗水现象,有利于提高水泥石的综合性能。配制的水泥浆已在胜利油田应用30余井次,全部实现单级固井一次返至井口的目的,合格率达到100%。研究认为,新型低密度水泥减轻材料SXJ-1具有良好的承压能力及抗剪切性能,用其配制的实心微珠低密度水泥浆能够解决超长封固段低压易漏层的固井难题。
水平井砾石充填调流控水筛管完井技术
赵旭, 龙武, 姚志良, 庞伟
2017, 45(4): 65-70. doi: 10.11911/syztjs.201704011
摘要(7930) 全文 (127) [PDF 1061KB](6800)
摘要:
针对常规水平井调流控水筛管完井存在封隔器封隔长度短、封隔段数有限和深井封隔器下入困难等技术难点,开展了水平井砾石充填调流控水筛管完井技术研究。在分析水平井砾石充填调流控水筛管完井技术原理及技术难点的基础上,分析对比不同类型调流控水筛管的优缺点,选用节流嘴式调流控水筛管或流道式调流控水筛管;根据水平井砾石充填调流控水完井的要求,优选聚合物低密度砾石作为充填砾石,并通过试验评价了砾石充填层的封隔效果,结果表明,砾石充填层可以阻止进入井筒内流体的横向流动,起到封隔器的作用;给出了砾石充填工艺,形成了水平井砾石充填调流控水完井技术。该技术在塔河油田A水平井进行了现场试验,与试验前相比,该井产油量提高了411.8%,含水率降低了13.5百分点。研究结果表明,水平井砾石充填调流控水筛管完井技术可以提高调流控水筛管的调控精度,起到稳油控水作用,具有一定的推广应用价值。
双台肩钻具接头性能校验方法研究与应用
王峰, 邹宗明, 胡清富, 王纪军, 马林虎
2017, 45(4): 71-74. doi: 10.11911/syztjs.201704012
摘要(7363) 全文 (26) [PDF 983KB](6613)
摘要:
双台肩钻具的抗扭强度比API钻具高,其应用越来越广泛,但由于对双台肩接头的性能无全面的校验方法,导致双台肩钻具在应用过程中经常发生故障。为此,通过总结现场经验、分析双台肩钻具生产厂家及标准的要求、根据双台肩钻具接头的受力,建立了双台肩钻具接头性能校验方法。该校验方法通过计算双台肩钻具接头的钳长、接头内外径匹配程度、上扣扭矩、螺纹抗剪切强度、台肩提升能力和抗压强度等性能参数对其进行校验。中国石油的一些钻井项目,在应用双台肩钻具时,利用该校验方法对双台肩钻具接头的性能进行了校验,发现双台肩钻具接头性能达到要求后未再发生双台肩钻具故障。这表明,利用建立的双台肩钻具接头校验方法对接头性能进行校验,可以保证双台肩钻具接头的性能达到要求,保障钻具安全。
全通径滑套球座打捞机构关键技术研究
杨德锴
2017, 45(4): 75-80. doi: 10.11911/syztjs.201704013
摘要(7290) 全文 (21) [PDF 1124KB](6611)
摘要:
球座可提出式全通径滑套可通过球座打捞机构将各级球座一次提出井口,实现管内全通径,要求球座打捞机构轴向插入载荷小,承载能力强。为此,设计了新型高承载球座打捞机构,采用理论计算和有限元分析方法,分析了齿根面锥度和承载面角度对轴向插入载荷和承载能力的影响规律,并确定了最优参数。分析结果表明,与常规球座打捞机构相比,新型高承载球座打捞机构轴向插入载荷降低了75%,当齿根锥度为1:16时,轴向插入载荷约为2 kN,轴向极限抗拉强度达到500 kN。当承载面角度小于90°时,随着齿根锥度增大,球座打捞机构的轴向承拉能力随之增强,轴向插入载荷随之降低。高承载球座打捞机构模拟入井试验一次打捞成功,表明高承载球座打捞机构能满足现场应用要求,为提高球座打捞成功率提供了新的技术途径。
远程控制水泥头的研制及性能试验
郑晓志, 周保德, 张红艳, 戴文潮, 陈志峰, 李风雷
2017, 45(4): 81-86. doi: 10.11911/syztjs.201704014
摘要(7543) 全文 (44) [PDF 1094KB](6685)
摘要:
深井、超深井尾管固井作业中施工压力高,井口固井水泥头的操作难度和安全风险较大,为此,在对常规水泥头机械结构进行改进的基础上研制了远程控制水泥头,结合水泥头机械结构的特点设计了气动驱动系统,并采用无线通讯控制技术进行气动驱动系统远程操控,从而实现远程控制水泥头投塞、投球和固井管汇通断。室内测试结果表明,远程控制水泥头满足现场试验要求。远程控制水泥头在某地热井固井作业中进行了现场试验,通过远程控制水泥头控制终端,顺利完成了各项功能动作,达到了设计使用要求。远程控制水泥头的成功研制,为井口高压环境下固井作业安全提供了保障。
投球式井下智能分控开关系统的研制及功能试验
孙浩玉, 薄鹏, 李作会, 华陈权, 朱烈涛, 马建鹏
2017, 45(4): 87-92. doi: 10.11911/syztjs.201704015
摘要(7337) 全文 (18) [PDF 1169KB](6806)
摘要:
为了降低分层采油中的生产维护成本,结合无线射频和单片机技术,研制了一种投球式井下智能分控开关控制系统,并在室内对其进行了功能试验。在分析各类井下开关系统优缺点的基础上,明确了研制思路:在地面通过投入信号小球的方式来实时灵活地控制井下目标油层开关阀的开启/关闭,实现对目标油层的有效控制。确定了总体设计方案:在油管内先后投入2个信号小球,先投入的信号小球用于井下控制系统的唤醒,后投入的信号小球携带开启/关闭目标油层开关阀的指令,用于控制目标层位开关。室内模拟试验表明,投入唤醒信号小球后井下控制器由待机模式变为工作模式,投入油层控制信号小球后,各目标油层开关阀能按预定指令正确开/关,各层通信、开关控制均满足设计要求。研究认为,研制的井下智能分控开关系统能够实现对目标油层的有效控制和降低油层间的干扰,从而实现分层采油、提高采收率。
耐高温低碳烃无水压裂液室内研究
王满学, 何静, 王永炜
2017, 45(4): 93-96. doi: 10.11911/syztjs.201704016
摘要(7516) 全文 (20) [PDF 1012KB](6853)
摘要:
针对目前国内低碳烃无水压裂液耐温能力差的问题,用戊烷、磷酸酯胶凝剂LPEA-1和黏度促进剂FS-1配制了耐高温低碳链烃无水压裂液(戊烷基Frac-H压裂液),并对其性能进行了初步评价。通过室内试验研究,确定戊烷基Frac-H压裂液的基本配方为95.8%戊烷+2.0% LPEA-1+2.2% FS-1,按此配制的压裂液在180 s后黏度达到最大;在温度为130℃、剪切速率为170 s-1条件下连续剪切120 min后的黏度大于50 mPa·s;破胶时不需加入破胶剂,且破胶液无残渣;戊烷基Frac-H压裂液对页岩储层的伤害稍大于致密性储层,但显著低于水基压裂液对页岩岩心的伤害。研究结果表明,用戊烷、磷酸酯和黏度促进剂配制的戊烷基Frac-H压裂液,可以满足非常规储层高温油气井压裂施工对压裂液性能的要求。
苏里格气田致密底水气藏堵水压裂技术
文果, 蒋文学, 郑维师
2017, 45(4): 97-102. doi: 10.11911/syztjs.201704017
摘要(7543) 全文 (31) [PDF 1083KB](6634)
摘要:
针对苏里格气田致密底水气藏压裂改造后易沟通水层,造成含水率上升快,有效期短等问题,通过自主研发固化封堵剂,基于颗粒沉降规律和压裂裂缝的扩展情况,结合苏里格气田E区块的储层地质特征,优选射孔位置等工艺参数,将堵水与压裂结合在一起形成了底水致密气藏堵水压裂技术。苏里格气田E区块的14口井应用了堵水压裂技术,与采用常规压裂技术的邻井相比,平均产水量降低了62.6%,平均产气量提高明显。这表明固化封堵剂可在储层条件下固化形成低渗封堵层封堵底水上升,实现降低产水量,提高产气量的目的。
海上油井井筒结蜡剖面预测新模型
郑春峰, 魏琛, 张海涛, 李昂, 孟红霞
2017, 45(4): 103-109. doi: 10.11911/syztjs.201704018
摘要(7582) 全文 (40) [PDF 1160KB](6697)
摘要:
为了缓解井筒结蜡给海上油田油气开采造成的消极影响,研究了海上结蜡油井的蜡质沉积规律,并建立了一种海上油井井筒结蜡剖面预测新模型。该模型基于对4种现有模型的机理分析,采用理论与试验相结合的方法,综合考虑了分子扩散、剪切弥散和蜡层的老化与剥蚀损失等结蜡机理。通过实例对新模型与4种现有模型的结蜡剖面预测结果进行了对比分析,并结合渤海油田海上结蜡油井的生产数据,检验了新模型对结蜡井筒流体温度和压力的计算精度,新模型计算井口温度的相对误差为1.32%,计算井下压力的相对误差为0.30%,计算精度良好;利用新模型分析了生产时间、产量、含水率和生产气油比等影响结蜡因素的敏感性,认为结蜡厚度随生产时间递增,受产量和含水率的影响较大,受生产气油比的影响相对较小。研究结果表明,新模型能够较为准确地预测海上结蜡电动潜油离心泵油井井筒的结蜡剖面,可以为海上电潜泵结蜡井的清蜡防蜡工艺优选与实施提供指导。
基于震源机制关系的长宁-威远区块套管变形分析
陈朝伟, 王鹏飞, 项德贵
2017, 45(4): 110-114. doi: 10.11911/syztjs.201704019
摘要(7707) 全文 (38) [PDF 1126KB](6623)
摘要:
四川长宁-威远页岩气示范区套管变形问题突出,天然裂缝或断层是导致套管变形的主要因素。为了明确引起套管变形的裂缝或断层尺度与微地震震级之间的关系,分析了圆形断层模型的震源参数关系,建立了由断层半径、滑移距离、地震矩和矩震级等参数组成的数学模型。首先根据24臂井径测井数据或通过套管变形点的磨鞋最大直径来确定断层的滑动量(即套管变形量),然后利用该模型计算得到引起套管变形的裂缝或断层的半径和微地震震级。计算结果表明,引起长宁-威远区块套管变形的裂缝或断层的半径为100~400 m,微地震距震级为2.0~3.5,这与现场实测数据吻合,表明该模型在长宁-威远区块具有一定的可靠性和实用性,也验证了套管变形机理的正确性。研究结果对于井眼轨道优化设计、压裂过程中的实时微地震监测与套管变形预防及治理具有一定的指导作用。
随钻方位电磁波仪器测量精度对电阻率及界面预测影响分析
杨震, 肖红兵, 李翠
2017, 45(4): 115-120. doi: 10.11911/syztjs.201704020
摘要(7390) 全文 (22) [PDF 1128KB](7023)
摘要:
随钻方位电磁波测量仪利用幅度比和相位差转换得到地层电阻率信息,联合定向电动势测量信号反演来预测和判断界面,因此必须明确测量精度与电阻率及界面距离的关系。从电阻率转换及界面距离反演原理出发,模拟计算和分析接收天线测量精度在不同地层条件下对电阻率和界面距离的影响。模拟结果表明,在电阻率比较高的地层中,接收天线测量精度对幅度电阻率和相位电阻率影响较大;定向电动势幅度与界面距离呈近似对数线性关系,仪器离界面距离越远,界面两侧电导率差越小,仪器工作频率越低,测量精度对界面距离反演结果的影响越大。研究结果可以为评估测量结果的准确度和降低地层评价与地质导向应用风险提供理论依据。
磁力随钻测斜仪轴向磁干扰校正方法
范光第, 蒲文学, 赵国山, 黄根炉
2017, 45(4): 121-126. doi: 10.11911/syztjs.201704021
摘要(7632) 全文 (75) [PDF 1187KB](6834)
摘要:
针对磁力随钻测斜仪在受到轴向磁干扰时会出现方位角测量结果不准确的问题,在介绍磁力随钻测斜仪测量原理的基础上,研究了Russell法和短钻铤测量修正法2种间接磁干扰校正方法的原理及迭代计算过程,提出了矢量和法和钻具截面法2种直接磁干扰校正方法,并对这4种方法进行了数据仿真分析。数据仿真结果表明,直接校正方法计算简单,但具有一定的局限性;间接校正方法计算复杂,但具有较好的准确性。在其他井眼参数不变的条件下,方位角偏差随干扰磁场增强而增大;在轴向干扰磁场固定的情况下,方位角偏差随井斜角增大而增大,井斜角相同时,0°~360°范围内方位角偏差先增大后减小,呈现对称性;井眼轨迹接近水平东西方向时,轴向磁干扰的校正效果最差。4种校正方法均可以降低轴向磁干扰对方位角测量精度的影响,减少无磁钻铤的使用长度,具有较好的现场实用性。