气井井筒堵塞原因分析及解堵工艺研究进展

随着天然气气田的开发,井筒堵塞问题逐渐凸显,井筒堵塞给生产带来诸多负面影响,如作业时间延长、产能下降、采收率降低以及储层应力状态改变等问题。因此明确气井堵塞的原因,选用正确的解堵工艺十分关键。通过对不同类型堵塞物的成因、机理及其危害性展开分析,结合解堵工艺的研究进展,对不同类型的堵塞提出针对性的解堵技术,探讨了工艺的原理、工艺的优缺点及其适用性,为解堵技术的深入研究和在气田的现场应用提供参考。

控压固井注入阶段井筒压力预测模型

控压固井技术在应对窄密度窗口地层固井难题时具有显著优势,但目前对注入阶段井筒压力的预测模型研究较少。结合控压固井的工艺流程,将注入阶段分为4个环节。基于流变学理论、井筒传热学理论和压力场理论,考虑注入阶段多流体间流变性能的差异,建立了温度-压力-流体性能参数耦合模型,并采用四循环迭代方法进行求解。以X井的控压固井参数为例进行了模拟计算,预测结果误差较小。对控压期间井筒的温度场、压力场和环空ECD进行了分析,研究结果表明,温度场在不同时间段对井口回压的影响规律不同,当环空流体结构为多液柱结构时,井口回压对温度的敏感性较小;井筒压力变化规律受流体位置的分布影响较大;在其他条件不变的情况下,提高注入排量会增加作业密度窗口,但环空最大ECD基本不变。根据研究结果提出了对应的改进思路,以便对控压参数进行更好地设计。

基于Web端的三维井筒几何模型及信息可视化方法

为解决当前井筒可视化实现过程复杂、展示内容单一、实用性不强的问题,基于Three.js框架提出了一种适用于实际井眼轨迹与三维可视化井眼轨迹坐标信息的数据处理与映射方法,研究了一种新的基于Web端的三维井筒几何模型及井筒信息可视化方法。结果表明:通过该方法可以更加直观地观察井眼轨迹变化规律,展现反映井径变化的三维井筒。同时,自然伽马值、环空压力等测井录井信息以及地层岩性信息也可以较为方便地沿井筒通过颜色或者井径变化所展现。此外,通过敏感性分析,揭示了可视化效果与井径缩放因子、井眼轨迹缩放因子、井筒信息缩放因子的规律,有效提高模型仿真可视化效果,还提供一种用于展示井筒内部数据变化规律的井筒漫游方法。研究结果为油气钻探过程及钻遇地层的直观呈现提供了新方法。

沥青质颗粒在垂直井筒中的运移特征流速

为防止沥青质沉积堵塞油井,需明确垂直井筒内流体携沥青质颗粒运移特性。通过静态沉降试验探究不规则形状沥青质颗粒沉降末速规律,采用垂直井筒液携固流动试验装置研究不同因素对沥青质运移临界流速的影响程度,建立沥青质颗粒沉降末速和运移临界流速计算公式。结果表明:沥青质表面不均匀性增大了沉降阻力,使沉降等效直径小于颗粒实测粒径;运移临界流速与颗粒粒径成正比、与液相黏度成反比,颗粒体积分数对运移临界流速影响较小;相同条件下流体携沥青质运移临界流速为沉降末速的1.182倍。

考虑分段流变模式的深井井筒压力精确预测模型

超深井、特深井井筒温度和压力分布范围宽,钻井液流变性受超高温超高压影响显著,基于常规流变模式的井筒压力预测误差较大,文章通过开展温度为20~220℃、压力为0.1~200 MPa的水基钻井液和油基钻井液流变性测试实验,提出了不同温度和压力范围内的钻井液分段流变模式优选方法,建立了考虑多因素综合影响的钻井井筒压力精确预测模型。研究结果表明,随着温度和压力的变化,钻井液流变曲线的变化规律不一致,单一流变模式无法完全表征钻井液的流变特性;赫巴流变模式对100℃以下的水基钻井液和140℃以下的油基钻井液的流变性适用性更好,其他温度范围内罗斯流变模式的适用性更好;分段流变模式对井底压力的影响较为明显。将模型的计算结果与实测数据进行对比,发现井底压力预测误差在0.3 MPa以内,立管压力预测误差小于0.6 MPa;相对于油基钻井液,水基钻井液中的井筒压力预测误差更小。研究结果能够为超深井、特深井井筒压力精确预测奠定理论基础。

水平井膨胀管井筒重构技术研究及现场试验

针对新疆玛湖强非均质致密砾岩油藏低产水平井精准重复压裂工艺不成熟的难题,开展了膨胀管井筒重构技术的研究及现场试验。通过膨胀管抗内压、环空密封等系列室内全尺寸物理模拟实验,验证了膨胀管各项指标均满足高压重复压裂工况的要求,同时验证了桥射作业的有效性;开展了膨胀管有限元数值仿真模拟,明确膨胀过程Mises应力、应变及接触应力的变化规律,膨胀管在膨胀锥作用力下发生径向塑性变形,膨胀压力稳定在40~42 MPa。通过水平井膨胀管井筒重构工艺设计,支撑了玛湖地区试验井完成现场试验,试验井原127 mm套管经膨胀管井筒重构后内径达到85 mm,重构长度1041 m,重复压裂施工最高承压83 MPa,压后测井显示膨胀管完整性良好。经过室内研究及现场试验,验证了水平井膨胀管井筒重构重复压裂技术的可行性,为非常规油气藏低产井提产提供了技术借鉴。

天然气井井筒解堵工作液的研究进展

通过文献调研,分析了各种井筒解堵工作液的解堵机理,综述了各类型常用井筒解堵工作液的应用进展及优缺点;介绍了有机解堵工作液、有机缓释微乳酸解堵工作液、复合型解堵工作液等新型解堵工作液的研究进展;分析了解堵工作液在制备与实际应用过程中存在的问题,并提出了未来解堵工作液的发展趋势。

电测作业的井筒完整性标准

介绍了适用于电测作业的井筒完整性标准、要求与指南。电测作业是井筒全生命周期内,在钻井、测试-试油、完井、采油气生产(包括:注水、压裂、酸化、增产等)以及修井作业,直到关停、报废前,经常要进行的作业。说明了电测作业的要点并用7个井筒屏障图来说明主要的电测作业要求,阐述了井筒屏障组件验收标准。同时介绍了电测作业时的井控工作。特别强调电缆高压动密封技术的重要性,介绍了"三级注脂动密封新技术"的研究和应用情况。

井筒密封完整性监测与智能感知技术进展与展望

油气井生产过程中的井筒密封完整性演化信息是保障油气资源安全效益开发的基础,传统测井技术难以满足井筒全生命周期完整性的监测需求,实现井筒、地层信息感知与数字技术的高效融合势在必行。为此,国内外以井筒完整性原位感知技术为主要突破口,在声波监测、光纤传感、自感知水泥浆和永久井下测试装置等方面进行了探索。在总结国内外井筒密封完整性监测与智能感知技术进展的基础上,分析了存在的不足与难题,从声波监测技术、分布式光纤传感监测技术、智能水泥浆体系和井下永久测试装置等4方面进行了发展展望,并提出了发展建议,以推动构建智能井筒,实时精准掌握油气井井筒健康状况,促进油气工程技术安全、高效、智能化升级。

D-InSAR技术在井筒注浆对地表及建筑物变形影响中的应用

【目的】在煤矿工程中,井壁破损对生产设施和矿井安全构成威胁,全面监测井筒注浆工程对工业广场及地表建筑物的变形影响,对保障矿山生产安全至关重要。【方法】以皖北矿区某煤矿为研究对象,选取覆盖该区域的15景Sentinel-1A影像数据,采用D-InSAR技术全面监测井筒注浆修复前后工业广场及地表建筑物沉降,获取地表及建筑物动态变形信息,分析注浆活动对地表及建筑物的影响。【结果和结论】结果表明:(1)与水准监测相比,D-InSAR地表沉降监测平均误差1.70 mm,最大误差2.70 mm,D-InSAR监测地表微小沉降精度可靠,能够满足工业广场地表沉降监测的要求。(2)井筒注浆工程实施前,地表及建筑物呈持续下沉状态,监测期内最大下沉量为21.12 mm;工程实施后,下沉趋势减缓并逐渐趋于稳定;分析井筒应变监测结果和地面沉降变化可知,注浆修复效果显著,在井筒周围形成隔水帷幕。(3)监测结果显示,注浆前后地表经历“连续下沉-微量抬升-轻微沉降-趋于稳定”4个阶段,注浆初期对地表沉降抑制作用明显,注浆中地表略有抬升,工程结束后轻微沉降直至稳定。(4)监测期内主要建筑物变形均小于《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》(2017版)中Ⅰ级损坏标准,处于安全阈值内,注浆工程进一步减缓了建筑物变形,保证建筑物安全。

高气液比油井井筒压降实验及理论模型研究

深层、超深层油藏中普遍存在着高气液比油井,具有井筒压降大、流动规律复杂的特点。准确预测井筒压降、气体析出位置以及含气率等井筒流动参数对于油井停喷时机预测以及人工举升工艺设计至关重要。为此,文中开展了油-气-水三相流动规律模拟实验,分析了气流速、液流速、含水率和井斜角等参数对持液率的影响规律。基于实验结果分析低压实验与高压气井流动相似性,考虑压力变化对气相密度的影响,修正了气液相无因次准数,建立了新持液率计算模型,模型与实验结果相对百分误差和绝对百分误差仅为0.88%和12.50%。进而建立了高气液比油井井筒压降预测模型,采用47口油井现场实际生产测压数据验证新压降模型,结果表明新模型相对性能系数在所有评价模型中最低,仅为0.22,表明模型预测精度高,能够满足工程需求。

陇东页岩油水平井全生命周期井筒综合防治技术研究与应用

陇东页岩油水平井井筒环境复杂,偏磨、结蜡、结垢、出砂及气体影响问题突出,常规井筒举升工艺措施适应性不强,维护性作业频次高达由每年1.49井次,严重影响油井正常生产。文章针对陇东页岩油水平井维护作业频次高的影响因素进行了剖析,研发了压裂前置阻垢剂、内涂层防蜡油管、水平井旋流冲砂射流除垢一体化工具等,形成了杆管双向防偏磨设计、长水平井高效冲砂解堵等关键技术,构建了蜡、垢、气、砂、磨的全生命周期防治技术体系。治理后维护性作业频次下降50%以上,采油时率提升3个百分点,该技术体系为国内页岩油井筒高效举升工艺模式提供了宝贵借鉴。

基于弹塑性井周的井筒-射孔地层破裂压力预测模型

深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩石的塑性破坏特征。建立了深部储层岩石的塑性硬化本构模型,推导了井周的弹塑性应力场分布。结合断裂力学理论,建立了考虑井周塑性区的射孔尖端应力强度因子计算模型,并提出相应的迭代求解方法。采用模型预测室内实验与新疆某油田实际条件下的水力压裂裂缝起裂压力,模型预测结果与实测结果对比表明,考虑弹塑性井周应力场的破裂压力预测值比实际压裂预测值高,储层塑性特征不利于水力裂缝的起裂。模型预测值与油田实测结果的误差为6.6%,验证了模型的可靠性。考虑弹塑性井周的破裂压力预测模型可保证压裂设计的安全性,为深部储层的压裂方案设计提供有效指导。

基于岩体质量的井筒保安矿柱优化与应用

为兼顾井筒稳定和减少资源的不必要浪费,在常规的岩层移动角井筒保安矿柱圈定法基础上,采用工程类比法,将Ⅱ级岩体质量围岩部分的井筒保安矿柱尺寸优化为80m,形成上部台体下部圆柱体的保安矿柱。同时对优化后的保安矿柱周边压覆资源采取控制采场顶板暴露面积和分层充填的保护性开采措施。数值模拟结果表明:按优化后的保安矿柱范围开采周边矿体后,地表井架、卷扬机房及井筒内壁变形量均未超过最大允许变形值,说明优化方案具有可行性。

张双楼煤矿井筒变形原因分析

通过分析张双楼煤矿工业广场范围内主井、副井、新副井投产以来的井筒沉降、偏斜数据,结合区域地层特征、含水层水位变化情况、水源井位置分布以及井筒受力变化规律综合分析,总结出井筒变形的3个主要原因,对其它条件相似矿井具有指导意义。

MIT测井数据的点云转换及井筒形变诊断

针对多臂井径仪(MIT)采集井筒内壁空间位置参数可视化需求,现提出将其转换为点云数据,再通过对数据模型诊断分析得到井筒的形变类型。建立MIT测井过程可视化模型,通过引入柱面坐标来标定每个测点三维坐标;将每个测点的空间位置信息由极坐标转换为直角坐标,形成点云模型。采用所提方法将SH54井风险段处MIT数据成功转换为点云数据,并对该井470~471 m处的点云模型以类似CT横断扫描诊断的方式进行平铺展开,利用曲线拟合、面积计算得到SH54井在470~471 m处每个横断面的实际轮廓线和实际面积。结果表明:利用该方法生成的点云模型通过图表对比分析,可推断出该井段产生了非对称挤压缩径形变。

考虑产水量变化的气井井筒结垢堵塞预测

为提高气井解堵措施的针对性,综合考虑气井井筒无机物结垢的热力学和动力学影响,特别是考虑气井产水量变化与垢在井筒内壁的黏附系数,建立了气井井筒结垢堵塞预测模型,并应用于靖边气田。结果表明:基于平滑指数法预测了气井日产水量,预测时间越长,累积产水量的误差越小。加权系数α越小,预测结果越精准,模型中α取0.2;通过现场生产资料拟合,垢在井筒内壁的黏附系数取0.001时,能够取得较为满意的预测结果;现场应用结果表明该模型预测的结垢堵塞物组成和堵塞程度与现场相符,对气井井筒除垢解堵措施具有指导意义。

瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化研究

针对瓦斯蓄热氧化井筒加热系统存在的智能化水平落后于实际生产需求,影响生产效率和生产安全的问题,在原瓦斯蓄热氧化井筒加热控制系统初步具备远程控制的基础上,开展了智能化相关研究。介绍了瓦斯蓄热氧化井筒加热系统的工艺单元结构,重点分析了系统监控远程化、调控智能化、故障诊断智能化等方面的研究。某煤矿瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化改造的应用案例表明:改造后的系统实现了远程监测及控制、故障智能化诊断及智能化调控功能,提高了装置运行安全性和经济性。

油层保护策略下的井筒完整性分析

油层保护策略与井筒完整性分析的协同优化是提高油气田开发效益的关键。本研究探讨了两者之间的内在联系,提出了一套综合性的评估方法和保护措施。研究表明,有效的油层保护策略不仅能够提高油气采收率,还能维护井筒的长期完整性。通过分析井筒完整性面临的主要挑战,包括地层应力变化、腐蚀磨损、完井方式影响等,建立了一个多维度的评估体系。结果表明,通过优化完井设计、实施科学的修井作业和加强井筒技术管理,可以显著提高井筒的完整性,延长油气井的生产寿命。这种协同优化方法为油气田的可持续开发提供了新的思路和技术支撑。

低浓度瓦斯井筒加热智能远程监控技术研究

针对低浓度瓦斯井筒加热,设计一套瓦斯蓄热氧化井筒加热远程监控系统。首先,根据低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热系统的特点,设计系统的总体架构;其次,对井筒加热远程智能监控系统的硬件系统设计、组成和配置进行详细的阐述;再次,对该监控系统的软件系统总体要求进行分析并详细介绍软件系统的组态过程;最后,对系统应用功能和界面进行展示。通过该监控系统,可以实现远程查看现场工业电视监控画面,了解现场设备运行情况,保障系统安全可靠运行。