用于油气井RFID扶正器激活的阅读器共形天线设计

基于油气井井下环境的特点,为实现井下扶正器的远程控制,同时改正射频识别(RFID)阅读器天线电磁波强度衰减过大、辐射性能差等缺陷,设计一种共形于井下管道的RFID扶正器阅读器偶极子天线。依据天线设计的基本理论,利用天线弯折技术,将该天线结构设计为倒“U”型,实现与套管相共形;通过仿真扫频分析优化天线参数,分析天线主要结构对性能的影响。结果表明,设计的天线最终的中心频率为860 MHz,在该频率下天线输入端口反射系数为-21.05 dB,增益为2.2 dB,天线尺寸为11 mm×148.44 mm,天线的性能满足设计需求,可用于套管扶正器等井下工具的无线控制。

页岩气水平井振动固井套管柱振动特性研究

为了求解页岩气水平井振动固井套管柱振动特性和动力响应,考虑扶正器分布支承的特点,运用传递矩阵法建立了页岩气水平井套管柱的动力学模型,并通过试验验证了套管柱动力学模型的准确性。在此基础上,研究了扶正器支承和套管柱参数对套管柱振动特性的影响,探索了振动固井工况下套管柱的动力响应和振幅衰减规律。研究结果表明:扶正器刚度增大、扶正器支承数量增加和套管外径增大均会导致套管柱固有频率的增加;扶正器刚度增大会加快套管柱振幅衰减;增大激振力的同时利用低频共振能提高套管柱振动有效传播距离。该研究能够为页岩气水平井振动固井装备设计提供有益参考。

高温高压储层安全钻井液密度窗口确定技术

井壁温度变化和井壁渗流对高温高压储层安全钻井液密度窗口的影响不容忽视,而确定钻井时安全钻井液密度窗口的常规方法中没有考虑井壁温度变化及井壁渗流的影响,为安全钻井带来了隐患。为此,依据孔隙热弹性小变形应力叠加原理,从附加温变应力场以及附加渗流应力场作用下井周应力场计算出发,结合地层的强度准则,建立了综合考虑井壁温度变化及井壁渗流情况下高温高压储层坍塌压力、破裂压力的计算模型,并分析了井壁温度变化及井壁渗流对安全钻井液密度窗口的影响规律。为高温高压储层安全钻井液密度窗口的设计提供了依据。

斜井的定向射孔压裂技术研究

通过真三轴模拟试验及数值模拟研究了斜井的定向射孔压裂技术,利用弹塑性力学分析了斜井井周以及炮孔孔眼处的应力分布,制定出了一套进行射孔优化的步骤:①确定地层原始地应力的大小和方向;②利用编制的程序,确定最佳射孔方位,进行射孔的优化设计。③采用大孔径深穿透聚能弹,高孔密进行射孔操作。探索出了定向射孔形成一条平整大裂缝的途径,以提高压裂成功率和压裂效果。

大斜度井偏心环空钻柱旋转对岩屑运移的影响

在钻井过程中,当液流速度小于岩屑悬浮运移速度时,岩屑容易在大斜度井段沉降并形成岩屑床,导致钻柱卡钻、高摩阻和扭矩、低机械钻速等问题。建立大斜度偏心环空三维物理模型,采用结构网格划分环空流体域,用滑移网格模拟钻柱旋转。基于欧拉固液两相流模型和Realizable k-ε紊流模型,考虑钻井液对岩屑的举升力、岩屑加速产生的虚质量力以及固液间的动量交换,模拟了钻柱旋转条件下井斜角、岩屑注入浓度、钻井液速度和黏度对岩屑运移的影响。研究表明:钻柱旋转使得岩屑床床面沿旋转方向倾斜,沿井眼呈不对称分布状态,并能够显著减小环空岩屑浓度,其变化幅度受钻井液入口流速、井斜角、钻井液黏度和岩屑注入浓度的影响,但当转速达到某一临界值后,旋转作用效果将减弱。研究结果可为采取合理措施提高岩屑运移效率提供参考。

幂律流体中岩屑颗粒沉降速度实验

钻井过程中,任何井型都需要钻井液有效携带岩屑上返,以保持井眼清洁;但由于岩屑颗粒与钻井液存在密度差,遇到接单根、停钻等工况,岩屑颗粒就会在钻井液中沉降。对于大斜度井和水平井,岩屑沉降后会堆积在造斜和水平井段,形成岩屑床,造成恶性井下安全事故,因此,深入研究岩屑颗粒在钻井液中的沉降规律十分重要。文中首先综述了不同形状、不同粒径的固体颗粒在牛顿流体中的阻力系数和沉降速度计算模型,分析了牛顿流体中固体颗粒雷诺数和阻力系数之间的关系;应用与研究固体颗粒在牛顿流体中沉降的相同方法,并通过室内实验,得到了不同粒径岩屑颗粒在幂律流体中的沉降速度模型、颗粒雷诺数与阻力系数之间的关系模型。

昭通页岩气示范区水平井生产套管固井技术

昭通国家级页岩气示范区地处四川盆地边缘,为有效动用地质储量和提高单井产量,页岩气水平井水平段长度不断增加,最长水平段已达2 810 m,随着水平段长度不断加长,对套管安全下入及固井质量的保障面临严重挑战.文章研究实践表明,良好的井身质量及科学的套管附件组合能确保套管顺利下入;高强度低弹模韧性水泥浆体系能保障大型压裂条件下水泥环完整性;高效洗油冲洗液能提高界面胶结质量;特色下套管技术能减轻套管曲屈;平衡压力固井、预应力固井等工艺技术能防止气窜和提高固井质量.以上固井技术在昭通页岩气示范区应用103口井,水平段平均固井质量合格率92%,优质率82%,为后期大型体积压裂提供了良好的井筒条件.

自膨胀封隔器在澳大利亚煤层气井中的应用

澳大利亚煤层气井多数煤层段采用筛管完井,在后期排采过程中由于煤层井壁稳定性差,经常出现井壁掉落的煤屑堵塞排采泵现象,为解决井壁掉物造成的排采泵被堵塞的问题,利用遇水自膨胀封隔器遇水自动膨胀密封套管与地层之间的环空的特性,并通过封隔器结构优化和室内试验,研制了胶筒式自膨胀封隔器。该装置改变了将膨胀橡胶直接硫化到套管上的设计,将自膨胀橡胶做成胶筒,两端辅以端环,施工时将胶筒套在套管上,两端用端环固定。现场应用结果表明,胶筒式自膨胀封隔器具有操作简单、密封可靠的特点,能够经济有效地解决井壁坍塌造成的检泵周期短的问题。

基于动力学缩比和传递矩阵法的水平井基频求解方法

为提升振动固井技术的应用效果和固井效率,提出一种水平井套管柱基频的求解方法。基于动力学相似理论推导获得水平井套管柱基频的相似比,通过传递矩阵数值求解方法进行试验模型的基频计算,并通过试验对该方法进行正确性验证分析;依据基频相似比,结合传递矩阵计算方法实现原型水平井的基频计算。结果表明通过传递矩阵法,能够对水平井缩比模型基频进行求解,计算结果与缩比模型振动试验结果吻合较好,计算与试验误差小于10%;随着离散质量点数增加,求解精度大幅度增加,误差从114%、89.9%、44.1%缩小至2.3%;成熟的动力学相似理论与经过验证的传递矩阵法相结合,无需实体模型即可实现对原型井基频的求解,通过该方法可缩短技术周期,降低成本。

页岩气水平井固井趾端压裂滑套的研制

为了减少页岩气水平井完井压裂过程中使用连续油管进行第一级射孔的工作量,避免该项作业所带来的各种风险,解决长水平段、上倾井、深井、套变井等水平井首段射孔连续油管及后续作业工具无法下至井底的问题,采用流体隔离屏蔽爆破技术,成功研制出DRCFT型固井趾端压裂滑套,并在昭通国家级页岩气示范区进行了现场推广应用。室内实验结果表明,该固井趾端压裂滑套具有良好的密封性能,并且在井下环境被水泥浆凝固条件下仍可正常开启,开启压力精准,能够满足固井及压裂施工要求。该固井趾端压裂滑套现场应用于30余口井,成功率达100%,表明所研制的固井趾端压裂滑套性能可靠。结论认为,DRCFT型固井趾端压裂滑套解决了长水平井射孔枪、连续油管等后期作业工具无法下至井底的问题,可以有效替代水平井首段连续油管传输射孔作业;该工具降低了页岩气等非常规油气水平井压裂作业成本,为低渗透气、致密气、页岩气等非常规气藏的有效开发、降本增效提供了技术保障。

套管柱在钻井液-水泥浆耦合系统中振动特性的数值模拟

利用ANSYS Workbench数值模拟软件分析了油井环空内套管柱共振响应特性,研究了振动波在套管柱-钻井液-水泥浆耦合系统中的传播规律。结果表明,套管柱共振频率随自身长度的增加而逐渐减小;套管柱底端振幅随频率、套管壁厚的增加而减小,随激振力的增大而增大;振动波衰减曲线分为快速衰减和缓速衰减两部分,振动波衰减速率随激振频率、套管壁厚的增加而逐渐减小,随激振力增加而加快;“强激振力+薄壁套管+低频”组合下共振效果明显,适合改善局部井段固井质量,而“弱激振力+厚壁套管+高频”组合振动波作用距离较远,适合提升长井段固井质量。

智能完井系统的关键技术分析

智能完井技术近几年来发展迅速,国外已经形成了比较系统的智能完井技术,国内在这方面的研究相对较少,而采用智能完井的智能油田是未来的发展方向,因此加强此方面的研究工作已经非常必要。通过对国外智能完井技术的研究分析,得出智能完井系统的关键技术包括井下生产流体控制,信息采集,数据传输,地面数据采集、分析和反馈系统4部分,其中井下生产流体控制是智能完井关键技术中最重要的一部分,国内应该首先对这方面展开研究。另外,智能完井技术牵涉面广,涉及到机械、电子、通信、软件等多方面的内容,是一个系统的工程,因此要分系统、分专业针对其内容来联合开发,从而为实现智能化油气田奠定基础。

昭通地区页岩气浅层大缝洞堵漏工具研制

昭通国家级页岩气示范区内地质构造复杂,页岩气井表层钻井钻遇地层大裂缝、溶洞、暗河时,易发生严重漏失、井眼塌陷等井下事故,难以通过常规堵漏工艺进行有效封堵,严重制约了页岩气钻井开发的进度。为了解决该区页岩气浅层大缝洞堵漏的难题,研制了浅层大缝洞半密封浆袋式堵漏工具——通过半密封浆袋将水泥浆等凝固类或颗粒类堵漏材料限制在浆袋内,可以在地层大缝洞中建立一个有限的空间以限制堵漏材料的流动,降低堵漏材料受地层大缝洞联通而流失以及地层水、溶洞水的冲刷、置换而稀释的影响,保证堵漏材料能够在地层缝洞中固结,从而形成封堵。现场应用效果表明:(1)半密封浆袋可透水但不透堵漏固体材料,可有效缩短候凝时间,并防止浆袋因压力过大而破裂;(2)该堵漏工具能够有效封堵不同尺寸的地层缝洞,在堵漏作业后不缩小井眼直径,可以继续使用原有的钻具组合进行钻井作业,大幅度降低了堵漏成本。结论认为,该堵漏工具实用性强、适用性广、施工工艺简单易用、安全可靠,为有效封堵不同大小尺寸的地层缝洞提供了技术保障,可以提高页岩气井浅层钻井时效和质量。

遇油气膨胀封隔器在智能完井系统中的应用

遇油气膨胀套管外封隔器可辅助、增强水泥环对地层的封隔或直接代替水泥环对套管与地层之间的环空进行封隔。这种封隔器的橡胶具有自愈合能力,可将智能完井系统中的控制线、传输线预先埋入封隔器胶筒中而不需要切割、拼接,这样既节省时间又增加系统的稳定性。沙特阿拉伯-美国石油公司用EasyWell遇油气膨胀封隔器代替固井,地层中的油气流出后封隔器即可膨胀密封各分支井,实现一趟完井管柱完井,既保证控制线和传输线直达地面,又简化了完井程序、节约了资金,并且大大提高系统的稳定性。阿曼石油公司采用膨胀式封隔器与开、关控制阀相结合来进行流体剖面控制,结果表明,这种遇油气膨胀封隔器的密封性能比普通生产封隔器更优良。

基于环空压力的储气库井风险分级及管控程序

针对储气库注采井环空带压无明确风险分级问题,统计分析了国内外储气库注采井环空带压规律,结合国内外环空压力管理规定和正常生产温度/压力效应引起环空压力计算结果,参考API RP 90-2、ISO 16530-1等标准,给出了基于储气库注采井环空压力的风险分级,建立了环空压力管理图版。把环空压力所带来的风险分为低、中、高和极高风险4个级别,并给出了不同风险级别应该采取的措施。即低风险/中风险是可以接受的,但压力接近中风险上限时应该进行压力卸放/恢复测试,确定环空带压原因;高风险时应进行井筒完整性技术检测、评价;禁止储气库注采井环空压力进入极高风险状态。该风险分级和管控程序使储气库注采井管理者把管理重点放在少数高风险井中,减少了日常工作量,提高了工作效率。

智能完井的发展现状和趋势

近几年,智能完井技术发展迅速,因其在优化生产效率和油气采收率方面的巨大潜能,国内外学者都对其加大了研发的力度。现今国外提出的智能完井技术可以不关井调整生产层位、多层合采控制水气锥进,实现分层开采、分井眼开采,控制不同层位或不同井眼的开采速度,提高水平井/分支井开采的整体效益。目前,国外拥有智能完井技术的公司主要有WellDynamics公司、Baker石油工具公司、Schlumberger公司、Weathford公司、BJ Service公司等;主要智能完井系统有:RMC、InForce和InCharge、SCSFS等。

不忘初心奋斗路——记中国石油集团工程技术研究院有限公司优秀共产党员靳建洲

身为石油人,靳建洲受到大庆精神、铁人精神的鼓舞,树立了一个个小梦想,实现了一个个小目标。在科学家精神的感召下,他追求"比肩国际"的固井技术之梦,并为之而努力奋斗!靳建洲是中国石油集团工程技术研究院有限公司固井研究所党支部书记、所长,在科技攻关、经营管理、改革创新等方面取得了突出成绩.