佳县南区致密气小井眼优快钻井关键技术

为进一步提高佳县南区区块钻井效率、降低钻井成本,开展了小井眼二开一趟钻优快钻井技术研究。以提高佳县南区小井眼二开一趟钻比例为导向,基于佳县南区地层特征,分析了小井眼钻井难点及技术需求,在此基础上进行了井眼轨道精细设计以及钻头、钻具组合与钻井参数等方面的优化研究,优化构建了防塌承压钻井液体系及复合堵漏技术,形成了适合该区块的小井眼优快钻井关键技术,并在75口井进行了应用。研究结果表明:应用井二开一趟钻比例由13.4%提高至62.7%,机械钻速提高至23.4 m/h,完井周期降至17.65 d,单井漏失量明显降低。研究结果可为小井眼优快钻井持续提速降本提供技术支撑。

金秋区块致密气微生物腐蚀控制措施研究及应用

金秋区块致密气是采取加砂压裂工艺进行开采的,在产出水中存在硫酸盐还原菌(SRB)、腐生菌(TGB)和铁细菌(FB)等微生物,研究并证明其存在微生物腐蚀风险,并针对该现象开展了微生物来源和微生物腐蚀控制措施的研究。自从采取控制措施后,截止目前各平台井井筒及集输系统均未发生微生物腐蚀失效现象。

低渗致密气藏防水锁剂配方性能评价

基于吐哈油田低渗致密气藏,研发一种新型气藏防水锁剂GY-HE85,对其界面张力、表面张力和润湿性等基本性能进行研究,并分析了岩心渗透率恢复效果。实验结果表明,氟碳表面活性剂与碳氢表面活性剂复配后,碳氢表面活性剂除降低界面张力的作用之外,由于异电性亲水基之间强烈的静电吸引作用,表面活性剂分子在更低含量即可达到饱和吸附,还可降低表面活性剂的使用量。防水锁剂GY-HE85含量为0.1%~0.5%(w)的溶液时,表面张力为20.23~47.52 mN/m,随着溶液含量减小,拟黏附功逐渐降低,降幅呈“先快后慢”趋势,防水锁剂GY-HE85溶液优选含量为0.3%(w)。防水锁剂GY-HE85溶液具有较好的抗吸附性能,岩心渗透率恢复率在86.44%~91.20%,较好地预防了致密气藏储层“水锁”现象的发生。

致密气连续管完井技术研究及应用

针对致密气井常规生产管柱管径大携液困难,后期生产需多种阶段性措施,存在工艺衔接时机难把握、措施费用高、生产组织及管理难度大等问题,通过观念创新、工艺拓展、理论计算,解决了连续管代替常规油管完井存在的“合理管径优选问题、薄壁管长期悬挂问题、生产各环节工具配套问题”三项技术难题,形成了致密气连续管完井工艺,技术满足了带压下钻、高压期井下节流、低压期速度管柱全通径生产、间歇期柱塞气举的全生命周期生产需求。

致密气井下节流工艺技术应用与研究

川中金秋致密气田具有低渗透、低产能的特点,在气田开采及集输过程中,由于井口压力高,井口压力与管道输压压差大,地面易形成水合物,导致输气量减少,出现管线堵塞现象,严重影响气田生产的正常运行,为此开展井下节流技术的研究与应用具有重要的实际意义。为解决此类问题,同时为后续优化简化地面采输流程、提高开发经济效益,本研究针对川中致密气田气井生产特征和管柱特点,特别是致密气在生产过程中持续出砂,且砂粒很细,节流器的防砂工艺进行技术攻关,成功研制2 3/8in新型活动式井下节流器以及配套作业工具,并在致密气井开展井下节流工艺现场应用20余井次,同时持续跟踪气井生产情况,制定合理的维护制度。结果表明,安装了井下节流器的气井,改为井下节流工艺生产后实现井筒节流降压,有效避免水合物的生成,取消地面加热装置,优化简化地面建设和后期运行成本,实现致密气规模效益开发。

四川盆地致密气藏井位部署及优化系统应用研究

四川盆地致密气藏是目前最主要的上产领域,精细的地震资料解释是支撑致密气藏井位论证部署的关键,充分利用计算机硬件的提升和微机版解释软件的发展,结合地理信息系统的快速发展建立了一套探井实施部署及优快调整系统,针对四川盆地侏罗系、须家河组致密气藏勘探开发过程中具体应用,支撑了致密气藏部署、井位调整优化的及时决策,对全国其他地区高质量井位部署及实施具有重要的参考价值。

金秋区块致密气绿色低碳智能化发展实践

天府气田金秋区块致密气是中国石油西南油气田公司重要上产新领域,规划其2025年建成50亿方规模,2021年开始逐步加大金秋区块致密气开发建产力度,目前年产量已达27亿方。近些年,随着双碳目标的提出,金秋区块致密气在快速上产的同时也积极探索绿色、低碳、智能化技术并应用,包括设备智能监测、井下节流、试采放空气回收、压裂返排液达标外排、全生命周期的砂粒防治、细菌腐蚀防控、VOCs治理、设备及工艺参数优化、光伏发电、余压发电等,持续提升气田绿色低碳智能化水平,对于保障国家能源安全、实现双碳目标以及油气企业绿色低碳智能化转型等具有积极意义。The tight gas in Jinqiu block of Tianfu Gas field is an important new production field of petrochina Southwest Oil and Gas Field Company. It is planned to build a scale of 5 billion square meters in 2025, and gradually increase the development and production of tight gas in Jinqiu block in 2021. The current annual output has reached 2.7 billion square meters. In recent years, with the proposal of the dual-carbon target, tight gas in Jinqiu Block has been rapidly producing and actively exploring green, low-carbon and intelligent technologies and applications. Including equipment intelligent monitoring, downhole throttling, air recovery of test production, discharge of fracturing flowback fluid up to standard, sand prevention and control of the whole life cycle, bacterial corrosion prevention and control, VOCs management, equipment and process parameter optimization, photovoltaic power generation, residual pressure power generation, etc., continue to improve the green, low-carbon and intelligent level of gas fields. It is of positive significance for ensuring national energy security, realizing the dual-carbon goal and the green, low-carbon and intelligent transformation of oil and gas enterprises.

基于复合机器算法的致密气井产能预测模型——以鄂尔多斯盆地SM区块为例

产能精准预测是致密气藏经济高效开发的关键环节。传统产能预测方法假设条件严苛,因而在实际现场应用存在精度较低的问题。为了进一步提高致密气产能预测的精度,以鄂尔多斯盆地SM致密砂岩气藏压裂直井作为研究对象,综合考虑地质参数、压裂施工参数,应用K-近邻、多元线性回归、支持向量机、随机森林、BP神经网络和复合机器学习算法搭建了气井产能预测模型,并应用机器学习模型分别预测了SM致密气藏的气井产能;测试集气井产能真实值和预测值的均方误差、均方根误差、平均绝对百分比误差和决定系数分别是1.2、1.1、9.5、0.96。实例分析结果表明,复合机器学习模型预测精度高于其他机器学习模型,决定系数为0.97,相较于气井产能公式提高了0.02,适用于对本区块进行气井产能预测,可以实现基于数据的快速预测,最终选择复合机器学习模型作为研究区气井产能预测模型。研究成果可为致密气藏的产能预测提供理论指导。

延安气田延长东地区盒8段致密气藏储层特征研究

为深化延安气田延长东地区致密气藏地质认识,对研究区盒8段储层开展了岩石学、物性和孔隙结构特征研究,并对物性主控因素进行了分析。结果表明:1)砂岩类型以岩屑石英砂岩为主,碎屑组分以石英为主,黏土矿物以绿泥石和伊利石为主,脆性指数和成分成熟度较高,孔渗呈强指数正相关和不对称双峰状分布,平均孔隙度为5.3%,平均渗透率为0.101×10^(-3)μm^(2),有效物性下限孔隙度为2.3%、下限渗透率为0.035×10^(-3)μm^(2),渗透率主要受宏孔隙控制;2)平均喉道半径为0.41μm,平均孔隙半径为135.38μm,原生孔隙空间损失较大,孔隙半径、有效孔隙体积和孔喉比为储集空间的主控因素,有效喉道体积为渗流能力的主控因素,储层孔隙结构分为Ⅰ类优质储层、Ⅱ类一般储层和Ⅲ类较差储层;3)储层物性主要受强压实作用、弱胶结作用和弱溶蚀作用控制,初始孔隙度为36.81%,视压实率为71.83%,压实作用减孔量为26.44%,视胶结率为24.50%,胶结作用减孔量为9.02%,视溶蚀率为9.48%,溶蚀作用增孔量为3.49%。该研究成果可为研究区乃至延安气田致密气藏高效勘探开发提供一定的地质依据。

实现致密气高效开发的气体钻井技术

对钻井、完井、压裂都是水基工作液的技术体系,在中国大多数致密砂岩储层中都存在无法回避、无法消除的严重、甚至致命的水锁伤害,从而导致低产低效、甚至开发失败,即便是目前热门的水平井分段压裂技术,也由于水锁伤害而偏于高成本、低效益。目前,气体钻井是彻底消除水锁伤害的唯一方法。文章通过分析致密气地质特征及在勘探开发中的储层伤害,指出了气体钻井技术在致密气勘探开发中的优势,倡导在致密气勘探开发过程中采用气体钻井技术以提高对储层的发现和开发。以塔里木DX1井为范例,展示了气体钻井技术用于致密气的勘探;以四川盆地气体钻直井、斜井、水平井为范例,展示了气体钻井技术用于浅层致密气的开发;以塔里木DB104井为范例,展示了气体钻井技术用于深层致密气的开发。文章最后指出,气体钻井用于致密气的勘探与开发,属于刚刚起步的探索性新技术,尚有诸多技术难题有待解决,尤其是气体钻水平井的配套技术,但这些技术在目前的科技、工业水平下应该是可以解决的,需要的是关注、投入和坚持。

准噶尔盆地深层-超深层碎屑岩致密气储层特征及其控制因素

为寻找准噶尔盆地深层-超深层有利碎屑岩致密气储层,利用钻井、录井、薄片及化验资料,研究了碎屑岩致密气储层发育特征、储集空间类型、物性变化特征及有利储层控制因素。研究结果表明:①深层-超深层有利碎屑岩致密气储层储集岩主要为三角洲砾岩和砂岩,以细砾(砂)岩、中砾(砂)岩及中-细砾(砂)岩为主,为岩屑类砂岩。砾石成分和砂岩岩屑以凝灰岩为主,胶结物主要为方解石,局部富集沸石类。②储集空间为孔隙和裂缝,以孔隙为主。储集空间有孔隙型、裂缝型和孔隙-裂缝混合型3种组合类型。孔隙主要为原生剩余孔隙和次生溶蚀孔隙,以次生溶蚀孔隙为主。裂缝以成岩压实微裂缝和构造裂缝为主。③碎屑岩致密气储层垂向上形成了3个次生孔隙发育带。④岩石成分、建设型成岩作用和异常高压是控制有利储层的主要因素,3个主要因素控制了盆地深层-超深层碎屑岩致密气有利储层的发育和分布。

致密气油水共存条件下L360N管线钢的微生物腐蚀行为研究

目的通过实验模拟L360N管线钢在致密气油水共存条件下的微生物腐蚀(MIC)行为,探究凝析油对MIC行为的影响。方法模拟6组凝析油体积占比不同的腐蚀环境,结合失重测试和电化学实验分析了凝析油对腐蚀速率的影响规律。通过最大可能计数法(MPN法)计数试片表面的细菌固着量。采用激光显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、光电子能谱仪(XPS)表征分析腐蚀形态和产物形貌、成分。结果凝析油溶于水中会直接影响微生物腐蚀行为。水中存在的凝析油可显著降低L360N管线钢的均匀腐蚀速率,但不同条件下浸泡的试片表面均有明显的点蚀。所有试片表面的细菌固着量都不低于10^(4)cells/cm^(2),且都有生物膜形成,主要化学成分是Fe_(2)O_(3)和FeS。另外,在高凝析油体积占比条件下,膜内的硫化物更倾向于局部沉积,使得生物膜结构更加不均匀。电化学测试表明,随着时间的延长,各条件下的电荷转移电阻(R_(ct))和腐蚀电流密度(J_(corr))都变化至相近水平,凝析油含量升高不能长期抑制膜下固着菌的代谢活性。结论L360N管线钢在不同凝析油体积占比的油水介质中均有MIC发生。其原因在于凝析油含量升高不能完全抑制生物膜的形成,还促使生物膜结构更加不均匀,为固着菌代谢提供了适宜的环境,有利于点蚀的发生。

四川盆地致密气水平井钻井关键技术

为搞清四川盆地致密水平井钻井工程技术难点,针对致密气水平井井眼轨迹设计复杂、地层易坍塌掉块、卡钻风险高、下套管困难以及钻井周期慢等技术难点,开展了地层压力预测及应力分析、井眼轨迹设计优化、钻井参数及钻井设备优选、优化钻井液体系及参数、下套管模拟预测和套管强度校核等多方面工作。研究结果表明:1)西南致密气水平井地层坍塌压力为1.55~1.60 g/cm^(3),当水平段钻井方位约为105°及15°时井壁稳定性较好,有益后期储层压裂改造;2)采用“双二维”轨迹设计,钻具组合扭矩降低15%以上,摩阻降低20%以上,定向钻井速度可提高45%以上;3)钻机配套DQ50DBS型顶部驱动装置,配置2~3台1600HP钻井泵和NC52非标钻杆,钻井排量控制在35 l/s以上,可保证井眼清洁度及携岩效率;4)使用白油基钻井液体系的同时加入“刚性粒子+树脂纤维+沥青胶粒”措施进行封堵,可保证井壁稳定;5)优选P110钢级、10.54 mm壁厚完井套管并采用旋转方式下入,在满足后期压裂施工的同时,降低套管下入摩阻12%以上。上述成果认识对加快四川盆地致密气勘探开发进程具有指导意义。

一体化压裂液对佳县区块致密气储层伤害实验研究

为分析压裂液对J区块致密气储层的伤害,采用压裂液评价实验方法,从压裂液性能参数、对储层基质的伤害、对填砂裂缝伤害三个方面进行实验评价,研究了压裂液基液对致密储层基质和填砂裂缝的影响。结果表明,鄂尔多斯盆地J区块现场所用的一体化变黏压裂液对致密气储层的伤害率为19.83%~29.32%,伤害还表现出渗透率越低岩心损害率越大的特征;随着返排压差的增大,压裂液对岩心的伤害程度明显降低,返排压差大于6 MPa时,损害率降低缓慢,最大可降低至10.96%;裂缝导流能力伤害率随着闭合应力逐渐增加,在高闭合应力条件下裂缝导流能力伤害程度大于低闭合应力条件;低铺砂浓度的裂缝导流能力对压裂液敏感性较强,相同条件下低铺砂浓度导流能力伤害率更大。研究为鄂尔多斯盆地J区块致密储层改造压裂液体系优化有一定实际意义。

碳酸盐岩致密气成藏地质条件分析——以四川盆地大安区块茅一段为例

四川盆地大安区块大安2、大安1、大坝1井相继在茅一段石灰岩中获得天然气发现,由于勘探程度低,对天然气成藏地质条件认识不清。文中以该区茅一段为例,综合野外地质调查、单井分析,以及有机碳分析、薄片鉴定、X射线衍射、场发射扫描电镜等测试成果,开展烃源岩岩性、地球化学特征、储层沉积相、矿物组分、微观孔隙特征及含气系统研究,分析致密气成藏地质条件,建立成藏模式。研究结果表明:茅一段眼球、眼皮灰岩沉积受控于中缓坡沉积环境,构成了自生自储的物质基础;眼皮灰岩是一套有效烃源岩,提供充足的烃源供给;眼球、眼皮灰岩为低孔低渗致密储层,互层状叠置,纳米孔、微米孔发育,微裂缝贯通穿插,有利于大面积成藏;成藏模式为致密气源储一体、源内聚集、就近吸附,天然气动态生成,动态聚集,不易逸散;该区在燕山中晚期成藏,喜马拉雅期保存,中缓坡的眼皮灰岩带具有高脆性、中高TOC、中含气性特点,是致密气有利勘探方向。

南缘超高压致密气藏应力敏感及钻井液污染研究

储层低渗特征和钻井液污染是影响低渗气藏有效建产的主要因素。基于耐超高温高压实验系统和CT扫描技术研究了新疆油田南缘区块1个高温超高压致密气藏(158.6℃,146 MPa)渗透率应力敏感性以及钻井液污染特征。研究结果表明,1)储层岩芯孔隙中90%以上为粒间孔,且少量粒间孔被方解石胶结物和沥青全充填半充填;2)在净应力110 MPa下,所考察的两块柱塞岩芯(0.0019 mD,0.0325 mD)的应力敏感渗透率降低率(相对于储层实际净应力下)分别为39.28%和16.04%,属于中等偏弱和弱敏感;3)定性和定量表征了另外两柱塞块岩芯(0.0042 mD,0.0290 mD)在实际操作工况下钻井液侵入特征,发现钻井液均没有突破两块岩芯长度,侵入渗透率为0.0290 mD岩芯的深度为3.86 cm,但引起的表皮系数达到6.54,表现为严重污染。研究成果对于掌握高温超高压气藏储层特征、钻井液污染认识以及后续储层保护措施建立提供了重要技术支持。

致密气藏多层砂体合采井产量递减分析方法

致密气藏主力产层多为多层叠置河道砂体,合采时普遍存在各产层贡献不明及砂体动用边界不清的问题。首先,考虑各层河道砂体形态特征和边界尺寸差异,根据等效渗流体积原则,建立了致密气藏多层河道砂体合采井生产模型。其次,基于现代产量递减分析理论,形成了致密气藏多层河道砂体的边界确定方法和合采井产量递减分析图版。最后,讨论不同河道砂体边界距离、砂体数量和砂体位置下的产量递减特征,明确了多层河道砂体对产量递减的影响。研究表明:致密气藏多层河道砂体合采井产量具有5个递减阶段,不稳定流中期阶段可诊断各层砂体边界距离是否相等;河道砂体范围越小,宽砂体数量越少,宽砂体占比越小,储集层稳产能力越差,不稳定流早期阶段和不稳定流中期阶段易出现产量递减速率增大现象。建立的产量递减分析方法可为产层动用程度评价和增产措施制定提供依据。

基于树状分叉裂缝网络的致密气藏压裂水平井产能预测模型

致密气藏压裂水平井产能预测时常常将裂缝简化为直线状裂缝,而实际地层中裂缝形态一般较为复杂,因而导致其产能预测的准确性受到一定程度的影响。基于更符合实际复杂裂缝形态的树状分叉裂缝网络,考虑了裂缝的形态特征及气体的滑动效应,建立了压裂水平井产能预测的新模型,并进行了产能的敏感性分析。计算结果表明,相比于直线状裂缝模型,树状分叉裂缝模型给出的水平井产能要高,其与树状分叉裂缝长度分形系数和分叉级数正相关,与分形角度负相关,与宽度分形系数几乎无关。此外,水平井产能随努森数和泄压半径增大而减小,随裂缝间距和长度的增大而增大,受裂缝渗透率的影响较小;裂缝产能与裂缝间距正相关,与裂缝渗透率几乎无关;然而裂缝长度的增加仅使两端裂缝的产能增加,中间裂缝的产能却有所减小。研究结果对致密气藏压裂水平井的设计和开发具有一定的指导意义。

致密气排水采气工艺优选模型构建及经济评价方法研究

排水采气工艺作为提高致密气水平井产量和稳定性的主要手段,已经在各致密气区块广泛应用。为了提升致密气资源开发的效率和经济效益,采用了一种综合排水采气工艺优选方法,在技术可行性基础上兼顾了经济适用性。通过对优选管柱、泡排、气举和柱塞四种排水采气工艺的适用性进行验证和详细分析,运用模糊数学理论和层次分析法建立了综合评价模型。研究结果表明:①工艺的灵活性、地面流程的复杂性、管理难度和免修期期限作为管理指标具有可行性;②系统化的评价方法考虑了工艺技术和经济性等因素;③选取的五宝浅X1井是一个典型的致密气井,面临带液生产困难的问题,通过综合评价模型,对X1井的泡排、优选管柱工艺、气举和柱塞工艺进行了经济效益分析,泡排工艺的经济效益和管理方面综合效用值0.92,适合X1井的生产需求。结论认为,该研究成果对提高致密气资源开发的效率和效益具有较大意义,为致密气田的开发管理提供了有力支持。

基于含氢指数校正的致密气核磁测井孔隙度方法

与石油工业标准方法测量得到的岩石孔隙度相比,应用常规核磁共振方法得到的孔隙度偏低。通过对核磁测井孔隙度主要影响因素进行分析认为:造成松辽盆地安达地区沙河子组储层的核磁测井孔隙度偏低的主要原因是储层含气使得含氢指数降低,从而导致信号量减小。通过核磁共振理论公式推导,同时结合取心分析数据计算得到含氢指数校正系数,建立了含氢指数校正系数和核磁测井孔隙度之间的校正模型,从而实现了核磁测井孔隙度含氢指数校正的连续处理。松辽盆地安达地区沙河子组多口井的岩石样品核磁孔隙度校正的实际应用表明,校正后的砂砾岩孔隙度平均相对误差从39.4%下降到9.7%,砂岩从30.6%下降到了15.2%,有效提高了核磁测并孔隙度的精度。