控压钻井实时计算及控制决策方法研究

随着石油勘探开发向边缘、深部复杂地区和非常规资源发展,窄密度窗口、高井控风险等钻井问题越来越突出。对于窄密度窗口地层,控压钻井能有效降低钻井作业难度和井控风险。但现有控压系统在无井底压力测量数据条件下的计算分析能力有限,无法实现准确指导常规控压钻井和精细控压作业实时计算分析与控制决策推荐。因此,基于现场工程录井、控压实时数据,建立了自动判断控压钻井作业工况的分支判断树,实现了11种钻井工况的实时识别。从环空液固两相流动特征着手,耦合井筒压力和地层流体侵入量,建立了控压钻井过程中的环空压力分布预测模型,实现了井口回压预控值的计算、确定和推荐。在理论研究基础上,开发了控压钻井计算分析及控制决策系统,现场测试表明:控压钻井过程中可以进行井筒压力及井口回压值模拟分析、自动识别钻井工况和井下复杂,立管压力的系统计算值与实测值之间平均误差为1.88%,基于安全作业条件的井口回压预测值与实控值符合率达到89.8%,实现了基于实时工程参数的控压钻井在线计算分析与控制决策,提高了控压钻井井口回压控制的可靠性和时效性,有效指导常规控压钻井作业,并通过流程优化提升了精细控压钻井作业能力和智能化水平。

基于时间-温度拟合曲线的岩心密闭试验参数优化方法

密闭试验是含气储层含水观察常用方法,但是在实际操作过程中试验温度与密闭时间没有统一标准,观察结果对比性较差,不利于岩性含水性的判断。通过试验测定在不同温度下岩心水分挥发量与时间的关系,用曲线拟合方法,优选出岩心密闭试验最佳参数组合,结果表明,在60℃条件下,密闭时间为120 min后观察袋壁附着水珠产状效果最佳。参数定量后,密闭试验的可比性显著增强,实现了从单井解释到井间对比,在油田勘探开发中具有一定的应用前景。

鄂尔多斯盆地深层煤岩气井储层坍塌及伤害主控因素研究

鄂尔多斯盆地深层煤岩气作为一种非常规资源,分布面积广、资源量大,是天然气增储的重要接替资源。由于煤岩强度低、裂缝发育易破碎,将导致煤岩掉块严重、起钻困难、频繁憋泵,因此深层煤层气钻进中井壁坍塌失稳、漏失成为安全钻进的主要限制因素。文章针对鄂尔多斯盆地本溪组煤岩井壁坍塌与伤害技术难题,开展了煤岩的物性、理化、力学性能评价等研究,明确了本溪组煤岩具有双孔隙结构,微孔占比平均56.5%,宏孔占比平均28.4%。煤岩中无机矿物成分主要以高岭石为主,含量为69.9%~88.4%,平均为79.7%;煤岩和煤矸均表现为弱亲水性和亲油性,煤岩样品在清水中的线性膨胀率为0.55%~0.87%,在水基钻井液中的膨胀率在0.10%以下,在油基钻井液中基本不膨胀。通过钻井液对煤岩渗透率伤害和空间CT评价实验表明,清水对煤岩渗透伤害率为74.7%;现场水基钻井液的渗透伤害率为89.9%;钻井液对平均孔隙度伤害率为22%,钻井液平均连通性伤害率为26%。基于室内实验结果分析,揭示出鄂尔多斯深层煤岩的坍塌伤害因素主要为煤层节理、微裂缝发育、胶结疏松、脆性大、应力敏感、非均质性强。钻开煤层后,外来流体沿裂缝渗入,引起分布在裂缝等处的黏土矿物水化溶胀和部分填充物溶解,弱化了煤岩的胶结强度,原有的力学破坏,煤层易碎裂垮塌。同时钻井液中固相颗粒对孔隙与裂隙的堵塞、钻井液固相侵入产生运移堵塞叠加造成了煤岩伤害。

鄂尔多斯盆地太原组灰岩储层气测录井评价方法

太原组灰岩储层作为近几年鄂尔多斯盆地上古生界勘探目标新层系,录井已有明显含气性显示,虽然具备天然气成藏条件,但基于碎屑岩的常规方法气测录井解释结论与试气成果符合率较低。通过筛选气测全烃基值、全烃相对峰面积、储层有效厚度、气测异常显示厚度、全烃基值抬升值5项参数构建气测评价因子,并结合现场试气数据建立气测评价因子解释图板,绘制气测评价因子等值线图定量评价储层含气性,形成了针对灰岩储层地质特征的录井解释新方法。利用该方法评价单井产能与试气结果吻合度较高,对鄂尔多斯盆地太原组灰岩勘探潜力评价和有利目标区优选提供了较为可靠的录井依据。

地层水锁损害的热处理研究

水锁损害就是地层孔道中气液面上存在毛管压力 ,阻碍油气流向井筒。水锁损害严重影响气藏开发效果 ,并成为低渗致密气藏的主要损害类型之一 ,对气藏的渗透能力造成严重的损害。从室内实验的角度 ,通过高温对粘土矿物性能影响的研究 ,运用强热对岩心进行热处理 ,研究其渗透率的变化 ,得出对水锁损害进行治理的一种实验方法。实验结果表明 :运用强热可以蒸发掉束缚水和圈闭水 ,破坏粘土矿物晶格结构 ,增加富含粘土地层的渗透率 ,最终有利于消除或缓解水锁损害。

蒙脱石与酸化体系反应实验研究

选择纯度大于989／6的单一蒙脱石，在60℃条件下，与HF、土酸、氟硼酸等酸化体系进行反应，并用X-衍射仪、能谱电镜分析仪、分光光度计等进行测量与分析，探讨了蒙脱石与酸化体系反应后残酸液体中主要离子（硅、铝）浓度的变化规律、蒙脱石微观结构的变化、矿物的转化及其影响因素等，结果表明：酸对蒙脱石晶体中铝元素具有优先溶蚀的能力；蒙脱石与HF、土酸体系反应速度很快，1h内硅、铝离子浓度达到最大，均显示强酸、快速溶蚀的特点，2h内8％HBF4体系表现出弱酸性，主要离子（硅、铝）浓度为HF体系中的1／2～1／3，2h后8％HBF4和5％HCl＋7%HBF4体系对蒙脱石的溶蚀强度基本相同；反应中有复杂的垢成分产生，可能对储层造成损害。

苏里格东部地区砂岩储层应力敏感性研究

对于低渗透气藏,由于储层的渗透率本身很低,在气藏生产过程中,随着流体的产出,地层压力下降而引起岩石变形,会对渗透率产生很大的影响,导致产能下降。文章在常温和模拟地层温度,并考虑原始地层应力条件下,对苏里格东部地区上古生界山1段和盒8段砂岩进行了应力敏感性实验,采用应力敏感性系数对实验结果进行了分析评价,不同层段岩样对比显示岩屑含量越高其应力敏感性越强。常温条件下,盒8段应力敏感性强,山1段应力敏感性极强;高温条件下,盒8和山1应力敏感性均属于中等。

元素录井技术在鄂尔多斯盆地致密砂岩水平井地质导向中的研究与应用

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩发育于不同类型的河流-三角洲沉积体系,由于河流-三角洲相砂体迁移摆动及纵向多期叠置,导致地层垂向序列复杂,加之局部地区微幅构造发育,水平井往往钻遇泥岩,给常规水平井地质导向增加了很大的难度。为达到快速钻进、提高砂体钻遇率的目的,运用元素录井参数、元素比值对目的层及顶、底板泥岩进行精细刻画,建立小层元素响应特征标准模型,并在水平段施工过程中根据实钻元素参数与标准模型进行分析对比,可以快速判断钻头的相对位置,进而及时进行轨迹调整。该方法在研究区S 59井进行现场应用,钻遇率达到了90.26%。在鄂尔多斯盆地东部上古生界致密砂岩水平井导向中的应用结果表明,元素录井技术能够有效地弥补现有地质导向方法存在的欠缺,满足井场生产需求。

录井技术在页岩油井地质导向中的应用

随着勘探技术的发展和开发效益的提高,长庆油田水平井实施规模逐年加大,与此同时在生产中开展水平井配套录井技术研究,充分利用随钻录井资料,进行精准随钻分析对比,提高水平井中靶率和储集层钻遇率,发挥了越来越重要的作用。以鄂尔多斯盆地水平井CY 1井为例,通过水平段气测值、地化参数及岩屑元素组成显示变化,挖掘敏感参数特征并及时绘制随钻成果图、水平段轨迹跟踪图,精细小层对比、做好随钻解释,可准确判别轨迹是否偏离“甜点”层,有效指导水平井钻探轨迹控制,对后期水平井地质导向具有借鉴意义。

多元线性回归分析在储层岩屑热解录井参数校正中的应用

岩石热解录井参数直接反映岩石中烃类组分的含量,是评价储层含油性的一项重要技术手段。由于分析样品的类别不同,导致分析结果有着比较大的差异,严重影响到基于岩心样品分析结果建立的解释图板的应用效果。通过多元线性回归分析建立岩屑热解录井参数校正方法和模型,将岩屑分析结果回归到岩心分析的“标准尺度”,极大地提高了解释图板的解释精度,为储层评价提供了更准确的参考依据。

固液比对碱耗影响的实验室研究

选择了蒙脱石、高岭石粘土矿物，采用静态浸泡实验，在45℃的条件下，按1g／0．5mL，1g／lmL，1g／2mL，1g／4mL，1g／5mL的固液比分别与1．2％wt NaOH溶液反应。监测了反应前后碱液浓度的变化，计算了各种条件下的绝对和相对碱耗量。结果表明：固液比越大，绝对碱耗量越小，相对碱耗量越大。这对于现场化学碱剂驱提高采收率方法的应用有参考价值。

风化壳古岩溶垂向分带与储集层评价预测——以鄂尔多斯盆地中部气田区马家沟组马五_5—马五_1亚段为例

以鄂尔多斯盆地中部气田区中奥陶统马家沟组马五5—马五1亚段为例,通过大量岩心及薄片观察,以地质背景和古岩溶岩石学特征为主线,解剖风化壳古岩溶垂向分带特征,并进行储集层评价预测。通过详细的井下地质调查、典型岩溶剖面写实、系统取样和室内测试等研究发现,研究区马家沟组顶部古风化壳主要发育岩溶建造岩和岩溶改造岩,由地表到地下可分为地表岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带。各带中岩溶强度对于储集层储渗能力影响极大,水平潜流带强溶蚀亚带岩溶强度过高,母岩被大面积破坏形成岩溶溶洞,其中充填了基本无孔隙的岩溶建造岩;深部缓流带岩溶强度过低,以沉淀和充填作用为主;而水平潜流带中等溶蚀亚带、垂直渗流带岩溶强度适中,有效的溶蚀既形成了储渗空间,又不至于崩塌破坏,最有利于储集层发育。

鄂尔多斯盆地乌审旗气田中二叠统下石盒子组盒8段下亚段滩坝砂体沉积特征

鄂尔多斯盆地乌审旗气田中二叠统下石盒子组盒8段下亚段中下部岩石为石英砂岩类砂岩,即“骆驼脖砂岩”,上部岩石为暗色粉砂质泥岩或碳质泥岩。“骆驼脖砂岩”广布于华北地台,在鄂尔多斯盆地呈“满盆砂”现象,是盆地的主要储层之一。以往学者多认为盒8段下亚段是河流相或三角洲相沉积。通过对众多取心井盒8段下亚段岩心的观察,结合对砂岩岩性、剖面结构、沉积构造、测井曲线特征及砂体空间展布规律的综合研究,提出了盒8段下亚段中下部是滩坝相沉积,上部是沼泽相或沼泽相为主夹小河道沉积。盒8段下亚段可发育一段或两段滩坝相石英砂岩类砂岩,其成分和结构成熟度较高,两段砂岩间夹若干米半深湖相的暗色粉砂质泥岩或沼泽相的碳质泥岩。发育<10°的冲洗交错层理、互成180°相交的板状和楔状层系组,具丘状和洼状交错层理的风暴岩。自然伽马曲线呈箱形或带齿的箱形。众多厚度较大的砂岩组成的若干列近东西向展布的长条透镜体状砂体,大致平行于古岸线。

酸化体系中长石的稳定性研究

在 6 0℃条件下 ,利用JSM - 5 90 0LV能谱电子显微镜、环境扫描电镜、X -射线衍射仪、分光光度仪等手段 ,系统地探讨了钾长石、斜长石与HF、土酸、HBF4体系反应后残酸中主要离子浓度的变化规律、固相的转变以及影响因素、颗粒表面的微观特征等。实验研究得出 :酸对长石晶体中铝元素具有优先溶蚀的能力 ,利用晶体结构理论对其机理进行了较深入的探讨 ;钾长石与酸反应强度强于斜长石 ;HF和土酸与钾长石、斜长石反应速度很快 ,显示出快、强的溶蚀特征 ,尤其是在前 30min ;8%HBF4体系在小于 2h ,体系显弱酸性 ,主要离子大小为HF和土酸体系中的 ～ ,12h后HBF4体系对长石的溶蚀强度基本相同 ;通过能谱电子显微镜观察到长石颗粒表面有复杂的垢成分存在 。

鄂尔多斯盆地靖边气田区中奥陶统马家沟组五_1—五_4亚段古岩溶型储层分布特征及综合评价

鄂尔多斯盆地中部中奥陶统马家沟组最上部的马五1—马五4亚段是靖边气田区主要的产气层之一。按岩性及天然气勘探潜力每个亚段又可划分出2～4个小层,共12个小层。其中最佳产层为马五12和马五13层,其次有马五11、马五14、马五22和马五41层。储层最主要的岩石类型是含硬石膏结核或含硬石膏柱状晶和结核的粉晶白云岩,其次为含原生晶间孔隙的粗粉晶白云岩。中奥陶统至中石炭统经历了140Ma以上的沉积间断,马五1—马五4地层遭受强烈的表生裸露期古岩溶作用,形成了大量的溶蚀孔、缝、洞。埋藏成岩期的次生溶解孔隙,主要叠加在古岩溶作用形成的孔隙和含孔隙的填隙物,以及含原生晶间孔隙的粗粉晶白云岩上,由此发育成三者叠合的孔隙系统。印支运动和燕山运动形成的良好孔隙网络成为以表生成岩裸露期古岩溶孔隙为主的天然气储渗体。综合399口井各小层孔隙度、渗透率、地层厚度、测井有效厚度、含气饱和度及已有井的无阻流量等,制定储层评价标准,然后对各小层进行了详细的储层评价,在平面上圈出了不同储层级别的区块。

核磁共振横向弛豫时间谱分解法识别流体性质

在核磁共振横向弛豫时间(T2)谱特征分析的基础上,利用信号分析方法分解T2谱,提出了利用T2谱分解法识别流体性质的新方法。由于T2谱在横向弛豫时间轴上满足对数正态分布的特征,采用高斯函数对T2谱进行拟合,可将T2谱分解为2~5个独立的分量谱。通过分析原油和地层水自由弛豫响应特征以及岩心油水互驱的动态响应特征,明确了各分量谱的岩石物理意义。T2谱可以分解为黏土束缚水分量谱、毛细管束缚流体分量谱、小孔隙流体分量谱和大孔隙流体分量谱。依据目标区原油性质,确定含油储集层T2分量谱峰在T2时间轴上的分布范围为165~500 ms。据此可准确识别流体性质,对于低孔隙度、低渗透率储集层中复杂油水层的识别,具有较强的适应性。

鄂尔多斯盆地中部前石炭纪岩溶古地貌恢复

鄂尔多斯盆地中部以碳酸盐岩为主夹蒸发岩的奥陶系马家沟组,经130余百万年的风化剥蚀及淋滤作用,风化壳古岩溶发育。在认识研究古地质图的基础上,选取马家沟组五段四亚段一小层底部的凝灰岩为标志层,完成了盆地中部前石炭纪岩溶古地貌图。自西向东,研究区可划分为四个岩溶古地貌单元或区块:岩溶高地、岩溶台地(坪)、岩溶盆地、岩溶台地与岩溶沟槽相间区块。岩溶高地地层向西翘倾,岩溶剥蚀面自西向东地层由老到新呈有序分布,西北角有7口井的地层已剥蚀至马五41以下,最西缘陕56井残顶已为马五7地层。岩溶台地是现今马家沟组天然气的主产区,地势相对较低且平缓,并在多个小层发育岩溶溶洞建造岩。

鄂尔多斯盆地靖边潜台及其周边地区中奥陶统马家沟组马五_(1-4)亚段储层非均质性主要控制因素

鄂尔多斯盆地靖边潜台及相邻区域在马五1-4时总体上为(内)陆棚盆缘坪亚环境。储层主要岩性为粉晶白云岩及含硬石膏结核和/或柱状晶的粉晶白云岩。地层在岩性上的分布差异是控制储层非均质发育的基础性因素,以含硬石膏结核和/或柱状晶的粉晶白云岩对研究区更具控制意义。其他主要控制因素还有地质背景、古岩溶成岩作用、构造裂隙及断层分布等,古地貌、储层有效厚度以及非储层发育程度等对储层非均质性也具一定影响。靖边潜台为目前天然气主产区,靠近研究区的西侧和东侧的储集性均较差,西侧地层剥蚀严重,东侧溶蚀作用过于强烈,储集性能均遭到严重破坏。

鄂尔多斯盆地内部中二叠统石盒子组盒8下亚段砂岩中的风暴岩

鄂尔多斯盆地内部中二叠统石盒子组盒8下亚段为浅灰白色、矿物成熟度和结构成熟度高的石英砂岩和岩屑石英砂岩,是盆地内天然气主要储产层之一,该亚段砂岩一般厚15～40 m,在某些井的岩芯中频频见到风暴岩。根据单层风暴岩的厚度、粒度、异地碳质泥岩和煤屑的含量、剖面结构特征,特别是丘状交错层理的发育程度、袋模构造存在与否及其发育规模,以及风暴岩叠加层的多寡等,可以大致划分出由不同风暴流能量(级)形成的三种风暴岩端元类型。(1)较高能量风暴流形成的风暴岩,层底表现为大型的袋(壶)模构造切入下伏石英砂岩层中,风暴岩层主要是碳质泥岩和浅黄色泥岩砾片,并混有多少不等的石英砂和煤屑。单层厚度一般为20～50 cm或更大,呈正粒序构造,常见为若干风暴岩的叠加层。(2)中等能量风暴流形成的风暴岩,表现为完整和不完整的风暴岩层序,其内或多或少含有碳质泥岩和煤屑,单层厚度常为10～40 cm,亦常见若干风暴岩层的叠置层。(3)较低能量风暴流形成的风暴岩,单层厚大致为5～10 cm,仅发育丘状和洼状交错层理,可以单层形式出现,亦可以是若干层的叠置层。盒8下亚段砂岩被不少研究者厘定为河流相和辫状河相,风暴岩的存在对重新认识盒8下亚段的古地理具有重要意义。

川西侏罗系蓬莱镇组浅层低渗气藏水锁损害研究

水锁损害是川西侏罗系蓬莱镇组浅层低渗砂岩气藏的主要储层损害类型之一。理论探讨和实验研究表明,毛管力在水锁形成中起着关键作用;采用甲醇混合液饱和风干法和毛管力自吸离心饱和法能够快速有效地建立低渗岩心含水饱和度;蓬莱镇组气层含水饱和度大于65%以后气体相对渗透率接近0,钻井液滤液造成的水锁损害大于模拟地层水。给出了避免和减轻该气藏水锁损害的措施。