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2020年  第48卷  第3期

2020-03期封面
2020, 48(3)
摘要:
syztjs-2003 目录
2020, 48(3): 1-2.
摘要:
专家视点
我国地下储气库钻井完井技术现状与发展建议
袁光杰, 张弘, 金根泰, 夏焱
2020, 48(3): 1-7. doi: 10.11911/syztjs.2020041
摘要(1041) 全文 (416) [PDF 618KB](163)
摘要:

地下储气库是目前世界上最主要的天然气储存方式和调峰手段,具有存储量大、储气成本低、安全系数大等优点,而钻井完井工程是地下储气库建设中耗资最大、历时最长的环节,且井筒完整性直接影响地下储气库长期运营的安全性和可靠性。目前,我国已建成枯竭气藏储气库和盐穴储气库共32座,初步形成了我国储气库特色钻井完井技术体系,包括枯竭气藏储气库的井型优化设计、超低压地层防漏堵漏与储层保护、韧性水泥浆固井、大流量注采完井和老井评价及再利用,盐穴储气库钻井完井、建腔及腔体形态控制、老腔改造利用技术和注采井筒完整性等特色技术,但与国外相比,在井眼尺寸、井型设计、工艺技术水平等方面均存在较大的差距,需要开展枯竭气藏储气库大井眼水平井钻井完井、盐穴储气库丛式定向井钻井、含水层储气库钻井完井和注采井筒完整性等技术攻关,形成完善的地下储气库钻井完井技术体系,以满足我国储气库高质量发展及国家能源战略的需求。

钻井完井
顺北碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术
王建云, 杨晓波, 王鹏, 范红康
2020, 48(3): 8-15. doi: 10.11911/syztjs.2020003
摘要(1090) 全文 (300) [PDF 810KB](86)
摘要:

为了解决顺北油气田碳酸盐岩裂缝性气藏钻井过程中溢流和漏失同存的问题,保证钻井安全,分析了其溢流和漏失同存的原因,制定了首先暂堵裂缝阻止气体侵入井筒、然后在气体侵入井筒的情况下控制气体侵入量和上窜速度以保证钻井安全的技术思路,并将裂缝性气藏暂堵技术、控压钻井技术和高温气滞塞技术进行集成,形成了顺北碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术。应用该关键技术时,先用裂缝性气藏暂堵技术阻止气体进入井筒;发现气体侵入井底时,用控压钻井技术控制气体侵入量;气体侵入井筒的情况下,用高温气滞塞技术降低气体上窜速度,保障钻井安全。顺北油气田在应用碳酸盐岩裂缝性气藏安全钻井关键技术后,解决了溢流和漏失同存的难题,提高了钻井速度,保证了钻井安全。

川南页岩气水平井钻井技术难点与对策
李传武, 兰凯, 杜小松, 韩明甜, 刘春林
2020, 48(3): 16-21. doi: 10.11911/syztjs.2020055
摘要(1025) 全文 (473) [PDF 840KB](161)
摘要:

川南页岩气工区地质条件复杂,井漏频发,卡钻、埋旋转导向工具问题时有发生,且钻井周期长,严重制约着提速提效。针对这些问题,从该工区储层特征和岩石力学特性入手,分析了页岩气水平井钻井技术难点,研究形成了以大尺寸井眼“减振+扶正”提速、长水平段随钻清砂防卡、强化参数提速、固化堵漏、简易控压钻井为核心的技术对策。该技术措施在川南64 口页岩气水平井进行了应用,机械钻速提高,钻井周期缩短,取得了显著的综合效果。研究成果对该工区类似井及其他地区类似储层条件的页岩气水平井钻井具有借鉴作用或参考价值。

川西海相超深大斜度井井身结构优化及钻井配套技术
胡大梁, 欧彪, 何龙, 肖国益, 李文生, 唐宇祥
2020, 48(3): 22-28. doi: 10.11911/syztjs.2020053
摘要:

川西气田海相雷口坡组气藏埋藏超深、地质条件复杂,前期采用的四开井身结构难以满足钻井提速和经济高效开发的要求。通过分析工程地质特征,在保证雷口坡组专层专打的基础上,基于地层三压力剖面和井壁稳定性研究结果优化了必封点位置,设计了超深大斜度井三开井身结构。结合地层岩性特点,优化设计了井眼轨道,进行了高研磨性地层定向钻头和配套工具的优选,研制了复合盐强抑制聚磺防塌钻井液和强封堵高酸溶聚磺钻井液。超深大斜度井三开井身结构及钻井配套技术在PZ4-2D井进行了现场试验,解决了长裸眼复杂地层的井眼失稳问题,完钻井深6 573.77 m,钻井周期199.3 d,平均机械钻速3.53 m/h,提速40%以上。现场试验结果表明,三开井身结构设计科学、合理,钻井配套技术提速效果显著,可在川西气田海相气藏大斜度井钻井中推广应用。

页岩气藏裂缝区地层孔隙压力准确求取方法
王怡
2020, 48(3): 29-34. doi: 10.11911/syztjs.2020056
摘要:

在钻遇页岩气藏裂缝区地层时,正钻井的地层压力与原始地层压力有较大差异,压裂后地层压力比压裂前地层压力有显著升高,利用传统孔隙压力预测方法求取的页岩气藏裂缝区地层孔隙压力不够准确。针对该问题,分析了不同工况下页岩气藏裂缝区地层孔隙压力动态变化的原因以及页岩储层的压裂增压机理,并提出了一种钻遇天然裂缝区及压裂作业区时求取动态变化的页岩气储层孔隙压力的方法。应用实例表明,该方法原理简单、机理明确,与现场测试结果吻合程度高,为一种准确求取页岩气藏裂缝区动态变化孔隙压力的有效方法,具有较高的实用价值。

抗高交变载荷水泥浆的研制及其在涪陵页岩气井的应用
何吉标, 彭小平, 刘俊君, 屈勇, 袁欢, 彭博
2020, 48(3): 35-40. doi: 10.11911/syztjs.2020054
摘要:

针对页岩气井普遍存在的套管环空带压问题,从提高固井水泥环长久密封完整性角度出发,研制了具有钢筋混凝土力学性能的絮状弹韧性材料DeForm,并以其为基础配制了一种适应页岩气井大型分段压裂的抗高交变载荷水泥浆。室内性能评价试验结果表明,该水泥浆具有优良的弹韧性和耐久性,可有效提高水泥环的抗交变载荷能力,实现水泥环与套管的同步形变,保证井筒的长久密封完整性。该水泥浆在涪陵页岩气田9口井进行了现场应用,固井优质率达到88.9%,套管环空带压率为0,效果非常显著,为预防页岩气井套管环空带压提供了新的技术途径。

火成岩研磨性试验研究
邹德永, 王高明, 邢晨
2020, 48(3): 41-46. doi: 10.11911/syztjs.2020047
摘要:

火成岩钻井设计优化的关键是了解火成岩的可钻性和研磨性,但至今还未形成一套测试火成岩研磨性的有效方法。为此,采用自主研发的岩石研磨性测定装置,测试了不同岩性火成岩岩样的研磨性,并分析了火成岩研磨性与其单轴抗压强度和矿物成分含量之间的关系。测试结果表明,在岩样转速8 r/min、钻压800 N、钻头转速198 r/min的条件下,以破碎单位体积岩石研磨标准件的磨损质量作为研磨性指标,可以很好地分辨不同岩性火成岩的研磨性,且火成岩的研磨性与其单轴抗压强度和等效石英含量均呈较好的幂函数关系。研究结果表明,以火成岩单轴抗压强度为基础建立的火成岩研磨性预测模型,可以很好地预测火成岩的研磨性,可为优化火成岩钻井设计提供理论依据。

莺歌海盆地超高温高压井挤水泥承压堵漏技术
杨仲涵, 罗鸣, 陈江华, 许发宾, 徐靖
2020, 48(3): 47-51. doi: 10.11911/syztjs.2020012
摘要:

南海西部莺歌海盆地X构造具有超高温高压地质特征,最高地层温度204 ℃,最大地层压力系数2.19,但地层承压能力低,安全密度窗口窄,钻井过程中极易发生井漏等复杂情况,严重影响钻井安全。为提高地层承压能力,保证超高温高压井段钻井安全,设计了“前置液+抗高温水泥浆”注挤水泥浆体系,通过优化堵漏水泥浆配方,提高了堵漏水泥浆的耐温性能,增强了其封固性能;采用“试挤清洗液+注挤水泥浆”间歇式注挤水泥浆工艺,并利用Drillbench软件模拟分析了井筒温度场,根据井筒温度场精准控制注挤水泥时的水泥浆用量及胶凝时间,提高了堵漏效果。现场应用结果表明,X构造应用挤水泥承压堵漏技术,提高了地层承压能力,扩大了安全密度窗口,为后续超高温高压井段安全顺利钻进提供了重要条件。超高温高压井挤水泥承压堵漏技术可以满足莺歌海盆地X构造安全钻井的需求,并可为类似超高温高压井钻井提供借鉴。

川西长裸眼水平井下尾管循环解阻关键技术
张瑞, 侯跃全, 郭朝辉, 李夯, 刘国祥
2020, 48(3): 52-57. doi: 10.11911/syztjs.2020040
摘要:

为解决川西长裸眼水平井中尾管下入遇阻和不易下到设计位置的问题,从提高尾管固井工具可靠性和尾管固井管串组合通过性等方面入手,优化了尾管固井管串组合,并选用压力平衡式尾管悬挂器、整体式弹性扶正器和弹浮式浮箍等关键工具,制定了降低尾管下入遇阻概率和提高解阻成功率的技术措施,形成了适用于长裸眼水平井的下尾管中途大排量循环解阻技术。压力平衡式尾管悬挂器能消除循环憋堵或异常高压导致尾管悬挂器提前坐挂的风险;整体式弹性扶正器最小复位力约为常规单弓弹性扶正器的2倍,可提高套管居中度;弹浮式浮箍能解决常规弹簧式浮箍大排量长时间循环弹簧疲劳失效和回压阀冲蚀密封失效的问题。长裸眼水平井下尾管中途大排量循环解阻用技术在川西50口中浅层水平井进行了应用,解决了尾管下入遇阻和下不到设计位置的问题,尾管到位率达到了98%。研究结果表明,长裸眼水平井下尾管中途循环解阻技术可以解决川西长裸眼水平井尾管下入存在的问题。

液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术研究与现场试验
罗恒荣, 崔晓杰, 谭勇, 黎有炎, 赵建军
2020, 48(3): 58-62. doi: 10.11911/syztjs.2020037
摘要:

在应用PDC钻头钻进硬地层时易出现钻具粘滑振动、跳钻、钻具突然回转等问题,导致钻头崩齿、钻具扭转变形,从而影响钻井效率和钻头、钻具的使用寿命。为此,研制了液力扭转冲击器和液力加压器并组合应用,形成了液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术。室内性能试验结果表明,液力扭转冲击器能够产生高频冲击扭矩,且随着排量的增加,冲击扭矩、冲击频率和节流压力均会增加;液力加压器可以降低钻头的剧烈振动,从而达到提高钻速、保护钻头的目的。该技术在3口井进行了现场试验,与邻井相比,机械钻速分别提高了50%,33%和68%,且单只钻头进尺显著增加。研究表明,液力扭转冲击器配合液力加压器的钻井提速技术,可以大幅度提高机械钻速,并解决定向钻井中存在的托压问题,为实现油气藏高效开发提供了一种新技术。

油气开发
我国页岩油有效开发面临的挑战及关键技术研究
闫林, 陈福利, 王志平, 阎逸群, 曹瑾健, 王坤琪
2020, 48(3): 63-69. doi: 10.11911/syztjs.2020058
摘要(1165) 全文 (618) [PDF 799KB](146)
摘要:

页岩油的规模效益开发对我国的能源安全具有重要意义,但目前在资源品质、开发技术、配套设施、市场化程度等方面存在诸多挑战。为此,在分析低油价时期美国二叠盆地页岩油开发实现大幅降本增效成功经验的基础上,指出我国页岩油规模效益开发需要采用理念转变、技术创新、管理创新和市场运作的技术思路,并提出了页岩油甜点识别与评价新方法、差异化压裂优化设计和全生命周期开发优化等3项关键技术,对实现我国页岩油规模效益开发具有一定的推动作用。

深层页岩气水力裂缝起裂与扩展试验及压裂优化设计
陈作, 李双明, 陈赞, 王海涛
2020, 48(3): 70-76. doi: 10.11911/syztjs.2020060
摘要(1074) 全文 (458) [PDF 1251KB](74)
摘要:

受地质构造、成岩作用等多方面因素影响,深层页岩的层理发育程度、脆性指数、岩石力学特性、最小水平主应力梯度及水平应力差都与中深层页岩有明显差异,使人工裂缝起裂压力更高,裂缝复杂程度更低,从而极大地影响了深层页岩气地层的体积压裂设计和安全施工。为此,利用大尺寸岩样,模拟研究了深层页岩气地层的水平应力差、压裂流体黏度、施工排量等地层和工艺参数及缝内暂堵措施对人工裂缝的起裂与扩展特征的影响规律。研究发现,裂缝起裂与扩展特性受层理胶结强弱、水平应力差及前置液黏度等因素影响较大,压裂裂缝容易沿层理起裂导致早期憋压超压,从而使施工失败,高应力差条件下裂缝扩展形态相对简单,前置中黏压裂液、缝内暂堵等措施有利于裂缝多次破裂、产生次生裂缝使裂缝复杂化。在此基础上,提出了密切割分段、短簇距射孔、组合液体及变排量施工等压裂优化设计方案,现场应用后深层页岩气产量获得了重要突破。

青海共和盆地干热岩勘查进展及开发技术探讨
谢文苹, 路睿, 张盛生, 朱进守, 于漂罗, 张珊珊
2020, 48(3): 77-84. doi: 10.11911/syztjs.2020042
摘要(1811) 全文 (1154) [PDF 843KB](103)
摘要:

我国干热岩勘查及开发利用仍处于起步阶段,亟待解决勘查程度底、热源机制不清、高温钻井成本高、换热效率低和压裂时有诱发地震风险等问题。在分析国内外干热岩勘查开发历程和青海共和盆地干热岩地质特征与勘查现状的基础上,探讨和研究了干热岩找矿标志建立、井内测温及地温梯度计算相关注意事项和共和盆地放射性生热对干热岩热源的贡献,初步分析对比了增强型地热系统与单井换热的各自特点及难点,分析了压裂井网技术存在的问题及压裂与诱发地震的关系,并对开发试验示范基地建设提出了相应的建议。研究结果为共和盆地干热岩勘查开发提供了理论依据。

低压低产气井井下智能机器人排水采气技术
周舰
2020, 48(3): 85-89. doi: 10.11911/syztjs.2020059
摘要:

低压低产气井积液减产现象严重,而泡排、柱塞、液氮气举等常规排水采气工艺难以满足其长期稳产和提高采收率的要求,为此,基于柱塞气举工艺原理,研制了一种新型排水采气井下智能机器人,该机器人能实时监测与追踪井筒动液面位置,自动控制装置内部中心流道开关,可以在井眼内自动上行,从而实现气井分段、逐级定量排水。在东胜气田1口井的先导试验表明,井下智能机器人能够在井筒内自由稳定行走,实现自主定量排水和气井不关井连续采气,产气量稳定上升,油套压差持续降低,井筒积液得到有效缓解,达到了低压低产气井长期稳产和提高采收率的目的。研究与试验结果表明,井下智能机器人排水采气技术有效解决了常规排水采气工艺存在的问题,有利于实现低压低产气井的长期稳产和提高低压含水气藏的采收率。

页岩气井双暂堵压裂技术研究与现场试验
夏海帮
2020, 48(3): 90-96. doi: 10.11911/syztjs.2020065
摘要:

针对页岩气井暂堵压裂过程中存在暂堵压力升高不明显、施工压力未传递到裂缝内部、簇间暂堵与缝内暂堵无法有机结合等问题,通过选用压差聚合胶结型暂堵剂GTF-SM,并优化其用量及暂堵压裂工艺,形成了页岩气井双暂堵压裂技术。该技术在南川页岩气田LQ-1HF井分段压裂中试验了10段,与常规压裂井段相比,簇间暂堵试验井段的暂堵压力平均提高了4.3 MPa,缝内暂堵试验井段的暂堵压力平均提高了0.82 MPa,而且试验井段的裂缝长度平均增加了5.8%,裂缝面积平均增加了12.5%。该井采用ϕ10.0 mm油嘴放喷测试,平均产气量23.37×104 m3/d,平均套压20.17 MPa,产液量277.44 m3/d,优于同区块采用常规压裂技术的页岩气井。试验结果表明,页岩气井双暂堵压裂技术能够形成较好的复杂缝网,可以满足页岩气田高效开发及压裂作业降本增效的需求,具有良好的推广应用价值。

渤海油田可反洗测调一体分层注水工艺
郭宏峰, 杨树坤, 段凯滨, 季公明, 史景岩, 安宗辉
2020, 48(3): 97-101. doi: 10.11911/syztjs.2020016
摘要:

为解决渤海油田常规分注工艺反洗井难、调配效率及调配合格率低的问题,开展了可反洗测调一体分层注水研究。通过配套测调一体配水器、可反洗井封隔器,优化防砂、注水管柱结构,实现了不动管柱反洗井和测调一体功能,形成了渤海油田可反洗测调一体分层注水工艺。渤海油田10口注入困难的井应用该工艺进行了不动管柱反洗井作业,并进行了30井次的调配作业。现场应用结果表明,反洗井工具性能可靠,开关灵活,洗井效果良好,缓解了注水压力升高现象,降低了酸化频次;测调效率显著提高,平均单井调配周期仅需10 h,相较常规分注工艺调配周期2~3 d大幅降低。可反洗测调一体分层注水工艺的成功应用,验证了该工艺的可行性,为渤海油田分层注水开发提供了新的技术手段。

涪陵页岩气田柱塞气举工艺研究与应用
刘华敏, 李牧, 刘乔平, 张丽媛
2020, 48(3): 102-107. doi: 10.11911/syztjs.2020022
摘要(1005) 全文 (580) [PDF 1360KB](68)
摘要:

气井通常采用柱塞气举工艺进行排水采气,但常规短柱塞无法适应涪陵页岩气田页岩气井井口存在ϕ177.8 mm大阀、井下管柱存在变径等问题,为此研制了弹块式变径组合柱塞。该柱塞采用弹块设计与加长设计,既保证了柱塞的通过性,又降低了柱塞漏失率;柱塞中搭载温压仪,可以监测井下压力与柱塞运行状态,为柱塞工作制度调整提供依据;针对页岩气井不同阶段的生产特征,优化了柱塞气举工艺介入时机与柱塞工作制度。涪陵页岩气田34口井应用了柱塞气举工艺,单井平均产气量提高0.95×104 m3/d,实现了页岩气井的连续稳定生产。柱塞气举工艺为涪陵页岩气田高效开发提供了新的技术途径,对其他页岩气田开发具有借鉴作用。

特高含水后期油藏水驱效果评价方法
王朝明, 孔令军, 袁凯旋, 杜殿发, 邴绍献, 李梦云
2020, 48(3): 108-113. doi: 10.11911/syztjs.2020020
摘要(1059) 全文 (327) [PDF 722KB](42)
摘要:

针对常规水驱效果评价方法不适用于特高含水后期油藏的问题,通过筛选指标、确定指标权重和确立指标标准,研究了新的评价体系。利用逻辑分析、矿场统计和灰色关联分析等方法,从常用水驱效果评价指标中筛选出适合特高含水后期的12项指标,根据石油天然气行业标准《油田开发水平分级》(SY/T 6219—1996),结合矿场统计数据,制定了各项评价指标的标准,应用层次分析法确定了各项指标的权重,并采用模糊综合评判法评价水驱效果,形成了特高含水后期油藏水驱效果评价方法。应用实例表明,与传统方法相比,该评价方法简单快捷,结果较为准确,具有较好的现场实用价值。

测井录井
基于CQ指标的长庆油田长6—长8段致密油储层划分标准研究
夏宏泉, 梁景瑞, 文晓峰
2020, 48(3): 114-119. doi: 10.11911/syztjs.2020064
摘要:

鄂尔多斯盆地三叠系长6—长8段致密油储层具有低孔、低渗、低压和低产等特征,为了优选单井剖面的地质甜点、工程甜点,针对长6—长8段致密油储层的地质特性,提出了一种划分致密油储层标准的实用方法。首先计算或提取储层的最小水平主应力、破裂压力、脆性指数、孔隙度、渗透率及含水饱和度等参数,建立储层完井品质综合评价指标CQ;然后基于CQ和单井产能的关系图版,将储层划分为好、中、差3个等级,并根据CQ值优选射孔压裂层段。利用该方法对长庆油田陇东地区L375井进行了储层划分,划分结果与试油结果对比表明,基于CQ指标优选出的射孔压裂位置与实际高中低产井段完全相符。研究表明,该方法满足优选致密油射孔压裂位置和寻找地质甜点、工程甜点的要求,可以用于区块储层的划分。

基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验
杨震, 于其蛟, 马清明
2020, 48(3): 120-126. doi: 10.11911/syztjs.2020025
摘要:

为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。