智能钻井技术应用体系构建及研究进展

基于国内外研究现状和工程实际,构建了智能钻井技术的应用体系,具体包括智能钻井技术的应用场景和应用层次。介绍了井眼轨迹优化控制、机械钻速智能预测和钻井风险智能预警等智能钻井技术的最新研究进展。鉴于现今智能钻井技术研究的不足,提出了10条智能钻井技术的重点攻关方向。最后为促进我国智能钻井技术的进一步发展提出了若干建议。

油田示踪剂技术的研究现状及发展趋势

鉴于国内现有关于油田示踪剂的综述性文章存在发文时间久远、概述内容不全面等明显问题,结合国内外最新研究进展,详细介绍了油田示踪剂的发展历史、技术流程、分类、作用、示踪剂测试解释技术和应用场景,并对未来的发展趋势及前景进行了展望,认为具备绿色环保和多功能效应的示踪剂,尤其是智能示踪剂是未来的重点研发方向。

自洁缝防砂筛管对注聚采油粘度影响研究

自清洁机械筛管是注聚驱油出砂地层完井的主要防砂方式,管缝类型的选择不仅要保证理想的防砂精度,更要最大程度的降低对化学驱溶液性能的影响。采用小型可视化防砂模拟实验设备,研究了聚丙烯酰胺溶液经过筛管的粘度损失率,评价各筛缝类型、泵液速度和溶液粘度对聚合物溶液粘度的影响。结果表明,聚合物溶液配制后,粘度稳定时间为1 h。流体泵注速度增加,粘度损失率减少。同等条件下,溶液浓度对粘度的影响较小,且恢复时间短。该研究考虑了常见的自清洁筛缝对流体的剪切破坏,提出了一种新型可操性强的聚合物驱筛管性能评价实验方法,为注聚井完井机械控砂结构的优选提供借鉴。

渤海油田渤中区域中深部泥页岩地层井壁稳定性

渤中区域资源潜力巨大,是目前渤海油田勘探开发的重点区块。前期探井钻井过程中中深部东营组、沙河街组泥岩地层井壁坍塌失稳现象频发,出现蹩压、阻卡等复杂事故。为揭示渤中区域中深部泥页岩井壁失稳机理,指导开发井钻井设计,对取自渤中区域东营组泥岩岩心开展了电镜扫描、矿物组分测试、泥浆浸泡以及岩石力学等系列实验,定量刻画了该地层的理化特性、岩石力学特性以及钻井液对力学性质的影响规律。实验结果表明,该区块中深部泥页岩处于由水化膨胀性泥页岩向硬脆性泥页岩转化的过程,既具有硬脆性泥页岩层理、裂隙发育的特征,又仍表现出一定的水化膨胀和分散特征。在实验结果的基础上,利用线弹性理论和单一弱面准则,建立了考虑弱面结构和水化作用的井壁稳定模型,对渤中区域定向开发井坍塌压力及其随井斜角和井斜方位角的变化规律进行了分析,揭示了钻井液作用对坍塌压力的影响。研究结果对于渤中区域开发井安全钻井具有一定的指导意义。

地层塑性对水力压裂裂缝扩展影响的数值模拟

在具有塑性特征的地层中,岩石的塑性变形对水力压裂裂缝形态的影响显著,传统压裂模型大多未考虑塑性对裂缝起裂和延伸的影响。因此,考虑地层岩石弹塑性变形、黏性压裂液流动与裂缝扩展的非线性耦合,建立了弹塑性地层中压裂裂缝扩展的数值计算模型,对弹塑性地层中压裂裂缝扩展行为进行了数值模拟研究,探索塑性变形对裂缝扩展特性的影响。结果表明弹塑性地层裂缝扩展过程中裂缝尖端附近会产生显著的塑性变形,与仅考虑弹性的计算结果相比,压裂地层所需的裂缝扩展压力更高,且形成的裂缝相对更短、更宽。通过数值模拟计算,分析了地层岩石强度、压裂液黏度及注入速率对地层中压裂裂缝扩展的影响,表明地层强度对裂缝扩展行为影响显著,强度越低,塑性变形程度越大,裂缝扩展压力越高,同时裂缝长度越短,宽度越宽。压裂液黏度对裂缝扩展影响相对较小,而在总注入流量相同的情况下,压裂液注入速率对裂缝扩展的影响不明显。

射孔参数对热采井套管抗热应力能力影响分析

热力采油使得套管承受较高水平的热应力,增加套管损坏风险,从而降低套管使用寿命。针对射孔参数对热采井射孔套管抗热应力能力的影响规律研究较少。利用有限元软件建立三维套管模型,结合基于应变的设计方法评价热采井射孔套管的抗热应力能力。结果表明,在安全内外压作用下,射孔排包含射孔数目较多且射孔直径较小的射孔参数可增强射孔套管的抗热应力能力;多轮次蒸汽吞吐过程对套管受热变形具有累加效应,保证强度安全前提下选择使得射孔排包含射孔数目较多的射孔参数组合可使得套管满足热应力安全性。研究结果从射孔参数对套管抗热应力能力的影响角度出发,为热采井实际射孔参数方案优选提供了参考。

基于损伤理论的硬脆性泥页岩井壁稳定分析

硬脆性泥页岩地层的失稳破坏机理是非常规油气开发工作者的重点研究对象之一。从硬脆性泥页岩微裂缝的角度出发,将微裂缝视为硬脆性泥页岩的损伤,通过随机函数确定微裂缝的分布,将损伤力学和断裂力学相结合建立了硬脆性泥页岩的损伤本构模型。利用FLAC3D软件将硬脆性泥页岩的损伤破坏模型应用到井壁稳定分析中,并通过计算结果分析了钻井液、微裂缝形态等在硬脆性泥页岩破坏中占有的比重。计算结果显示,硬脆性泥页岩对钻井液的敏感度以及硬脆性泥页岩微裂缝的发育程度对井壁稳定影响最大,硬脆性泥页岩微裂缝的方向对井壁稳定影响很小。因此,钻井液的封堵性和密度是确保硬脆性泥页岩稳定的重要手段,控制钻井方向对维持硬脆性泥页岩稳定的作用有限。

印尼A油田礁灰岩储层的三维孔隙压力预测及可视化

礁灰岩储层由于成岩过程复杂,非均质性强,存在多种成压机制,常规的孔隙压力预测方法往往无法准确预测礁灰岩储层的孔隙压力变化规律。提出了一种礁灰岩储层三维孔隙压力建模方法。首先,通过岩性分析和工程分析法准确判断印尼A油田礁灰岩储层的成压机制;其次,充分利用三维地震层速度数据,并使用Kriging插值方法和Eaton法,获取印尼A油田礁灰岩储层三维孔隙压力分布规律,计算结果三维可视化。印尼A油田孔隙压力主要集中在1.01~1.10 g/cm^(3),和实测值的相对误差在1%~4.9%。无异常高压存在。结果表明,通过该方法建立的三维孔隙压力模型能够真实、细致地刻画灰岩储层的孔隙压力,满足现场钻井施工的需求。

深水低固结软泥岩蠕变特性及其工程应用

深水低固结软泥岩地层处于弱固结地层与正常固结地层之间的过渡带,研究其蠕变特性对于设计合理的井身结构及确保深水钻井的顺利进行有重要的意义。利用取自中国南海的低固结软泥岩岩心进行蠕变实验,根据蠕变实验结果建立了合适的蠕变模型。然后在此基础上,结合深水地层的井眼模型,建立了深水低固结软泥岩地层的井眼缩径模型及井眼坍塌模型。研究结果表明,低固结软泥岩的非线性蠕变现象明显,且瞬时蠕变量较大,经验模型更适合用来描述其蠕变特性。若钻井时泥浆密度较小,井眼在短时间内就会形成严重的缩径,从而影响正常钻井。低固结软泥岩地层的井眼坍塌具有明显的时间黏滞效应。随着时间的增加,井眼破坏区会逐渐增大,最终发生坍塌。

海上钻井井壁稳定性研究及应用——以A-1井为例

井壁的稳定性问题是一项急需解决的世界级难题,井壁失稳在世界范围内的各个油田中普遍存在。A-1井是一口位于东海某区块的直井,根据相邻已钻井复杂情况统计可知,该区块遇阻、掉块、卡钻等问题频发。将理论分析与数值模拟相结合,通过收集大量的地质、地震、钻井和测井资料,选择合适的理论模型,预测计算了A-1井的地应力、孔隙压力、破裂压力、坍塌压力等,绘制出了地层七压力剖面图,进而得到该井的安全钻井液密度窗口。经与实测点比对,孔隙压力和破裂压力的预测误差均小于5%。基于弹塑性力学理论,分析井壁围岩的应力状态,并利用ABAQUS软件对井壁稳定性进行数值模拟,分析钻井液密度对井筒稳定性的影响。结果表明:在低钻井液密度条件下,井周应变不均匀性明显,最小主应力方向上的井周应变远大于最大主应力方向上的井周应变;而在高钻井液密度下,井周应变较为均匀,没有明显的差异性。研究成果为了解目标区块井壁稳定机理提供了有力工具。

Numerical simulation of hydraulic fracture propagation in weakly consolidated sandstone reservoirs

Frac-packing technology has been introduced to improve the development effect of weakly consolidated sandstone.It has double effects on increasing production and sand control.However,determining operation parameters of frac-packing is the key factor due to the particularity of weakly consolidated sandstone.In order to study the mechanisms of hydraulic fracture propagation and reveal the effect of fracturing parameters on fracture morphology in weakly consolidated sandstone,finite element numerical model of fluid-solid coupling is established to carry out numerical simulation to analyze influences of mechanical characteristics,formation permeability,fracturing fluid injection rate and viscosity on fracture propagation.The result shows that lower elastic modulus is favorable for inducing short and wide fractures and controls the fracture length while Poisson ratio has almost no effect.Large injection rate and high viscosity of fracturing fluid are advantageous to fracture initiation and propagation.Suitable fractures are produced when the injection rate is approximate to3–4m3/min and fluid viscosity is over100mPa?s.The leak-off of fracturing fluid to formation is rising with the increase of formation permeability,which is adverse to fracture propagation.The work provides theoretical reference to determine the construction parameters for the frac-packing design in weakly consolidated reservoirs.

Practical Preparation of tert-Butanesulfinamide Based on Resolution of tert-Butanesulfinate by Molecular Complexation with BINOL

Since its introduction in 1997, tert-butanesulfinamide (1) has proven to an extremely versatile chiral ammonia equivalent for the asymmetric synthesis of amines[1]. However, practical methods for the preparation of enantiopure 1 are very few.[2]……

Diastereoselective alkylation of the (+)-ketopinic acid ketimine derived from benzylamine

Alkylation of the ketimine 2 obtained from condensation of (+)-ketopinic acid and benzyla- mine with a variety of alkylating agents gives the products whose trends in diastereomeric excesses (1- 100% O. P.) appear to correlate with the structure and reactivity of electrophilic agents. Using excess n-butyl lithium and allylic or benzylic halides, β-alkylation occured.