碳酸溶蚀对砂岩储层物性特征及孔隙结构的影响

以鄂尔多斯盆地长6不同渗透率级别砂岩岩心为研究对象,系统研究了碳酸溶蚀前后岩心物性特征、矿物组成以及孔隙结构的变化特征。结果表明:对于较低渗透率的岩样,碳酸水的溶蚀作用造成除石英外的其他矿物组分含量均有所下降,而对于高渗岩样,由于孔隙空间比表面积较小,使得矿物与碳酸水作用强度较弱,少量方解石和长石被溶解而含量下降,其他矿物相对含量有所升高。随着碳酸水的不断注入,渗透率为0.1 mD的岩心孔隙度和渗透率均不断增大,渗透率为1.0 mD的岩心孔渗均是先减小后增大,当岩心渗透率为10 mD时,岩心孔隙度和渗透率均不断减小。总体上,孔隙度相对变化率在-5.77%~-3.68%之间;渗透率相对变化率在-21.87%~-18.47%之间。研究结果揭示了不同孔渗级别砂岩与碳酸水相互作用下孔喉结构变化特征,能够为低渗储层CO_(2)驱油和埋存方案的制定提供重要理论依据。

基于CDIO-OBE理念的完井工程课程教学方法改革探究

完井工程是石油工程本科专业的主干课程之一,针对传统教学方式在石油人才培养中的现状及教学中存在的问题,提出基于CDIO-OBE理念的完井工程课程教学设计与实践,以提高学生自主学习、创新实践和团队合作的能力。该文通过对课前-课堂-课后三个教学活动阶段的方案设计,从理论教学、实践教学、考评模式等方面对完井工程课程教学模式进行创新,初步形成“课前线上预习、课堂理论学习、课后拓展实践和以赛促教”的教学模式。在CDIO-OBE特定理念背景下的教育过程,帮助学生树立职业道德、团队精神和分享意识,为应用型人才培养模式创新提供参考和启示。

海洋强国战略下本科生创新实践能力培养探究——以海洋油气工程专业为例

海洋油气资源是未来世界能源的主要接替区,海洋油气资源开发也是石油与天然气工业的未来和希望。海洋油气工程专业是教育部新批准增设的国家战略性新兴产业,办好该专业具有重大意义;另外海洋强国战略的提出,对海洋油气工程专业人才的培养提出了更高的要求。该文针对西安石油大学海洋油气工程专业创新实践能力培养中的不足,结合海洋强国战略人才的需求和创新实践培养的重要意义,从创新实践能力纳入培养方案、制定实施保障制度,整合创新实践资源、扩建专业特色创新实践平台,采用多渠道等方式强化师资队伍的创新实践能力等方面出发,探讨该校该专业学生创新实践能力培养的策略,促进学生创新实践能力培养。

大数据背景下“地热钻井工程”课程教学方法改革研究

基于大数据背景,通过计算机、通信网络、数据库和多媒体技术的集成,形成一种全新的知识传播模式与学习方式。通过调研分析地热钻井工程技术所涉及的产品和技术方向,结合地热田企业钻井生产岗位的实际需求,构建合理的“地热钻井工程”课程教学内容体系。根据教学内容特点选择相应的教学方法,结合教学内容、实验室情况及学生动手能力,设计合理的实践环节。通过实践探索适合学生的学习内容和实践方式,形成了以学生为中心的课程教学模式,为培养工科创新型应用人才提供了参考。

井下增压超高压射流钻井技术研究进展

随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而实现超高压射流最主要的工具是井下增压器。通过国内外文献调研,主要介绍了国内外井下增压器工艺和增压机理以及超高压射流辅助破岩机理的研究进展,指出了前人研究的不足或尚未完善之处,在此基础上指出了井下增压器及其超高压射流辅助钻井破岩机理的研究方向。

注CO_2井筒温度压力预测模型及影响因素研究

为了提高注CO2驱替效率及驱替成功率,开展了影响驱替效率的井筒压力温度分布及影响因素研究。针对CO2特殊的物理性质,选用基于赫姆霍兹自由能的Span-Wagner状态方程,将井筒传热、压力与CO2物性参数耦合迭代计算,建立了注CO2井筒温度压力分布的数学预测模型。该模型能够预测井筒温度压力及其他物性参数,应用该模型预测井筒各点温度压力,并与江苏草舍油田草8井现场2次实测结果对比,其温度误差均小于1%,压力最大误差不超过1.6%,表明该模型能够满足现场应用要求。利用该模型可以研究注入温度、注入压力、注入速度及注入时间等工艺参数对井底压力温度的影响规律,实现系统敏感性分析。研究表明,建立的模型具有很高的精度,对提高CO2驱替效率具有指导作用,并适用于(超临界)CO2钻井、压裂过程中井筒温度压力预测及影响因素分析。

环空充气钻井工艺设计及参数分析

针对传统寄生管充气钻井工具在环空中形成的气相分布不均匀的弊端,设计了一种新型环形气体均布寄生管充气钻井工具。根据传热学、热力学和垂直气液两相管流理论,考虑注入气体物性随井筒温度压力变化,对环空充气工艺参数进行优化分析。分析结果表明,环空压力随注气量增大先急剧降低后逐渐升高,注气量通常选择在稍大于临界点处对应的气体流量;在静压控制区环空压力变化幅度明显大于井口回压变化,环空压力变化敏感;在摩擦控制区随井口回压变化,环空压力变化幅度较小,更加缓和,易于调节。

液相欠平衡钻井合理欠压值设计方法

液相欠平衡钻井井底欠压值的确立和控制直接决定着钻井的成败。目前钻井行业井底欠压值确立方法一般基于现场经验,误差较大,在现场应用时,其控制调节缺乏理论依据。欠压值过大,易导致井壁失稳,出现井控风险及速敏、应力敏感等储层伤害问题;欠压值过小,易导致钻井液进入储层,无法实现有效保护储层及提高机械钻速的目的。为此,利用井眼力学稳定及井控风险分析确定欠压值上限,利用储层毛细管力确立欠压值下限,建立液相欠平衡钻井合理欠压值设计新方法,并结合塔里木盆地塔北地区X井现场数据进行分析优化。结果表明,此欠压值设计新方法能够为欠平衡钻井现场设计提供理论指导,避免了单纯依靠经验值确立欠平衡钻井欠压值导致的钻井事故或储层保护效果不好等问题。

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。

山前地区复杂地层新型钻头技术及应用研究

塔里木山前地区岩石可钻性差,钻速低,单只钻头进尺低。鉴于此,在对山前地区钻头使用技术难点分析的基础上,分别开展了"狮虎兽"钻头、微芯钻头和涡轮配合孕镶钻头等新型高效钻头技术在山前地区的提速增效的试验性应用研究。研究结果表明,"狮虎兽"钻头在迪北103井苏维依组平均机械钻速为2.04 m/h,比邻井相同层位提高了135.8%;单只钻头进尺为290.0m,比邻井相同层位提高了564%。微芯钻头在迪北102井平均机械钻速为1.5 m/h,比邻井相同层位提高了38.6%;平均单只钻头进尺为119.8 m,比邻井相同层位提高了82.2%,同时获取了2块地层岩芯。涡轮配合孕镶钻头技术在克深地区机械钻速提高2倍,单只钻头进尺提高3倍,在博孜102井上部砾石层应用平均机械钻速1.73 m/h,与进口牙轮钻头使用情况对比,平均机械钻速提高2.2倍,单只钻头进尺提高5.3倍。研究成果为山前地区复杂地层的钻井提速增效提供了参考。

地层H_2S侵入时井筒压力变化规律及控制研究

随着我国酸性油气藏勘探开发的深入,处于对井控安全的考虑,需对酸性气体侵入后井筒多相流动及相态转变规律进行研究。针对H_2S特殊的物理性质,并考虑其在井筒内相态变化,建立了钻井过程中H_2S侵入时井筒流动与传热的数学模型。将井筒传热、压力与H_2S物性参数耦合迭代计算,给出了求解方法并编写程序进行数值计算。计算结果表明:井口回压较小时,H_2S在环空上升过程中由液态转化为气态,相态转变点上部为气液两相流,其压力梯度较小,下部为井筒单相流,其压力梯度较大。H_2S侵入速度对环空压力和相变井深均有影响。随着侵入量增大,井底压力先急剧减小,后基本保持不变,而相变井深先增大后减小。井口回压对井底压力影响较大。随着井口回压增大,井底压力增大,但影响程度逐渐减小。井口回压不仅可以控制井筒是否发生相变,而且对相变井深位置影响十分大。对是否考虑传热对相变井深和井底压力的影响进行了对比分析。研究对提高酸性油气藏开发勘探安全具有一定指导意义。

鄂尔多斯盆地延长组致密砂岩储层微观孔喉特征差异及其成因

为分析不同沉积与成岩作用改造下致密砂岩储层的孔喉类型及其参数差异,利用物性、铸体薄片、扫描电镜、恒速压汞、图像粒度与X衍射实验结果,对比了鄂尔多斯盆地合水地区延长组长8储层和薛岔地区延长组长6储层的孔喉类型,定量评价了孔喉参数,揭示了形成原因。结果表明,合水地区长8储层孔隙更为发育,粒间孔、溶蚀孔、晶间孔和微孔、弱压实成因缩颈状喉道和溶蚀成因、粘土胶结成因管束状喉道含量高;薛岔地区长6储层的孔隙类型少且发育程度较差,压实成因片状、弯片状喉道含量高。两个区块的孔隙参数差异小,喉道参数差异大,前者大喉道更为发育,喉道差异大,孔喉比大,对渗透率起贡献的喉道分布范围更宽。相同渗透率条件下,前者的平均喉道半径、主流喉道半径和孔喉比大于后者。沉积水动力条件、粒度、碎屑组分、填隙物、成岩作用类型及其改造程度是两个研究区孔隙发育程度不同、喉道类型差异和孔喉参数表现出不同特征的主要原因。

自进式旋转射流钻头破岩效果

利用有限的排量实现高效的破岩效率并尽可能增大径向水平井眼的延伸能力是实施新型径向水平井技术的关键,射流钻头的性能是该关键技术要解决的首要问题。在多孔射流钻头的基础上,设计研制了自进式旋转射流钻头,分析了其工作原理,并通过试验对自进式单孔旋转射流钻头、自进式单孔直旋混合射流钻头、自进式多孔旋转射流钻头以及自进式多孔直旋混合射流钻头随时间、射流压力和喷距的破岩钻孔规律进行了研究。研究结果表明：当喷距范围为9~12 mm、射流压力为20~35 MPa时,在相同的射流压力和喷距条件下,自进式多孔直旋混合射流钻头的破岩效果优于自进式多孔旋转射流钻头,其中1＋4孔的多孔直旋混合射流钻头的破岩效果最好。设计得到的新型射流钻头可以提高径向水平井的钻进速度。

CO_2驱沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理

为揭示CO_2驱过程中沥青质沉积量对致密砂岩油藏采收率的影响机理,选取3种不同沥青质含量的原油样品及相同渗透率的石英砂环氧树脂胶结人造岩心,模拟实际地层的温度、压力进行室内驱替实验,并通过核磁共振技术分析沥青质沉积对不同尺度孔喉中原油采收率的影响。实验结果表明:原油中沥青质含量越大,驱替过程中其沉积量越大;同时,岩心样品中的沥青质沉积量也随着CO_2注入量的增加而增加;驱替实验的最终采收率受沥青质沉积量的影响,沉积量越大,采收率越低。核磁共振技术测试结果表明,沥青质沉积对较大孔喉(2.0~200.0 ms)的采收率无明显影响。但是,对于较小孔喉(0.1~2.0 ms),沥青质沉积会产生一定程度的堵塞效应,导致剩余油难以采出,最终影响整体的采收率。

鄂尔多斯盆地长7页岩油与北美地区典型页岩油地质特征对比

为研究鄂尔多斯盆地长7页岩油勘探开发潜力,基于X射线衍射、场发射扫描电镜氩离子抛光、高压压汞、气体等温吸附等测试结果,与北美地区典型页岩油从地质背景、烃源岩特征、矿物组分和储集空间类型4个方面进行了对比。结果表明,长7页岩油与北美地区典型页岩油处于稳定的沉积环境中,有利于页岩油成藏。长7烃源岩有机质类型和成熟度与北美相似,TOC含量达到2%~18%,甚至高于鹰滩组页岩油,生油潜力大。长7页岩油脆性矿物总量达到69.73%,仅比北美页岩油低1.27%,可压性强。长7页岩油较北美典型页岩油而言,物性较差,孔隙度和渗透率分别为0.5%~2.1%和(0.000 4~0.03)×10^(-3)μm^2。北美典型页岩油微裂缝和有机质孔发育良好,而长7页岩油有机质孔多呈孤立状分布,储集空间以粒间孔、粒内孔和微裂缝为主。可见,长7页岩油与北美地区典型页岩油成藏规律及矿物组分相似,但长7页岩油物性差,储集空间细小,因此在具有较大资源潜力的同时亦具有较高的开发难度。

致密砂岩油藏微观孔隙结构及水驱油特征

基于铸体薄片分析、扫描电镜、高压压汞和核磁共振测试等试验结果,对姬塬油田长8油层组的微观孔隙结构进行研究,并建立目标储层的孔隙结构分类标准。通过选取每种类型储层有代表性的样品开展真实砂岩微观模型水驱油试验,进一步研究微观孔隙结构特征与驱油效率的关系。结果表明:研究区长8储层的孔隙类型以粒间孔和长石溶孔为主,喉道类型以弯片状喉道为主;目标储层孔隙结构可以划分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3种类型,3种类型孔隙结构对应的储集空间和渗流能力依次下降;不同类型储层间的注水驱替类型、驱油效率和残余油分布特征存在较大差异,Ⅱ类储层是未来挖潜的主要方向;影响驱油效率的因素是多方面的,其中可动流体饱和度、可动流体孔隙度是比其他物性参数更能反映与驱油效率之间关系的重要参数。

水力喷射径向水平井钻井水力参数计算及优选方法

在前人研究基础上,应用室内实验的方法,修正了高压软管压耗计算方法,建立了泵压计算模型,以最大射流冲击力为目标,综合考虑钻进与携岩需要的最小排量和管线的承压能力,优化了径向水平井钻井作业的排量。结果表明:高压软管段压耗在循环系统总压耗中占有较大比重,修正后高压软管压耗计算值与实测值最大差值仅为实测值的5. 08%,可满足工程计算要求;采用最大射流冲击力标准,初步形成了径向水平井钻井水力参数优化设计方法,根据此方法,可得到径向水平井施工的最优排量,从而得到其他最优水力参数。可为水力喷射径向水平井技术现场配套设备和施工参数的选择提供依据。

水力喷射侧钻径向水平井眼延伸能力

径向水平井钻井技术的一个主要指标是水平井眼的延伸长度。根据水力喷射侧钻径向水平井技术的特点,基于流体力学、计算流体力学及射流动力学等理论,对射流钻头自进力进行了理论分析,建立了径向水平井眼极限延伸长度的计算模型,分析了摩擦因数、后向孔眼个数、后向孔眼直径、后向孔眼扩散角和流量等参数对径向水平井眼极限延伸长度的影响。结果表明:改变系统的后向孔眼个数、后向孔眼直径和流量,可以使径向水平井的极限延伸长度发生明显改变;改变后向孔眼扩散角,只能在一定范围内改变径向水平井的极限延伸长度。所建立的模型和得出的规律可以为径向水平井的施工设计及射流钻头结构优化等提供理论指导。

煤层气U形井水力喷砂压裂技术

为了解决煤层气U形井水力喷砂压裂时射孔砂难以由施工井上返、管柱易砂卡的难题,在对比分析水平井水力喷砂压裂工艺的基础上,根据U形井的井身结构特点,对水力喷砂压裂工具进行了改进,将扶正器的直流流道改为螺旋流道;组合式陶瓷喷嘴改为整体式合金喷嘴;对施工工艺进行了改进,射孔砂和返排液由U形井的直井返出;对工艺参数进行了优化,优选得到最佳喷嘴直径为6mm,油管排量为2.0m3/min。现场试验表明,采用改进后的工具和优化的工艺参数避免了管柱砂卡。试验井采用优化的工艺参数,顺利压裂4段,注入活性水1 932m3,加砂90m3,最高砂比达到23%。试验井排水降压3个月后产气,目前日产气稳定在500m3左右,累计产气75 000m3,增产效果良好。这表明,采用改进的水力喷射压裂工具、工艺及优化的工艺参数能够解决煤层气U形井的压裂难题,为后续煤层气U形井的压裂改造提供了一种技术手段。

产水气井临界携液和积液模型研究进展

中国气田随着逐年开发低压低产井越来越多,部分存在严重积液,排水采气工艺已在多区块广泛应用。明确各种排水采气工艺的适用性和工艺参数优化,都要以深入了解产水气井的携液和积液机理为基础。针对产水气井积液机理研究相关的气井临界携液和积液判别准则、临界携液流量沿井深分布、气井井筒内积液与积液预测模型和气井积液机理研究实验装置与方法进行了综述,并提出了目前该领域研究需要关注和待解决的问题是,产水气井内井筒气液两相管流和储层气液两相渗流的耦合。