渤海油田稳产增产钻完井技术进展与展望

为了解决渤海在生产油田面临的井槽、井筒资源紧张,储层产能释放程度受限,水淹储层高含水加剧等问题,通过技术攻关和工程实践,形成了以井槽、井筒高效利用,海上压裂增产,水淹储层高效控水为代表的渤海油田稳产增产钻完井技术体系。主要技术成果指标包括:中短半径侧钻技术全角变化率可达到18.97°/ 30 m,近钻头测斜盲区由23 m缩短至0.6 m,突破技术瓶颈;压裂充填技术可实现177.8 mm套管内的1趟6层压裂充填作业,突破作业极限;可充填式自适应防砂控水一体化技术创新采用“双层筛管、内层基管不打孔”的形式结构,实现了控水和防砂双重目标。基于油田未来面临的工程技术难题,建议在浅水水下井口开采模式、精细化可控超短半径侧钻技术、海上大规模压裂作业模式和多专业协同控水模式等方面持续攻关,为渤海油田实现稳产增产目标提供技术保障。

铜矿峪矿二期工程聚矿沟掘进及支护施工工艺改进

为解决铜矿峪矿二期工程传统设计出矿水平聚矿沟施工中存在的问题,通过外出考察,积极引进CY-40C切割槽大孔钻机进行工艺改进,同时还提出了今后还可继续改进的方向,以助于铜矿峪矿向高端化、智能化方向发展。

充填体下高分段中深孔采场一次成槽技术研究与应用

目的:下向高分段中深孔充填采矿法,作为一种新型采矿技术,主要适用于岩体质量一般至极差的矿体或深部高应力环境中的坚硬矿体开采。其关键技术在于如何快速构建切割槽,为爆破创造自由面和补偿空间。本研究旨在研发一种安全、高效的成槽技术,以提高深部厚大破碎矿体的开采效率。方法:本文提出了“分次成井+单次侧向爆破”的切割槽形成方法。为验证该技术方案的可行性,以三山岛金矿为工程依托矿山,结合数值模拟、理论计算方法,开展了现场工业试验。结果:研究表明,在深部矿岩不稳固且采用充填体构筑人工假顶的情况下,该方法能安全、高效地构建切割槽。结论:该方法不仅显著提升了凿岩爆破的安全性和效率,同时减少了爆破扰动,具有良好的爆破效果和广泛的适应性,为类似矿山切割槽的形成提供了重要借鉴。

立井井壁可缩层开槽定向爆破技术研究与应用

陈四楼煤矿主井采用双层钢筋混凝土复合井壁结构,井筒穿过厚度368 m的冲积层,由于表土段井壁发生破裂,对井筒的安全使用产生重大安全隐患,采用改造井壁法进行修复治理,释放井壁中积蓄的能量,能够很好地达到防治井壁破裂灾害目的。然而在井筒井壁开槽期间,存在井壁突水涌砂风险,井壁开槽是井筒修复的难点。该文以陈四楼煤矿主井修复为例,采用“定向爆破+人工破除”的井壁开槽施工方案,通过爆破区域划分、优化爆破参数及作业顺序,减小爆破对外层井壁及开槽部位上下内层井壁的影响,达到保留井壁完好率与稳定性、开槽边界完整性的效果。

地下连续墙槽壁“缩颈”与地下水位关系研究

本文通过对地连墙地下水位、渗流路径的研究,分析了沿海区域粉细砂、淤泥质粉质粘土、砂层的地下水位和渗流路径等因素对地下连续墙成槽、泥浆的影响,尤其是对沿海区域地下连续墙成槽后槽壁“缩颈”的研究,通过采取施打降水井、降排水措施截断涨落潮对地下水位的补充,保证了施工期间泥浆的浓度,过程中通过超声波垂直度检测,有效控制了地下连续墙成槽期间和成槽后“缩颈”的问题,对于后续类似工程项目,具有重要的指导意义。

割缝筛管暂堵酸压适应性评价

目前,国内外对割缝筛管完井方式下暂堵酸化压裂工艺研究不足。为此,通过割缝筛管暂堵剂通过性室内试验与地面试验相结合的方案,评价了顺北油田酸压常用暂堵剂配方通过不同规格割缝筛管的可行性。基于割缝筛管表皮系数计算模型,形成了暂堵酸压参数优选方案,得到了满足暂堵酸压的割缝筛管阻塞系数。研究结果表明:顺北常用暂堵剂配方通过割缝筛管的临界缝宽值为3 mm;当阻塞系数大于6.1时,割缝堵塞程度较严重,暂堵剂无法通过;阻塞系数小于6.1时,暂堵剂通过性良好;低于临界值所对应的缝宽和暂堵剂质量分数可作为暂堵酸压的参数优选方案。研究结论对顺北区块完井方式优化,降低暂堵酸压风险,保障后期储层改造的顺利进行具有重要指导意义。

南海西部老平台单筒多井井槽增井技术

针对南海西部井槽资源紧张问题,探索了一套海上平台低成本单筒多井井槽增井技术,主要包括内挂单筒多井增井模式、简易加挂单筒三井井槽增井模式及单筒双井变单筒三井增井模式等,在有限的井槽内可以实施较多的可钻井数。配套设计了露天机采设备,以应对新增井机采设备安装空间不足的问题。应用效果表明,海上平台低成本井槽增井技术解决了南海西部油田现有槽口利用中存在的问题,取得了良好的经济效益,对后续槽口使用具有借鉴意义。

海上平台外挂井槽设计和应用

海上平台外挂井槽技术能够充分利用老平台钻机、修井机等设备资源,施工周期短,投资成本低,近年来在工程中得到了广泛应用。以PL9-3WHPB平台外挂井槽项目为例,详细介绍外挂井槽的位置方案比选、井口片设计,平台整体安全评估以及外挂井槽的安装维护,对外挂井槽中遇到的问题和解决方案进行分析总结,为类似挂井槽项目提供参考和思路。

基于CFD的雨水槽式截流井截留效果研究

截流井是截留式合流制排水体制的核心构筑物。目前,槽式截流井得到了广泛应用,但是,槽式截流井对于污染物的去除效果并未得到针对性研究,其去除污染物的原理也不明确。采用计算流体力学手段,计算了不同入流污染物浓度情况下截流井的截流效果,结果表明,槽式截流井对污染物具有良好的去除效果。

地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气探讨

为了提高深部煤层气储层压降效果,针对深部煤层储层压力大,地应力高,渗透率低等特点,基于切割卸压提高储层渗透率原理,综合矿井下瓦斯抽采实践及地面开发非常规天然气技术方式,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法高效开发深部煤层气的方法。地面定向井+水力割缝卸压方法主要包括地面定向钻井和分段水力割缝2个过程。该方法增渗增产原理为:定向井眼和水力缝槽沟通天然裂缝系统,高压水力切割过程中诱导煤层产生裂隙,增加导流通道数量与连通性;水力切割产生的多组缝槽形成卸压空间,利用地应力变化增加裂隙张开度,促进储层压力释放。相比常规水力压裂而言,该方法更有利于形成网格化流体运移通道,扩大煤层卸压范围和卸压程度,强化煤层气解吸扩散。而且,能够避免水力压裂过程中地应力向煤层深部传递以及压裂液注入造成的储层伤害,因而适用深部煤层气储层复杂地质条件下的增产改造。鉴于地面工况条件与矿井下工况条件的差异,提出了地面定向井+水力割缝卸压方法开发深部煤层气需要解决的关键技术问题,包括水力缝槽参数控制,固相颗粒的返排,定向井完井与水力割缝匹配性,以及高压流体传输动力损失。地面定向井+水力割缝卸压方法在非常规天然气开发以及深部煤炭强矿压与瓦斯灾害防治等方面具有应用前景。

暂堵凝胶在水平井堵水中的应用

针对筛管完井的水平井在堵水过程中水平段容易被污染的问题,研制了一种新型的地下交联树脂型暂堵凝胶,施工时先挤入暂堵凝胶将水平段非目的层进行保护,迫使堵剂进入目的层,作业结束后72h暂堵凝胶会自动破胶,使水平段的非目的层恢复原来的物性,从而达到保护水平段的目的。2008年对彩南油田筛管完井的4口水平井在堵水过程中采取了暂堵工艺,并取得了成功,其中两口井降水增油效果明显,CHW04水平井含水由97.5%最低降到51%,CHW16水平井含水由82.9%最低降到41.6%,截止2009年9月这两口井累计增油1300余吨。

致密砂岩水平井多裂缝扩展及转向规律研究

为研究致密砂岩水平井割缝压裂裂缝扩展及转向规律,采用四维水射流割缝装置和大尺寸真三轴相似物理模拟试验系统,开展了不同缝间距、应力差、压裂排量对水平井多裂缝扩展规律的试验和数值模拟研究,建立了单张开裂缝和多裂缝扩展的应力理论模型和一套室内割缝压裂物理试验方法。通过剖样观察和压力曲线特征的类比分析得到以下结论:①多裂缝起裂后后续压力曲线的典型波动峰值,是致密砂岩多裂缝相互干扰的一个明显特征;小间距使得邻近裂缝处于高诱导应力区域,增加了应力干扰和裂缝偏转程度;②大排量使得裂缝内部净水压增大,多裂缝偏转角度和程度增大,更容易形成纵向缝;且处在中间裂缝受到抑制,大角度偏离最大主应力方向延伸并趋于两侧裂缝最终停止扩展,而两侧裂缝延伸的距离更长;③高应力差条件下,诱导应力场难以改变原始主应力的大小,降低裂缝转向的角度,起裂后后续压力曲线波动较平稳,裂缝更易形成平行于最大主应力方向的横切缝。研究成果可用于多段割缝压裂施工参数的优化设计,从而为不同地质条件的砂岩储层油气开采和煤矿中水力压裂坚硬顶板治理强矿压提供参考。

蒸汽吞吐水平井割缝筛管完井参数优化模型

为解决蒸汽吞吐稠油水平井割缝筛管完井理论研究落后于工程应用的问题,综合水平井蒸汽注入阶段、焖井阶段、生产阶段的传热与传质分析,建立了割缝筛管完井参数优化模型,分析了割缝宽度、筛管外径、割缝密度、割缝长度、单元割缝数、圆周割缝数、割缝堵塞对水平井产能的影响。结果表明:水平井产能随着割缝宽度、筛管外径、割缝密度、割缝长度、单元割缝数的增大而增大,且变化逐步趋于平缓;对割缝筛管完井水平井产能影响大的因素是割缝长度、割缝密度、割缝堵塞厚度;割缝堵塞最大可造成高达65%的产能损失;以"砂桥"原则设计割缝宽度会限制产能,在高油价条件下可以考虑放大割缝宽度适度出砂。

林4平2井完井工艺

林4平2井是华北油田第1口利用割缝筛管带套管外封隔器完井的水平井,该井实钻井眼轨迹在水平段内呈波浪状,且钻遇多处泥岩层段。针对林4平2井的地质特点及实钻井眼轨迹,优选出0.3 mm缝宽、80 mm缝长、30 mm缝间距、40缝/圈缝密度的轴向割缝筛管。为解除钻井滤饼对地层油流通道及割缝筛管的堵塞,避免泥岩段垮塌,设计出封隔二段非主力层段的割缝筛管带套管外封隔器的完井管柱和与之相配套的酸洗、胀封一次管柱。该井投产后,日产油最高达到42 t,为周围同等生产阶段直井的7倍。林4平2井的顺利实施,为今后割缝筛管完井在华北砂岩油藏水平井中的进一步推广应用提供了经验。

外挂井槽对导管架平台抗震性能影响研究

新增桩腿外挂井槽技术对海洋导管架平台结构改造较大,会对平台抗震性能产生较大影响。鉴于此,在基于工程实例归纳新增桩腿外挂井槽设计要点之后,利用响应谱法得出外挂井槽影响导管架平台抗震性能的敏感因子,研究在新增桩腿外挂井槽的同时确保导管架平台抗震性能的方法,并使用SACS软件进行了算例验证。研究结果表明,当导管架平台结构在Y向水平地震力作用下处于最危险情况时,若对原平台进行新增桩腿外挂井槽,井槽应外挂在原平台X向,以确保其抗震性能。

外挤压作用下水平井筛管弹塑性有限元分析

本文考虑弹塑性非线性特性,提出了一种井下割缝筛管弹塑性强度评价理论.计算出开缝筛管的外挤压载荷;根据筛管缝型,建立了筛管三维弹性和弹塑性有限元分析模型.得出筛管弹性和塑性分布区域和应力分布规律,并对水平井筛管进行外挤压强度评价.本研究为割缝筛管的设计和割缝筛管强度标准提供依据.

导管架平台外挂桩腿扩建技术实践与改进

利用外挂两根桩腿对现有导管架平台进行扩建的方式在渤海和南海北部湾的推广实施,有效解决了在役井口平台增加井槽打调整井,生产平台增大甲板面积扩容工艺系统等生产需求。该技术具有简单可靠、投资少、见效快的特点,外扩平台能充分利用现有平台上的吊机、修井机以及公用和消防救生设施,大幅降低了油气田调整改造的工程建设投资和生产操作费。

导管架式钻井平台新增桩腿加挂井槽改造技术

提出一种导管架式钻井平台井口扩建方案。该方案可以有效解决老平台由于预留井槽不足,导致无法在原平台井口处加设生产井的问题。新增结构与平台原有结构之间通过水上导向桩进行连接,这样做可以避免水下焊接施工,同时也降低了对安装精度的要求。对改造后平台进行抗震、抗冰性能分析,结果表明改造后平台各方面性能均满足要求。

割缝衬管水平井堵水技术现状及发展趋势

割缝衬管是目前国内外水平井完井的主要方式,该类复杂结构井的堵水工作对于其整体开发效果的提高具有重要意义。对相关堵水技术现状进行了分析,指出环空封隔(ACP)定位注入技术可有效克服堵剂笼统注入的局限及风险,是适合割缝衬管水平井结构特点的堵水新思路。但目前环空封隔材料的性能尤其是触变性制约了该技术的进一步发展。在总结探讨存在问题的基础上,提出应结合国内水平井结构及施工工艺特点,建立相应技术标准,开发高性能环空封隔材料,进而为割缝衬管水平井堵水技术的发展、突破奠定基础。另外,应结合国内水平井所处油藏条件苛刻的实际,进一步开展抗温抗盐、选择性堵剂的研究。

东海A10ST侧钻大位移井轨道设计

大位移井因其井较深和水平位移大,常出现高旋转扭矩、较大的起下摩阻和套管磨损等问题,在设计阶段应兼顾上述问题优化大位移井轨道方案。A10ST井是东海海域P导管架平台上利用老井侧钻的一口大位移井,侧钻方式的选择关系到整口井的安全和质量。使用拟悬链线轨道设计的方法,从井槽选择、侧钻点确定、降低旋转扭矩、控制侧向力降低套管磨损及满足完井管柱安全下入等方面详细介绍了该井的轨道设计过程。