致密油气窜波及控制体系适用性评价

我国致密油藏分布广泛,储量占比大,开发潜力巨大。此类油藏目前注气开发较多,基质渗透率、孔隙度均较低,油气流动通道主要为裂缝。但油藏裂缝跨尺度发育,受储层非均质性和黏性指进的影响,注气提高采收率技术受限,在裂缝及高渗条带存在时易形成气窜,对地层能量补充带来了诸多问题。选择泡沫和CO_(2)响应性凝胶配制气窜波及控制体系,并通过物理实验模拟评价其性能和在致密油藏的适用性;利用商业数值模拟软件表征CO_(2)注气吞吐及地下成胶反应。经过对国内某致密油藏的数值模拟研究,证明CO_(2)响应性凝胶对注气吞吐有明显的增产效果,采收率增加3.1%,验证了CO_(2)响应性凝胶体系在致密油藏开发中具有良好的应用前景。

基于数字图像处理的孔喉内三相接触角自动测量方法

借助数字图像处理技术,以微流控水驱油实验视频为数据源,建立了微流控模型孔喉内三相接触角的自动批量测量计算方法;采用人工测量数据验证了新方法测量结果的可靠性,在此基础上,利用接触角概率密度曲线、均值变化曲线揭示了三相接触角在流动条件下的动态变化规律。研究表明:对于水湿岩石,水驱油过程中,驱替前期接触角均值以锐角为主,随驱替时间的延长,油相受力逐渐由黏滞力为主导向毛细管力为主导过渡,接触角均值不断增大,至驱替中后期以钝角为主。剩余油中的滴状流赋存于孔喉通道中央,不存在三相接触角;多孔流和柱状流在整个驱替过程中接触角变化幅度较小且均值皆为钝角,该类剩余油形成后流动性差,动用难度较大;簇状流在驱替过程中三相接触角均值整体呈上升趋势,剩余油动用难度逐渐升高;膜状流整体呈钝角,水驱后期接触角均值最大,动用难度最大。驱替结束后,不同流态剩余油仅受毛细管力作用的影响,接触角均为钝角,在原油作用下模型孔喉壁润湿性呈油湿特征。

基于射孔成像监测的多簇裂缝均匀起裂程度分析--以准噶尔盆地玛湖凹陷致密砾岩为例

针对玛湖砾岩油田采用水平井段内多簇+暂堵压裂技术压后产量未达预期问题,选择MaHW26X试验井中第2—6段开展不同泵注参数冲蚀试验,利用射孔成像监测孔眼磨蚀程度,进而分析各簇裂缝起裂均匀程度及支撑剂进入情况。研究表明:76.7%的射孔孔眼有支撑剂进入,大部分射孔簇进入的支撑剂量有限,支撑剂的分布主要集中在个别簇中。试验井中第4段支撑剂分布较为均匀,段内各簇裂缝起裂的均匀程度较高;第2、3、5、6段支撑剂分布不均匀,段内各簇裂缝起裂的均匀程度较低。个别近跟端射孔簇的支撑剂进入量占该段的70%以上,在加入暂堵剂后并未促进水力裂缝均衡起裂。支撑剂进入量与孔眼磨蚀程度呈正相关关系,试验井孔眼磨蚀程度为15%~352%,平均值为74.5%,远大于北美页岩储集层部分水平井。采用180°相位角(水平方向)射孔可减小孔眼磨蚀的相位倾向,促进孔眼均匀磨蚀与进液。研究结果可为优化泵注程序、减轻炮眼冲蚀、提高暂堵成功率提供依据。

振动减阻工具的研制与现场试验

钻头托压现象是制约水平井井眼延伸的重要因素。为了有效减少钻头托压现象,研制了振动减阻工具。振动减阻工具通过钻井液驱动转子和动阀转动,产生脉冲压降并作用于井底钻柱,驱使井底钻柱产生高频低幅冲击振动,降低钻具与井壁之间的摩擦因数,从而减少或消除托压现象,提高水平井钻井速度。在新疆玛湖油田风南4井区的现场试验中,试验井段为定向造斜段,单套工具进尺596 m,平均机械钻速达到4.74 m/h,与上部井段相比,机械钻速提高254%;与邻井相同造斜段相比,趟钻进尺提高150%,机械钻速提高126%,趟钻进尺及机械钻速均大幅提高。现场应用结果表明,振动减阻工具可有效减少钻头托压现象,保证钻压的有效传递,实现水平井的钻井提速。

连续管卷绕破坏分析

连续管在滚筒上反复卷绕和矫直过程中产生的塑性应变,会引起连续管的累积残余变形和低周疲劳,最终导致连续管的形变疲劳或疲劳破坏。对连续管的试验载荷与现场载荷进行分析,并用有限元模拟连续管在卷绕矫直中的变形和疲劳,探寻了目前试验中连续管弯曲椭圆度等参数与现场数据不吻合的原因,分析了连续管卷绕时在不同工况下各参数变化情况和连续管破坏形式。研究结果可为高效使用连续管和设计性能优良的连续管作业机提供理论基础。

轴扭耦合冲击钻井技术研究

单纯的轴向或扭向冲击破岩技术存在局限性,已经不能满足目前钻井提速的发展需求。为此,在对轴向冲击和扭向冲击破岩提速技术深入研究的基础上,提出了轴扭耦合冲击钻井提速方法,研制了轴扭耦合冲击钻井提速工具,在分析工具性能特点及工作原理的基础上,对工具的轴向冲击力、轴向冲击频率、扭向冲击力和扭向冲击频率进行了分析与计算。分析结果表明:轴扭耦合冲击钻具集轴向冲击与扭向冲击优势于一体,能够最大程度地满足目前钻井提速的技术要求;建议加大轴扭耦合冲击作用下的动力响应机理、性能参数变化规律以及影响因素研究力度,充分发挥轴扭耦合冲击破岩的技术优势。所得结果可为轴扭耦合冲击钻具的室内及现场试验提供依据。

玛湖油田玛18井区“工厂化”水平井钻井技术

玛湖油田玛18井区致密油气水平井钻井存在钻井速度低、钻井周期长的问题,为此,在分析该井区地层情况和钻井技术难点的基础上,进行了'工厂化'水平井钻井关键技术研究,包括成熟钻头序列优选、直井段采用'MWD+螺杆+PDC钻头'钻进、造斜段和水平段使用'旋转导向工具+PDC钻头'钻进、应用XZ高性能水基钻井液等,形成了玛18井区'工厂化'水平井钻井技术,多口井的现场应用结果表明,单井完井周期明显缩短.其中,MaHW6234和MaHW6235平台水平井单井完井周期缩短至86.0 d;MaHW6203井钻井周期缩短至78.8 d,完钻井深6130.00 m,创玛湖油田水平井最深纪录.玛湖油田玛18井区'工厂化'水平井钻井技术为高效开发玛湖油田三叠系百口泉组致密油气藏提供了技术支持.

随钻刮壁技术研究

钻井中的刮壁作业是为了清除套管壁上的杂物,保证后续固井过程中尾管悬挂器的有效坐挂。常规的刮壁作业需要起钻、更换钻具,然后对特定井段或技术套管段进行刮壁。当刮壁作业完成后,需再次起下钻、更换钻具,进行后续作业。针对常规刮壁技术存在的作业工艺流程复杂,时效损失严重,无法满足钻完井提效技术要求的弊端,提出随钻刮壁技术,实现钻井、刮壁一体化作业。介绍了随钻刮壁工具的结构及工作原理,并进行力学分析。

小井眼水平井洗井岩屑清除效率研究

为研究小井眼水平井洗井钻柱旋转时的岩屑清除规律,针对玛湖深层三叠系长水平井小井眼洗井工况,进行了相似试验设计,开展了岩屑启动流速和岩屑清除效率的试验研究。试验发现,采用不同排量冲洗岩屑床时,岩屑床呈现稳定运移、沙丘式波浪运移和整体运移等3种运移形态。试验研究了岩屑床稳定运移形态下岩屑粒径、排量和钻柱转速对岩屑启动流速及钻柱转速对岩屑床高度和形成稳定岩屑床所需时间的影响规律,分析了岩屑床整体运移形态下岩屑粒径、排量和岩屑床初始质量对岩屑床清除效率的影响。研究结果表明,岩屑粒径越小所需启动流速越低,钻柱旋转后等效岩屑启动流速降低45.5%,钻柱转速升高会使形成稳定岩屑床所需时间缩短,岩屑清除效率提高;当岩屑床发生整体运移后,较低排量下岩屑床清除速度受岩屑粒径影响较小,高排量下大粒径岩屑床的运移速度快。排量和钻柱转速是提高洗井过程岩屑床清除效率的关键,而现在洗井时钻柱转速较低,可适当提高钻柱转速,以提高洗井效率。

双摆工具提速配套技术应用研究

新疆油田玛湖、百口泉等区块三叠系、二叠系乌尔禾组和夏子街地层岩性以砂砾岩为主,其次为安山岩,砂质成分主要为凝灰岩等,且夹层多,地层差异较大,机速整体较低。油气钻井用提速工具种类繁多,如多维、旋冲和扭冲等。不同的提速工具因自身的结构特点及工作原理,其破岩方式不一样。本文介绍的双摆提速工具是一种基于陀螺稳定原理,具有抑制钻头轴向和径向涡动,稳定钻头持续切削等特点,从而提高机械钻速。在使用双摆工具的试验井中,XXX1井提前47.67天打完4298m进尺任务,比设计120天工期缩提前了40.8%,创区块最快施工纪录。XXX2井双摆工具平均机械钻速为2.92m/h,机速提高7.9倍。XXX3井机速1.52m/h,同比邻井机速提高153%。引进双摆提速工具,对钻井提速、降低钻井成本、增强技术储备意义很大。