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2020年  第48卷  第4期

202004FM 目录
2020, 48(4): .
摘要:
syztjs-04 目录
2020, 48(4): 1-2.
摘要:
专家视点
致密/页岩油气储层损害机理与保护技术研究进展及发展建议
孙金声, 许成元, 康毅力, 张洁
2020, 48(4): 1-10. doi: 10.11911/syztjs.2020068
摘要(1154) 全文 (228) [PDF 1523KB](168)
摘要:

致密/页岩油气藏赋存地质条件独特,通常采用水平井加分段压裂技术进行开发,但油气井初期产量差异大且递减快,而钻井完井及增产改造中的储层损害是重要原因。如何降低致密/页岩油气藏勘探开发各环节的储层损害,提高单井产量与稳产周期,实现经济高效开发,是目前亟待解决的重大科学问题。为此,在分析致密/页岩油气储层损害特点的基础上,总结了钻井完井、增产改造与开发生产过程中致密/页岩油气储层损害的主要机理,介绍了物理颗粒暂堵、化学成膜暂堵、欠平衡钻井完井和界面修饰等储层保护技术的基本原理及研究进展,以典型案例阐述了储层保护技术对及时发现、准确评价和高效开发致密/页岩油气资源的重要作用,并指出储层损害预测与诊断系统、储层多尺度损害评价方法、智能型储层保护材料、液相圈闭损害防治措施和储层保护–漏失控制–增渗改造一体化技术是致密/页岩油气储层保护的重要发展方向。

中国石化重点探区钻井完井技术新进展与发展建议
丁士东, 赵向阳
2020, 48(4): 11-20. doi: 10.11911/syztjs.2020069
摘要(675) 全文 (142) [PDF 680KB](145)
摘要:

近年来,中国石化在顺北、川渝和鄂尔多斯等重点探区,通过技术攻关与现场实践,初步形成了顺北8 000~9 000 m特深层钻井完井关键技术、川渝页岩气钻井完井关键技术、四川海相碳酸盐岩油气钻井关键技术和华北鄂尔多斯盆地致密气低成本钻井完井关键技术,支撑其在特深层油气、海相碳酸盐岩油气和非常规油气资源方面获得了勘探开发突破。随着勘探开发不断深入,重点探区还面临钻井周期较长、机械钻速偏低、井下故障较多、压裂提产效果不理想等一系列技术难点和挑战,需要坚持需求导向,强化关键技术攻关,推广应用成熟技术,大力实施提质、提速、提效、提产的“四提”创新创效工程,为中国石化重点探区的油气高效勘探和效益开发提供技术保障。

钻井完井
塔里木盆地满深1井超深井钻井关键技术
袁国栋, 王鸿远, 陈宗琦, 母亚军, 席宝滨
2020, 48(4): 21-27. doi: 10.11911/syztjs.2020067
摘要(914) 全文 (264) [PDF 743KB](180)
摘要:

满深1井是位于塔里木盆地塔北隆起满深1号断裂带上的一口预探井,钻井过程中存在二叠系玄武岩漏失与垮塌同存,志留系塔塔埃尔塔格组可钻性差、钻头磨损快,奥陶系桑塔木组易井斜与井壁失稳垮塌等技术难点。为此,研究应用了二叠系优快钻井技术、志留系减振提速技术和奥陶系防斜防塌技术,有效解决了该井面临的钻井技术难点:应用混合钻头+螺杆钻具提速技术一趟钻钻穿二叠系玄武岩地层,应用聚磺钻井液体系确保了二叠系地层的安全钻进,未发生漏失及垮塌等井下故障,与邻井相比机械钻速提高了265.96%;应用个性化PDC钻头+TorkBuster扭力冲击器一趟钻钻穿志留系地层,且钻进期间扭矩稳定、粘滑振动弱,减振提速效果明显;应用预弯曲动力学防斜钻具组合钻进奥陶系高陡地层,防斜打直效果明显;应用高性能防塌水基钻井液安全钻穿奥陶系硬脆性泥岩,井壁稳定效果显著。该井试油获得高产工业油流,实现了塔里木盆地超深层油气勘探的重大突破,形成的超深层碳酸盐岩钻井完井技术为塔里木油田深层油气勘探开发提供了技术支撑。

长庆油田华H50-7井超长水平段钻井液技术
胡祖彪, 张建卿, 王清臣, 吴付频, 韩成福, 柳伟荣
2020, 48(4): 28-36. doi: 10.11911/syztjs.2020050
摘要(2009) 全文 (681) [PDF 947KB](115)
摘要:

长庆油田陇东地区华H50-7井是一口超长水平段水平井,水平段长达 4 088.00 m,钻遇泥岩层和断层,钻进过程中降摩减阻困难、井眼清洁难度大、泥岩层防塌和断层防漏堵漏难度大。为此,优选了水基钻井液,并提高钻井液的润滑性和抑制性,以降低摩阻和防止泥岩层坍塌;针对不同漏失情况,制定了相应的防漏堵漏技术措施,以解决断层防漏堵漏问题。华H50-7井应用了优选的水基钻井液,采取了制定的防漏堵漏技术,钻井过程中钻井液的润滑性和抑制性稳定,与使用原水基钻井液的邻井相比,下放钻柱和套管时的摩阻降低显著,发生井漏后均成功堵漏,未出现井眼失稳问题。华H50-7井的顺利完钻表明,优选水基钻井液、采取针对性防漏堵漏技术措施,可以解决陇东地区超长水平段水平井钻进中托压严重、易井眼失稳、水平段地层造浆严重和水平段堵漏难度大的问题,这也为将来钻更长水平段水平井积累了经验。

偏心环空中幂率流体层流流动特性数值模拟研究
HichamFerroudji, AhmedHadjadj, TitusN Ofei, AhmedHaddad
2020, 48(4): 37-42. doi: 10.11911/syztjs.2020066
摘要:

Herschel-Bulkley模型(即屈服幂率模型)可用于研究非牛顿流体的流动特性,并能在大范围剪切速率条件下得到准确的预测结果。为此,采用有限体积方法(FVM),研究了内部管柱旋转及流变参数(屈服应力τ0、稠度系数K和流性指数n)对偏心环空(E=0.5)中Herschel-Bulkley流体层流区域的轴向、切向速度剖面与压降梯度的影响。研究结果表明,内部管柱转速从100 r/min增加至400 r/min时,会引起最大轴向速度增加,增幅为120%;较低的流性指数(n=0.2)会引起偏心环空宽区域出现二次流;内部管柱转速及流变参数的变化对偏心环空宽区域切向速度剖面有不良影响;内部管柱转速从0增加至400 r/min时,会引起不同偏心环空(E=0.2, 0.4, 0.6和0.8)内幂率流体压降梯度降低,降低幅度为10%。

气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量变化规律研究
王江帅, 李军, 柳贡慧, 罗晓坤
2020, 48(4): 43-49. doi: 10.11911/syztjs.2020043
摘要:

为了准确掌握气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化规律,基于井筒气液两相流动理论,建立了考虑密度突变的气液两相流模型,分析了气侵条件下环空出口流量的变化,并探讨了不同因素变化对环空出口流量变化率的影响。研究发现:气体前沿到达分离器位置时,环空出口流量变化率明显突增;分离器位于泥线以下时,环空出口流量发生突增的时间要早于隔水管底端见气时间,有利于更早地识别气侵;低密度/高密度钻井液密度差、气侵量、排量、分离器位置、井深和井口回压等因素对环空出口流量变化率的影响程度依次降低。研究结果表明,考虑密度突变的气液两相流模型,可以准确预测气侵条件下新型双梯度钻井环空出口流量的变化情况,并为新型双梯度钻井早期溢流监测提供理论依据。

废弃高性能水基钻井液循环利用电吸附处理方法
任雯, 刘晓辉, 李盛林, 王飞, 仝坤, 张明栋
2020, 48(4): 50-55. doi: 10.11911/syztjs.2020046
摘要:

随着页岩气勘探开发环保要求的提高,钻井过程中逐步推广应用高性能水基钻井液,但仍产生大量的废弃钻井液。为了提高水基钻井液的循环利用率,分析了废弃高性能水基钻井液的总固相含量和微小劣质固相含量,提出了去除废弃高性能水基钻井液中劣质固相的电吸附处理方法,具有不添加化学药剂、选择性去除微小劣质固相和不破坏钻井液中原有有效成分等优点。试验结果表明,废弃高性能水基钻井液经过2次电吸附工艺处理后,能够去除粒径小于10 μm的超细微劣质固相;电吸附结合离心分离预处理方法能够显著提升高性能水基钻井液的再生性能,实现钻井液循环利用。研究结果表明,利用电吸附法处理废弃高性能水基钻井液,是废弃钻井液减量化和资源化处理新模式,具有较好的推广应用前景。

强抑制高润滑丙三醇基钻井液体系研究与性能评价
赵素丽
2020, 48(4): 56-62. doi: 10.11911/syztjs.2020097
摘要:

针对油基钻井液存在污染环境、环保处理工艺复杂和影响录井质量等问题,利用低碳醇具有强抑制性和高润滑性、能与水以任意比例互溶的优点,开发了适用于强水敏性地层的丙三醇基钻井液。考察了膨润土在不同低碳醇溶液中浸泡24 h后的膨胀率,据此优选丙三醇做为抑制润滑剂;丙三醇体积分数越大,丙三醇溶液的抑制性、润滑性越好,黏度越高。为了降低丙三醇的用量和提高抑制性,将30%丙三醇溶液与5%KCl复配作为基液,形成了丙三醇基钻井液。性能评价结果表明,丙三醇基钻井液的抑制性、润滑性与油基钻井液接近,抗温140 ℃,抗NaCl、CaCl2及钻屑污染,放置180 d后性能稳定,可重复使用;提高丙三醇加量,还可以进一步增强其抑制性和润滑性。丙三醇基钻井液对于强水敏性地层或对润滑性要求较高的地层具有较好的应用潜力,也为开发环保钻井液提供了新的方向。

随钻地震技术在莺歌海盆地高温高压地层钻井中的应用
高永德, 刘鹏, 杜超, 陈鸣, 陈艳艳
2020, 48(4): 63-71. doi: 10.11911/syztjs.2020049
摘要(1117) 全文 (485) [PDF 1882KB](79)
摘要:

南海莺歌海盆地高温高压地层的钻井安全风险较高,为降低钻井风险,需要准确预测高压地层的压力和深度。为此,在预探井DF-X1井钻井过程中研究应用了随钻地震技术,利用随钻地震数据获得时深关系和地层层速度,实时更新钻头在地震剖面中的位置,确定钻头前方高压储层的深度和地层压力系数。在DF-X1井实钻过程中,应用随钻地震技术准确预测了高压储层A1砂体的地层孔隙压力系数、破裂压力系数和深度,高压储层A1砂体的预测深度与实钻深度相差仅6.00 m,确保了ϕ244.5 mm套管成功下到高压储层上部的泥岩中,确保了ϕ212.7 mm 井段的安全压力窗口;A1砂体孔隙压力系数和破裂压力系数的预测精度分别达到3.0%和1.0%,确保了该探井的顺利完钻。研究结果表明,随钻地震技术可以准确预测地层压力和高压储层深度,能有效降低钻井风险,提高作业效率。

羽状分支管增产工具设计与试验
马兰荣, 程光明, 戴文潮
2020, 48(4): 72-77. doi: 10.11911/syztjs.2020061
摘要:

针对缝洞型碳酸盐岩储层酸压改造投入高、效果不理想的问题,基于羽状分支管增产原理,设计了羽状分支管增产管柱和羽状分支管增产关键工具——分支管短节。分支管应力分布和屈曲特性的有限元法分析结果发现,ϕ8.0和ϕ10.0 mm 316L型不锈钢分支管的最大应力小于材料的屈服强度,属于弹性变形范畴,满足使用要求。地面试验结果表明,分支管可以从分支管短节中伸出,启动压力3.0 MPa,最高压力3.5 MPa。性能测试结果发现,分支管启动前经喷嘴高速喷出的酸液可以在岩心上造孔,分支管伸出短节后可以进入岩心并在岩心中穿行。羽状分支管增产技术在塔河油田碳酸盐岩储层改造应用的可行性分析表明,目标区块碳酸盐岩岩样的溶解率达100%,喷酸造孔速率达2.6~14.4 m/h,具备实施该技术的条件。研究结果表明,羽状分支管增产技术具有施工压力低的优点,在塔河油田碳酸盐岩储层改造中应用具有很强的可行性,前景良好。

煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术
谭天宇, 李浩, 李宗源, 蒋海涛, 何景朝
2020, 48(4): 78-82. doi: 10.11911/syztjs.2019121
摘要:

为了解决煤层气多分支水平井分支井眼因重入困难、不能下入筛管、无法实现筛管完井的问题,研制了空心结构的筛管完井重入引导工具,优选了煤层气多分支水平井完井方式,给出了分支井眼重入筛管完井施工步骤,形成了煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术。该技术在沁试12平1井的现场试验结果表明,对比重入引导工具与钻进时MWD测得的井眼轨迹数据可判断是否重入成功,筛管能顺利通过筛管完井重入引导工具下至分支井眼,实现分支井眼筛管完井。研究结果表明,煤层气多分支水平井分支井眼重入筛管完井技术,解决了煤层气水平井分支井眼无法重入、不能实现筛管完井的问题。

形状记忆筛管膨胀性能测试
段友智, 刘欢乐, 艾爽, 秦星, 岳慧, 刘伯昂
2020, 48(4): 83-88. doi: 10.11911/syztjs.2020038
摘要(1027) 全文 (517) [PDF 1163KB](65)
摘要:

为了解形状记忆筛管在井下环境的膨胀性能,根据该筛管在井下的膨胀原理,研发了能够模拟井下环境的形状记忆筛管膨胀性能测试系统,进行了形状记忆筛管样机膨胀性能测试,分析了循环流体排量和温度对响应温度、膨胀速度和膨胀力的影响。研究结果表明:随着循环流体排量增大,响应温度随之升高,膨胀速度降低;当循环流体温度不低于初始响应温度时,随着循环流体温度升高,膨胀速度增大;循环流体的排量和温度对最终膨胀力的影响较小。测试结果为形状记忆筛管的设计和应用提供了依据。

南海天然气水合物取样技术现状及发展建议
任红
2020, 48(4): 89-93. doi: 10.11911/syztjs.2020045
摘要:

为了进一步完善南海天然气水合物钻探取样技术,在前期取样工具研发和现场试验的基础上,分析了南海取样环境和天然气水合物特性对天然气水合物钻探取样技术的需求,总结了天然气水合物取样技术的现状,分析了取样工具研发过程中工具尺寸、低温保温、密封阀和取样作业方式等方面遇到的技术难点,提出了满足实际需求采取的技术措施,研制了适用于南海天然气水合物取样的绳索保温保压取样工具,并探讨了天然气水合物取样技术今后的研究方向。研究结果为南海天然气水合物取样技术的进一步发展和完善提供了技术参考。

油气开发
页岩气层“双甜点”评价方法及工程应用展望
廖东良
2020, 48(4): 94-99. doi: 10.11911/syztjs.2020063
摘要(1463) 全文 (749) [PDF 949KB](117)
摘要:

页岩气层“双甜点”(地质甜点和工程甜点)评价是衡量页岩地层是否具有开采价值的有效方法,定量化评价“双甜点”有利于优化钻井和压裂施工,提高页岩气开发效率。针对甜点参数众多及甜点评价精度低的问题,利用相关系数法优选了主要甜点参数,采用独立性权系数法对地质甜点和工程甜点进行了定量表征。以涪陵页岩气田焦石坝区块地层为研究对象,优选出了5个地质甜点参数和4个工程甜点参数,地质甜点表征的相关系数为0.89,工程甜点表征的相关系数为0.85。研究结果表明,页岩气层“双甜点”及可压裂性可以用于钻井和压裂层位优选、水平钻进方位优化及套管工程安全管理方面。在此基础上,分析并展望了页岩气层的可压裂性、水平钻进方位优化技术对套管安全和大体积压裂的积极作用和优势。

胜利油田长效扩张式分层注水技术
李永康, 张紫檀, 张卫卫, 王鹏, 刘晋伟, 郭慧
2020, 48(4): 100-105. doi: 10.11911/syztjs.2020092
摘要:

针对任一级扩张式封隔器损坏或底球漏失导致检修更换扩张式分层注水管柱的问题,根据液压传动原理,研制了液缸扩张式封隔器,使封隔器内、外压力系统相对独立,以避免封隔器失效引起的检修更换分层注水管柱作业;根据现场实际情况,研制了组合式沉砂洗井阀和防漏装置,在保证正向密封的同时,降低底球漏失对分层注水管柱性能的影响。液缸扩张式封隔器与组合式沉砂洗井阀、防漏装置配合设计了受力平衡的扩张式分层注水管柱,形成了长效扩张式分注技术。该技术在胜利油田现场应用100余井次,均持续有效。现场应用结果表明,该技术可以有效解决单级及以上扩张式封隔器损坏、底球漏失引起的扩张式分层注水管柱整体失效的问题,提高注水开发效果。

压裂多级裂缝内动态输砂物理模拟实验研究
吴峙颖, 路保平, 胡亚斐, 蒋廷学
2020, 48(4): 106-110. doi: 10.11911/syztjs.2020093
摘要:

为了研究压裂过程中裂缝内支撑剂的动态输砂规律及分布形态,采用自主研制的多尺度裂缝系统有效输砂大型物理模拟实验装置,进行了压裂液黏度、支撑剂类型、注入排量和砂比等对支撑剂在不同尺寸裂缝中的动态输送和砂堤剖面高度影响的模拟实验。实验结果表明,裂缝内动态输砂规律的影响因素,按影响程度从大到小依次为压裂液黏度、支撑剂粒径、砂比和排量;压裂液黏度越高,沉砂量越少,砂堤剖面高度越小而平缓,且在主裂缝中更为明显;支撑剂粒径越大,沉砂量越多,砂堤剖面高度越大,且在主裂缝中更加明显;砂比越高,沉砂量越大,砂堤剖面高度也越大,且在分支缝中增幅更大;随排量增大,主裂缝中的沉砂量略减小,分支缝中的沉砂量差别不大。研究结果为优选压裂液、支撑剂,制定压裂方案,以及优化压裂施工参数提供了理论依据。

基于储层物性时变的稠油底水油藏高含水期精细挖潜技术
张吉磊, 罗宪波, 何逸凡, 周焱斌, 章威
2020, 48(4): 111-117. doi: 10.11911/syztjs.2020021
摘要(1219) 全文 (367) [PDF 1063KB](43)
摘要:

现有稠油底水油藏水锥变化计算公式均未考虑由于长期大液量冲刷引起的储层物性变化,导致计算出的水驱波及体积偏大。为了准确描述高含水阶段水锥和水脊的变化规律及剩余油分布,考虑了长期大液量冲刷下储层物性的变化,运用等值渗流阻力法对波及区内外储层渗透率进行了等效表征,建立了考虑物性时变的稠油底水油藏水锥、水脊变化数学模型。分析可知,储层物性时变对水锥的影响十分显著,相同水锥宽度下,考虑物性时变的数学模型计算的波及高度较不考虑该因素的现有公式的计算值要小46.3%。将考虑物性时变的数学模型的计算结果与邻井测井解释结果对比,相对误差仅5.3%。根据渤海Q油田现有井距条件下利用考虑物性时变的稠油底水油藏水锥、水脊的接触关系,总结出了该油田3种井间剩余油分布模式,并针对不同模式给出了相应的挖潜措施。矿场先导试验证实了基于储层物性时变的稠油底水油藏高含水期精细挖潜技术的可靠性、有效性,为稠油底水油藏高含水阶段挖潜剩余油提供了技术支持。

高产井地层特征的热流耦合温度反演新方法
毛新军, 曹植纲, 陈超峰, 胡广文, 封猛, 咸玉席
2020, 48(4): 118-123. doi: 10.11911/syztjs.2020062
摘要:

高探1井试油时,井底流体温度随着产量增大而升高,而现有测试资料分析方法无法解释该现象。为此,根据质量和能量守恒方程,考虑高温流体在地层中的渗流规律和在井筒内的流动规律、渗流和流动时的传热,建立了储层和井筒的热流耦合模型,利用该模型分析了温度瞬态数据,反演了高产井地层温度。高探1井的生产压力和温度数据反演结果表明,反演得到的温度曲线与实测温度曲线吻合良好,可以解释井底流体温度随产量升高的现象。研究表明,高产井地层特征温度反演方法能够定量分析地层热力学和渗流参数、确定高产井流体的产出位置,为生产管柱安全评价、现场生产决策、油藏认识和储量计算提供了理论依据。

测井录井
随钻电阻率成像测井仪定量评价地层界面探究
康正明, 柯式镇, 李新, 倪卫宁, 李飞
2020, 48(4): 124-130. doi: 10.11911/syztjs.2020087
摘要:

随钻电阻率成像测井仪不仅可以通过井壁电成像直观显示微小的地质体特征,还具有识别地层界面的能力。为了探索随钻电阻率成像测井仪在界面处的测井响应特征,利用三维有限元方法,研究了其具有方位性时的地层界面测井响应规律,并根据模拟结果建立了地层界面参数定量计算模型。结果表明,该仪器在水平井中不同方位钮扣电极的电阻率测量差值和仪器与地层界面的距离呈较好的幂指数关系;该仪器在斜井中与地层界面的夹角和不同方位钮扣电极电阻率曲线犄角间的最大距离呈幂指数关系,且基本不受地层界面上下地层电阻率对比度的影响。建立的地层界面参数解释模型表明:仪器与地层界面的距离小于1.00 m,可以识别出地层界面;仪器与地层界面夹角小于20°时,可定量计算出二者夹角。研究结果为随钻电阻率成像测井的地质工程应用提供了理论依据。

涪陵页岩气优质储层测井综合评价方法
陈四平, 谭判, 石文睿, 赵红燕
2020, 48(4): 131-138. doi: 10.11911/syztjs.2020091
摘要:

为了准确评价涪陵页岩气田地质与工程“双优”储层,首先定性分析了气田试气资料与地质、工程评价参数的关系,并采用欧式距离方法聚类分析了各评价参数的重要程度,优选出评价优质储层的地质和工程参数;然后,选择岩心化验分析资料和测井资料,采用“岩心刻度测井技术”建立了地质与工程“双优”储层的测井评价模型;最后,利用产气剖面测试资料,运用灰度关联理论确定“双优”储层评价参数的权重,计算页岩气储层地质和工程指数,进而建立“双优”储层综合评价图版,形成了页岩气地质与工程“双优”储层测井综合评价方法。利用该方法计算了涪陵页岩气田平桥区块28口井储层的综合评价指数,结果表明,页岩气储层单段和单井产量与综合评价指数、双优储层穿行长度具有明显的正相关关系。这表明,可以用构建的页岩气地质与工程“双优”储层综合测井评价方法评价页岩气储层,为页岩气水平井设计和分段压裂提供依据。