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2021年  第49卷  第2期

封面
2021-02期封面
2021, 49(2): .
摘要:
目录
2021-02期目录
2021, (2): 1-2.
摘要:
专家视点
国内外水溶气开发技术现状及发展建议
何勇明, 谢汪洋, 陈先超
2021, 49(2): 1-8. doi: 10.11911/syztjs.2020121
摘要(559) 全文 (198) [PDF 762KB](121)
摘要:
水溶性天然气(简称水溶气)是一种储量巨大的非常规能源,极具开发潜力和发展前景,但目前缺少系统的理论研究,也没有成熟的开发技术。详细介绍了国内外水溶气的储量分布及开发现状,总结了国内外水溶气开发技术研究的主要进展,主要包括地热型水溶气开采与二氧化碳地质封存结合技术、采出水回注技术的基本原理及现场试验情况,以及对气水界面和水侵规律的影响研究结果。分析认为,目前水溶气开发技术研究虽然取得一定的成果,但未形成系统的理论体系,也没有形成综合利用、经济有效和安全可靠的开发技术。为此,需高度重视水溶气勘探开发技术研究,以实现我国水溶气的有效勘探开发,为保障国家能源安全提供新的思路。
钻井完井
吉林油田致密油水平井优快钻井完井技术
崔月明, 史海民, 张清
2021, 49(2): 9-13. doi: 10.11911/syztjs.2020123
摘要(452) 全文 (195) [PDF 694KB](147)
摘要:
吉林油田致密油水平井钻井成本高、钻井周期长、机械钻速慢,井眼易失稳,且摩阻和扭矩大、套管下入困难,针对这些问题,开展了二开长水平段水平井优快钻井完井技术研究。为了从设计源头降低钻井成本、缩短钻井周期,将前期采用的三开小井眼井身结构简化为浅下表层套管的二开井身结构,节省了一个开次的中完时间;同时,研究形成了以井眼轨道优化设计、低滤失强抑制聚合物钻井液、近钻头地质导向工具、个性化PDC设计和漂浮下套管为核心的优快钻井完井技术。上述优快钻井完井技术在吉林油田180口致密油水平井进行了现场应用,应用井平均井深3 449.00 m,平均水平段长1 189.00 m,套管安全下入率100%,固井合格率100%,油层钻遇率提高20.2百分点,钻井周期缩短44.2%,钻井成本降低40.7%,取得了显著效果。研究结果表明,优快钻井完井技术可实现吉林油田致密油低成本高效开发,并且对致密气、页岩油等其他非常规油气藏的开发具有借鉴作用和参考价值。
杨税务潜山油气藏大位移井钻井完井关键技术
陈新勇, 徐明磊, 马樱, 徐雅萍, 赵博, 韩煦
2021, 49(2): 14-19. doi: 10.11911/syztjs.2021010
摘要:
为了解决杨税务潜山油气藏大位移井钻井完井中面临的摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大、泥岩砾岩玄武岩地层钻速低、井底温度高和小间隙固井难度大等技术难点,结合区块地层特点,通过理论分析和模拟计算,优化了井身结构和井眼轨道,优选了井眼轨迹控制方式和钻井液体系,优化了钻井液性能,制定了提速和固井技术措施,形成了华北油田杨税务潜山油气藏大位移井钻井完井关键技术。该技术在T5X井和T101X井进行了现场试验,2口井钻井和完井均安全顺利,与未应用该技术的邻井相比机械钻速提高27.4%,钻井周期缩短19.7%。研究和现场试验结果表明,该技术可以解决华北油田杨税务潜山油气藏大位移井钻井完井中存在的技术难点,满足杨税务潜山油气藏安全高效钻井完井需求。
超声波高频旋冲钻井技术破岩效果试验研究
路宗羽, 郑珺升, 蒋振新, 赵飞
2021, 49(2): 20-25. doi: 10.11911/syztjs.2020126
摘要:
为了研究超声波高频旋冲钻井技术相较于常规旋转钻井技术的提速效果,以及钻进条件和参数对超声波高频旋冲破岩效率的影响规律,设计了超声波振动发生短节,搭建了超声波破岩模拟试验台,采用控制变量法和正交试验法,开展了超声波破岩提速试验及影响超声波破岩效率的试验,得到了钻压、超声波振幅、转速和钻头直径对超声波高频旋冲破岩效率的影响规律。结果表明:在实验室常规温度和压力条件下,与常规旋转破岩技术相比,超声波高频旋冲钻井技术的破岩效率更高,平均提高幅度达77.65%;影响超声波高频旋冲破岩效率的因素从大到小依次是钻压、振幅、钻头直径和转速;钻压和振幅对超声波高频旋冲破岩效率的影响显著,且振幅越大,超声波高频旋冲破岩的效率越高。研究结果表明,超声波高频旋冲钻井技术可为提高深部硬地层机械钻速提供一种新的破岩方法。
四川盆地磨溪–高石梯区块定向钻井关键技术
李勇政, 陈涛, 江川, 杜江
2021, 49(2): 26-31. doi: 10.11911/syztjs.2020103
摘要(364) 全文 (127) [PDF 628KB](110)
摘要:
四川盆地磨溪–高石梯区块采用“螺杆+MWD”钻进ϕ215.9 mm定向井段时,由于造斜点深、地层温度和钻井液密度高、地层复杂,存在井眼轨迹控制困难、托压严重、机械钻速低等问题。为解决这些问题,通过优化井眼轨道、优选个性化钻头、配套水力振荡器提速工具、制定降摩减阻和预防压差卡钻等技术措施,形成了ϕ215.9 mm定向钻井关键技术。磨溪–高石梯区块ϕ215.9 mm定向井段应用定向钻井关键技术后,降低了井眼轨迹控制难度,有效减轻了定向托压现象,提高了机械钻速,降低了井下卡钻风险,ϕ215.9 mm定向井段的钻井时间由应用前的44.75 d缩短至27.51 d,定向井段提速效果明显。研究和现场应用表明,ϕ215.9 mm定向钻井关键技术能有效解决磨溪–高石梯区块ϕ215.9 mm定向井段钻进过程中存在的技术难点,可在该区块推广应用。
伊拉克库尔德A油田原油注氮欠平衡钻井技术
胡清富, 谢春来, 田玉栋, 王焕文, 甘建国, 林辉
2021, 49(2): 32-36. doi: 10.11911/syztjs.2021002
摘要:
伊拉克库尔德A油田主力产层Bekhme碳酸盐岩储层裂缝发育,经过多年开发,地层压力逐年降低,钻井过程中极易发生钻井液漏失,不但导致机械钻速低,而且造成储层污染而出现单井产量低、含水率高等问题。为此,研究应用了以原油为钻井液、环空注氮气的欠平衡钻井技术, 该技术改变了传统的充气方式,氮气由套管头侧出口注入井眼,从尾管悬挂器上部筛管进入环空,随井眼内钻井液直接返至井口,即氮气只参与钻井液的部分循环,通过降低上部井眼内钻井液液柱压力来降低井底钻井液液柱压力,实现欠平衡钻进,且不影响井下MWD的测量和传输。该技术在A油田现场应用6口井,均顺利钻至设计井深,未发生井漏、井涌和井眼失稳等井下复杂情况,且实现了边钻进边生产的目的,与应用常规钻井技术的油井相比,机械钻速明显提高,单井产量提高了1~3倍,取得了良好的提速提产效果。研究与应用表明,原油注氮欠平衡钻井技术能满足老油田低地层压力、窄安全密度窗口地层安全钻井的需求,可提高油藏采收率及勘探开发效益。
保德煤层气田黄河压覆区长水平段水平井钻井完井技术
邓钧耀, 刘奕杉, 乔磊, 王开龙, 胡凯
2021, 49(2): 37-41. doi: 10.11911/syztjs.2020124
摘要:
保德煤层气田北部优质煤层气藏开发受到城市、黄河压覆等地面复杂情况影响,为了实现有效动用,分析了该地区煤层的地质特点,考虑煤层倾角、垂深和常规钻井工艺等因素,开展了井身结构优化、井眼轨迹控制、钻井液优选及完井工艺优化研究,形成了集约化大平台水平井钻井完井技术。通过集成应用新技术,实现了地表复杂地区煤层气优质储量的经济开采。在煤层垂深800.00~1 000.00 m、上倾角度2°~5°条件下,水平段极限长度可达到1 700.00~2 000.00 m。在此基础上,研发了玻璃钢筛管完井系统,实现了水平井完井井筒“可重入、可作业、可维护”的功能,满足了采煤采气一体化要求,现场试验取得了较好的开发效果。长水平段水平井钻井完井技术为保德煤层气田黄河压覆区煤层气的开发提供了技术支持。
京津冀岩溶热储钻井关键技术
曹华庆, 吴波, 龙志平, 王殿学, 黄干廷, 马向东
2021, 49(2): 42-47. doi: 10.11911/syztjs.2020105
摘要(464) 全文 (132) [PDF 2997KB](110)
摘要:
京津冀岩溶热储钻井存在以下技术难点:风化壳判断不准,易发生失返性漏失,导致垮塌埋钻;岩溶热储胶结差,取心收获率低;基岩储层非均质性强、可钻性差,钻头选型困难、机械钻速低。因此,利用XRF元素录井技术准确判断风化壳,防止风化壳发生失返性漏失,提高成井率;选用JS-6型全封销挂式多用取心筒与一体化岩心爪配合提高取心收获率;针对基岩储层的岩性和可钻性优选钻头型号和进行个性化设计,提高基岩储层的机械钻速;针对钻井过程易发生卡钻和漏失的问题,制定防卡和堵漏技术措施,最终形成了京津冀岩溶热储钻井关键技术。京津冀岩溶热储钻井应用该关键技术后成井率达到100%,钻井周期缩短10%以上,钻井成本降低12%。研究和实践表明,京津冀岩溶热储钻井关键技术可以解决京津冀岩溶热储钻井存在的技术难点,为京津冀地区地热资源的勘探开发提供技术支持。
弹性孔网材料的堵漏性能评价及现场应用
李公让, 于雷, 刘振东, 李卉, 明玉广
2021, 49(2): 48-53. doi: 10.11911/syztjs.2021008
摘要:
现有常规桥浆堵漏材料存在裂缝适应性不强、封堵层浅和堵漏成功率较低等问题。为此,优选了不同规格弹性孔网材料,进行了压缩回弹性、抗拉强度和抗温性等性能评价试验,优选了综合性能最佳的弹性孔网材料,并考察了弹性孔网材料尺寸、形状和加量对堵漏效果的影响。试验结果表明,1#弹性孔网材料的50%压缩永久变形率低于10%,抗拉强度为150 kPa,抗温能力达150 ℃,适合用作堵漏材料;正方体形弹性孔网材料可滞留在裂缝内,堵漏效果较好,尺寸为5.0 mm×5.0 mm×5.0 mm的弹性孔网材料对尺寸为5.0 mm×4.0 mm的楔形缝封堵效果最优;弹性孔网材料加量为0.08%时的堵漏效果最好。弹性孔网材料在多口井进行了现场堵漏,一次堵漏成功率达86.7%。研究表明,弹性孔网材料对裂缝性地层具有较好的适应性和堵漏效果,能够解决地层漏失问题。
改性高铝水泥浆的负温硬化性能及其增强机制
刘浩亚, 鲍洪志, 刘亚青, 何青水, 胡志强, 金鑫
2021, 49(2): 54-60. doi: 10.11911/syztjs.2020129
摘要:
针对负温环境下固井水泥浆水化反应减缓甚至停滞,导致固井施工难以进行的问题,开展了改性高铝水泥浆的硬化特性优化和早期强度的增强机制研究。在0,–10和–18 ℃温度下,进行了改性高铝水泥浆的凝结时间、流动度及抗压强度等性能对比试验,研究了负温环境下水泥浆关键性能的变化规律及与凝结时间调节剂SCEG之间的关系;在分析水化产物物相组成和微观结构的基础上,研究了水泥浆负温硬化机制,并通过添加石膏促进AFt生成来提高水泥石的抗压强度。试验表明:–18~0 ℃温度下,改性高铝水泥浆中添加占水泥质量0~3%的SCEG,该水泥浆可在0.3~6.0 h内硬化;该水泥浆24 h抗压强度达9.7~11.2 MPa,添加占水泥质量10%~15%的石膏后,水泥石抗压强度可提高30%左右。XRD测试发现,负温环境下水泥水化矿物主要为铝酸盐熟料而非硅酸盐熟料,产物主要为Ca2Al(Al,Si)2O7、AFm、AFt及少量硅酸盐水化产物C–S–H,且AFt含量越高,水泥石抗压强度越高。研究表明,改性高铝水泥具有良好的负温硬化能力,添加适量的石膏可提高水泥水化产物中AFt的含量,有助于提高水泥石的抗压强度。
库车山前高温高压气井完井封隔器失效控制措施
王克林, 刘洪涛, 何文, 何新兴, 高文祥, 单锋
2021, 49(2): 61-66. doi: 10.11911/syztjs.2020128
摘要(353) 全文 (173) [PDF 1021KB](120)
摘要:
库车山前高温高压气井主要采用Y443-111封隔器,但封隔器在替液过程中易憋压,严重时甚至出现封隔器提前坐封问题,导致油套环空的试油钻井液无法被环空保护液完全替出,后期可能对油管、套管柱产生腐蚀。针对上述问题,分析了Y443-111封隔器替液过程中失效与损坏的原因,发现造成该封隔器失效的主要原因是封隔器与套管的间隙太小,次要原因是替液排量大和井筒清洁情况差。为此,制定了降低替液排量、清除井筒杂质、优化试油钻井液性能、提高井筒工作液质量和缩小封隔器外径等控制完井封隔器失效的措施。上述措施在现场累计应用43井次,成功率达97.6%,解决了库车山前高温高压气井完井封隔器失效的问题,确保了高温高压井下作业安全和完井作业的顺利施工。
完井用多孔隙形状记忆聚合物的性能影响因素研究
段友智, 侯倩, 刘锦春, 岳慧, 艾爽, 信卫东
2021, 49(2): 67-71. doi: 10.11911/syztjs.2020100
摘要:
由单一相对分子质量多元醇制备的多孔隙形状记忆聚合物的性能无法满足完井的要求,需要采用不同相对分子质量多元醇制备多孔隙形状记忆聚合物。为给制备适用于不同井下条件的多孔隙形状记忆聚合物提供依据,通过改变不同相对分子质量多元醇的质量比,制备了不同的多孔隙形状记忆聚合物,并测试其力学性能、玻璃化温度、热敏性能和观察其孔隙结构,分析了不同相对分子质量多元醇的质量比对其性能的影响规律。低相对分子质量与高相对分子质量多元醇的质量比越大,多孔隙形状记忆聚合物的硬度、压缩强度和弯曲强度越高,玻璃化温度、热形变温度、形变恢复温度和开孔率越低,泡孔尺寸越大,孔型系数和泡孔壁厚越大,结构的各向异性越强。研究表明,通过调整制备原料中不同相对分子质量多元醇的质量比,可获得具有一定力学强度,同时满足不同井下温度条件形状恢复、对不同粒径地层砂具有滤砂过流功能的完井用多孔隙形状记忆聚合物。
大数据技术在石油工程中的应用现状与发展建议
耿黎东
2021, 49(2): 72-78. doi: 10.11911/syztjs.2020134
摘要(619) 全文 (414) [PDF 960KB](225)
摘要:
大数据技术逐渐成为石油公司与油服公司实现石油工程智能化和降本增效的重要手段之一,目前已成为国内外研究的热点。为了促进大数据技术在油气行业的快速发展和广泛应用,加快石油工程的数字化智能化转型,阐述了大数据技术的定义和特点,从大数据平台和钻井、压裂及开发等具体应用场景2个方面分析了大数据技术在石油工程中的应用现状,指出大数据技术在石油工程中的发展需要建立统一的大数据分析平台,与数字化巨头合作研发,完善石油工程大数据管理机制和技术标准,强化基础、前瞻技术研究,并针对具体应用场景部署实施相关项目,逐步建立石油工程大数据生态系统。大数据技术在石油工程行业具有广阔的应用前景,加快石油工程大数据技术的研究和应用,对于促进我国油气资源的经济高效开发具有重要作用。
油气开发
深水浊积岩油藏提高采收率方法研究
牟汉生, 陆文明, 曹长霄, 宋兆杰, 石军太, 张洪
2021, 49(2): 79-89. doi: 10.11911/syztjs.2021025
摘要:
深水浊积岩油藏储层非均质性强,平面矛盾突出,注水开发过程中易出现油水前缘不稳定,形成窜流。气为明确气水交替驱与氮气泡沫驱在平面非均质油藏的适用性及其提高采收率机制,结合油藏地质资料,设计制作了不同渗透率级差的岩心模型,开展了气水交替驱和氮气泡沫驱试验,分析了2种提高采收率方法的驱油效果,结合数值模拟研究,探索了驱替过程中不同渗透率条带的流体波及规律。研究结果表明,当岩心模型渗透率级差较小时,气水交替驱可表现出良好的提高波及系数及降低出口端含水率的能力,但当岩心模型渗透率级差较大时,该方法控制气体流度能力降低,提高采收率效果变差。氮气泡沫驱在岩心模型渗透率级差较大时,仍可发挥泡沫堵大不堵小、堵水不堵油以及表面活性剂洗油的多重特性,有效抑制高渗条带中的流体窜逸,使氮气泡沫在低渗条带呈现活塞式驱替,从而实现深部调驱、大幅度提高采收率的目的。因此,氮气泡沫驱可有效提高深水浊积岩油藏采收率,为该类油藏的经济高效开发提供技术支持。
渤海油田注水井延效酸化技术研究与应用
孙林, 李旭光, 黄利平, 夏光, 杨淼
2021, 49(2): 90-95. doi: 10.11911/syztjs.2021029
摘要:
针对渤海油田注水井重复酸化效果逐渐变差的问题,进行了注水井延效酸化技术研究。采用3种低浓度深部缓速酸进行协同增效,加强酸液的储层保护性能,并加入防膨剂和表面活性剂,配制了延效酸;在温度60 ℃条件下,测试了延效酸对现场垢样、钙蒙脱石和二氧化硅的溶蚀效果,抑制注入水结垢性能、洗油性能、缓速和总溶蚀性能,以及动态驱替延效性能。试验得出:延效酸对钙蒙脱石和现场垢样的溶蚀率分别可达45.23%和86.08%,对二氧化硅的溶蚀率仅0.22%;抑制结垢能力强;酸液表面张力12.77 mN/m;延效酸与岩粉分别反应2,4和6 h后溶蚀率可达9.39%、13.64%和24.54%;动态驱替酸化后注入20倍孔隙体积的水,渗透率增大倍数仍然稳定在1.8~1.9倍。注水井延效酸化技术在渤海油田应用14井次,应用效果显著。研究表明,延效酸具有综合解堵效果好、保护骨架、缓速性好、总溶蚀率高和延效性好等优点,具有推广应用价值。
工业氯化钙加重胍胶压裂液体系研究与现场试验
周建平, 杨战伟, 徐敏杰, 王丽伟, 姚茂堂, 高莹
2021, 49(2): 96-101. doi: 10.11911/syztjs.2021014
摘要:
为了解决现有加重压裂液体系成本高及加重密度低等问题,采用工业氯化钙作为加重剂,研发了一种低成本加重压裂液技术。在分析硼交联剂在氯化钙胍胶基液中交联受阻机理的基础上,制备了耐高浓度氯化钙溶液的交联剂,可在低pH值环境下使高浓度氯化钙溶液和胍胶基液形成交联冻胶。工业氯化钙加重胍胶压裂液具有加重密度高、基液黏度低和耐温耐剪切性能良好等特点,在温度140 ℃、剪切速率100 s–1条件下剪切2 h后,冻胶黏度大于100 mPa·s。现场试验表明,超深井采用氯化钙加重胍胶压裂液进行压裂施工,施工压力可降低10~15 MPa。研究表明,氯化钙加重胍胶压裂液性能可靠,能够降低超深高应力储层改造施工压力,提高压裂效果,具有现场推广应用价值。
套管封隔器分段压裂管柱遇卡原因分析及解决方案
刘红磊, 陈作, 周林波, 秦红祥, 杨同玉, 薛占峰
2021, 49(2): 102-106. doi: 10.11911/syztjs.2021017
摘要:
为了降低套管封隔器分段压裂的施工风险,解决压裂结束后套管封隔器分段压裂管柱上提易遇卡的问题,以某区块一口水平井的套管封隔器分段压裂为例,从压裂管柱上提时的载荷、上下活动距离和返排液性质等特征因素入手,详细分析了该井前3段压裂后压裂管柱上提遇卡的原因,并制定了解卡措施,压裂管柱顺利解卡。为防止后续6段压裂再出现压裂管柱上提遇卡的情况,对套管封隔器分段压裂管柱进行了优化,采用优化后的压裂管柱顺利完成了该井后续6段的压裂,且压裂管柱全部安全顺利起出。该井处理套管分段压裂管柱上提遇卡的方法和制定的措施及优化的压裂管柱,为今后类似问题的处理和压裂管柱的优选提供了借鉴。
胜坨油田套损井分层注水及测调技术
贾贻勇, 李永康
2021, 49(2): 107-112. doi: 10.11911/syztjs.2020137
摘要:
为解决胜坨油田注水井因套损导致分层注水率降低的问题,结合胜坨油田套损注水井的实际情况,开展了过浅层贴堵段、封窜可洗井及小井眼井等分层注水技术研究。从井筒环境、生产参数、作业施工等方面综合分析,采用模拟等方法优化设计、优选材料、提高分层注水工具性能,研制适合不同井况的分层注水工具,研究配套小井眼注水井测调技术,形成了套损井分层注水系列技术。胜坨油田59口套损注水井应用了该系列分层注水技术,注水层段增加了65个,水驱控制储量恢复了477.9×104 t,实现了套损注水井的多级分层注水,提高了胜坨油田注水开发的效益,为水驱油藏的效益开发提供了经验。
测井录井
随钻前视声波测井钻头前方声场特征研究
杨书博, 乔文孝, 赵琪琪, 倪卫宁, 吴金平
2021, 49(2): 113-120. doi: 10.11911/syztjs.2021020
摘要(347) 全文 (130) [PDF 2209KB](103)
摘要:
现有声波测井仪器无法满足前视探测需求,为此开展了基于相控阵技术的随钻前视声波测井技术研究。采用相控线阵声波辐射器和相控圆弧阵声波接收站,分别实现声波能量的定向辐射和扫描接收;利用有限差分算法,分别模拟了随钻条件下钻头前方存在一个地层界面时的单极和相控阵声波测井响应。模拟结果表明,由于井底散射的影响,随钻前视声波测井的波场比常规反射声波测井的声场更为复杂;与单极声波辐射器相比,相控线阵声波辐射器能够定向增强辐射到钻头前方地层中的声波能量,可以显著增强P-P回波的幅度;与单极声波接收器相比,通过统计相控圆弧阵声波接收站扫描接收到的不同方位P-P回波的幅度,可以近似判断钻前地层界面的方位。研究结果验证了利用相控阵声波测井技术探测钻前地质异常体的可行性,为后续工业样机的开发提供了理论依据。
恒温差热式流量计影响因素模拟与试验研究
张夷非, 魏勇, 余厚全, 陈强, 刘国权, 张学
2021, 49(2): 121-126. doi: 10.11911/syztjs.2021023
摘要:
针对恒温差热式流量计在井下测量小流量流体时误差较大的问题,进行了温度、压力的影响研究。根据流量计加热器电功率与被测流体流量的关系,分析了温度对液态水物性参数的影响,通过数值模拟研究了不同温度下水流量与流量计换热功率的变化曲线。在此基础上,搭建了可调节水温和流体流量的试验平台,在定压(常压)条件下,通过试验分析了25~40 ℃下流量计功率与水流量的关系,试验发现,流量计的加热器功率与环境温度成单调增关系。理论分析实测条件下恒温差热式流量计的影响因素得到:流量计位于0~2 000 m井段时,深度每增加500 m造成的测量误差约为2.2 m3/d;位于2 000~4 000 m井段,测量误差约为0.6 m3/d。研究表明,相同流量下,恒温差热式流量计的输出功率会随井深增加(井筒温度、压力变化)而升高,导致出现测量误差,研究结果为该流量计测量结果的校正和有效应用提供了理论依据。