压裂水平缝水平井邻井注水补充地层能量机理研究

文章针对浅层低渗透油藏压裂水平缝水平井开发过程种出现的产量递减快,能量补充技术缺乏,水窜治理技术欠缺的问题,开展实施邻井注水补充能量的可行性分析与设计优化研究。首先对目标油藏目前实施的水平井邻井注水补充能量实例的实施情况与效果及存在问题进行剖析,然后综合油藏工程与数值模拟技术对邻井注水补能过程中的关键因素及其作用规律进行了研究;最后确定了该技术实施的原则与技术政策。

页岩气井邻井压裂干扰响应特征及机理探讨:以涪陵页岩气田为例

涪陵页岩气田是我国探明储量最大的非常规页岩气田,储层以页岩为主,具有低孔低渗、非均质性强等特点。自2018年率先在国内部署开发调整井并实施水力压裂,面临着由于压力场变化导致周围老井压力异常变化,从而影响老井正常生产等问题,给气田采收率的提升带来了不确定的因素。从已产生影响的一次井网老井生产情况来看,邻井压裂影响干扰特征呈现多类型、多特征、多结果、多主控因素的特点,而目前还没有统一的邻井压裂干扰响应特征描述方法和机理解释。以涪陵页岩气田为例,在大量文献调研的基础上,基于一次井网整体有效动用程度,开展了页岩气井邻井压裂干扰响应特征及机理探讨。研究表明:(1)页岩气邻井干扰按照对母井技术可采储量的影响结果分为正面、无、负面干扰3种类型,造成3种干扰类型的差异主要与子母井空间井距、穿行层位、采出程度、地层压力、应力差异等因素相关;(2)初步明确了产生邻井压裂干扰的机理是子井和母井裂缝沟通程度及两者人工缝网重叠程度不同;(3)根据干扰带来的不同结果需采取合理的井距设计,压裂施工前采取母井关井恢复压力至稳定状态、子井压裂施工期间采取远场封堵转向压裂技术等方式规避负面影响。研究结果为制定合理的压裂防干扰措施提供了理论支撑,对行业具有良好的指导意义。

水平井水力压裂裂缝扩展诱发垂直邻井光纤应变演化特征

水力压裂过程中很难准确获取裂缝高度扩展信息,利用分布式光纤可准确评价裂缝扩展信息。采用有限元耦合内聚力单元方法,建立水平井水力压裂裂缝扩展诱发垂直邻井光纤应变的正演模型,进行垂直邻井光纤应变数值模拟,分析光纤应变演化特征;根据压裂施工参数及垂直邻井光纤布设位置,判定水力压裂裂缝的光纤有效监测范围;利用大型真三轴压裂实验与分布式光纤感测设备,进行光纤实时监测水平井水力压裂物理实验。结果表明:裂缝高度扩展诱发光纤应变演化分为应变增强、张应变扩展、应变直线状汇聚及应变弱化4个阶段,光纤应变演化特征表现为中间部分出现张应变汇聚带,两侧出现压应变汇聚带。当水力压裂裂缝在光纤有效监测范围内时,垂直邻井光纤可有效监测裂缝高度扩展情况。垂直邻井的光纤应变演化结果与光纤应变正演模计算结果验证正演模型的正确性。利用裂缝高度扩展诱发垂直邻井光纤应变演化特征可评价裂缝高度扩展状态,为油田压裂设计提供参考。

基于邻井灰色信息的钻井风险评价方法

为解决油气开发过程中未知地层钻井风险难以预测的问题,基于邻井灰色信息提出钻井风险评价方法。首先采用三参数区间灰数描述地层信息;其次采用深度平差和加权差值方法,根据邻井灰色信息构建目标井灰色井筒信息矩阵,并在此基础上建立三参数灰色安全钻井液密度窗口;然后依据广义强度—干涉理论,建立包括溢流、井漏、坍塌及吸附卡等风险的评价模型;最后对西部某油田的5口井进行实例分析。结果表明:引入的井筒信息矩阵概念,描述和计算深度平差和加权插值优化参数,构建目标井井筒信息剖面;利用三参数区间灰数和井筒信息矩阵构建的灰色安全钻井液密度窗口,大幅降低钻井风险评估中的不确定性;基于广义强度—干涉理论的钻井风险评价模型得出的评估结果与实际工况一致。

邻井气举辅助泡沫排水采气工艺起效时间探究

为了提升常规泡沫排水采气的效果,在对积液气井环空加注泡排剂的同时,使用邻井天然气对积液气井环空进行注气,即邻井气举辅助泡排新工艺。新工艺泡排剂起效时间决定关井时间和采气时率,对气井生产有重要的影响,目前行业内对此研究处于空白状态。在已有致密气井间歇泡排注剂后关井时间探究的基础上,依据注入泡排剂之后井口压力、气量和温度变化趋势来判定泡排剂下行时间和扩散时间,从而确定泡排剂的起效时间,并与常规泡排剂加注方式进行对比,分析了新工艺的优点及其原因。研究结果表明:①常规环空泡排注剂和邻井气举辅助泡沫排水采气工艺注剂后泡排剂的流动形态不一样,前者泡排剂呈“线状”,沿“静态”环空的油套管壁下行;后者泡排剂会以“液滴状”,在进入积液气井“动态”环空之后,随着邻井天然气迅速下行;②新工艺可以显著缩短泡排剂的起效时间,从8.2 h缩短至1.1 h,效率提高了86.6%,因借助注入的天然气对积液气井进行气举,排液效果更好,常规注剂不能复产的低产、低压气井借助新工艺可以正常恢复生产。为低产低压气井的排水采气提供了一种新思路,值得进一步推广应用。

基于探地雷达技术的邻井探测与仿真研究

在各类复杂结构井的钻井过程中,要求精确测量邻井的相对方位和距离,以使相邻两口井连通或按设计间距定向钻井。为实现主动测距导向钻井,本文提出一种基于探地雷达技术的邻井探测技术,并对其工作原理和探测方法进行了仿真研究。通过建立井下雷达探测模型,针对传播介质吸收边界问题、色散媒介模型以及迭代算法等问题进行理论分析,并使用XFDTD建立天线仿真模型,在时域范围内对地层中雷达信号的传播情况进行仿真研究。结果表明,探地雷达技术可用于井下邻井探测,尤其在邻井距离较近时可以实现精准防碰。

存在邻井影响条件下的油井数值试井分析

根据油田开发特征 ,建立了圆形定压地层中考虑存在邻井影响条件下的油井不稳定试井的数值试井模型 ,提出存在邻井影响的测试资料分析方法 ,对邻井的性质和产注量对试井理论曲线的影响进行了分析讨论。该方法应用于油田实际井例对开发试井理论具有积极的指导意义。

邻井干扰压力理论分析及其应用

本文建立了无穷大均质地层（考虑井筒储存和表皮效应）中一口井产率的变化对邻井的干扰压力分布的数学模型。利用Ｌａｐｌａｃｅ变换法，解出了干扰压力变化的精确解，并将其应用于脉冲试井分析之中，取得了令人满意的结果。

基于ANSYS的邻井套管磁干扰有限元仿真

邻井套管受到地磁场磁化后产生感应磁场,影响其周围的地磁场,并干扰随钻测斜仪致使磁测量参数失真,对钻井过程中井眼防碰和定向施工造成影响。利用ANSYS软件对套管进行二维与三维有限元电磁仿真,得到了套管周围叠加磁场的分布规律及特性。研究结果表明,竖直套管在地磁场作用下产生的磁化场在一定区域内对地磁场产生了干扰,干扰区具有对称性,并随套管尺寸的变大而增大;在干扰区内不同方向上的磁感应强度变化趋势不一致,沿磁力线方向,磁感应强度由强减弱,而垂直磁力线方向,磁感应强度则由弱增强。

基于声波远探测的浅海软地层邻井井眼成像方法

为满足超软地层钻井防碰与井眼轨迹描述的需要,基于声波远探测测井技术,提出了一种偶极纵波邻井井眼成像方法。首先,基于有限差分法模拟了井中偶极声源激发的邻井散射全波场,分析了不同类型散射波的幅度特征及方位特性;然后,分析了两井不共面对散射波幅度和到达时间的影响;最后,通过双井模型试验和现场实际测井数据,验证了偶极纵波邻井成像的可靠性。研究结果表明:偶极纵波相对于横波在超软地层邻井成像中更具优势;四分量旋转后成像最清晰的方位即为目标井方位;两井不共面也不会影响邻井成像。偶极纵波邻井井眼成像方法为浅海软地层钻井防碰和井眼轨迹描述提供了新的技术手段。

邻井随钻磁测距防碰系统的研制和应用

随着同一井台井数的增加,井口间的距离越来越小,定向钻井工程对井眼防碰技术的要求越来越高。为高效地实现邻井防碰,根据已钻井井下管柱周围空间的磁场分布规律,研制了兼具测距和测斜2种功能的随钻磁测距防碰系统样机,进行了样机的地面磁测距过程模拟试验和现场试验。地面模拟试验结果表明,邻井间距小于等于15.31 m时,探管到套管径向距离的计算误差小于±4%,方向计算误差小于±4°。现场试验结果表明,随钻磁测距防碰系统测距计算结果可靠,能够用于丛式井防碰作业。研究结果可为邻井防碰技术研究提供参考。

基于应力敏感效应和启动压力梯度的双重介质低渗油藏邻井干扰试井模型

采用邻井干扰试井方法,可以克服周围邻井的影响。考虑应力敏感效应和启动压力梯度,建立双重介质低渗油藏邻井干扰试井数学模型;运用Pedrosa代换、正则摄动理论消除方程非线性,应用格林函数和叠加原理求解拉式空间下的井底压力,通过数值反演得到真实空间下的井底压力响应,对相关参数进行敏感性分析。结果表明:受邻井的干扰,测试井压力导数曲线出现两个径向流段,且两个径向流段高度比等于两口井总产量与测试井产量比;考虑应力敏感效应和启动压力梯度时,压力导数曲线后期大幅上翘。该试井模型在低渗致密储层试井解释中拟合效果好,可以提高试井资料解释准确率,为低渗油藏邻井干扰试井解释提供指导。

邻井影响的试井分析模型应用研究

为解决邻井对测试资料的影响问题,对多井油藏中观测井的试井数据进行分析,可以把井间干扰效应看作是区域性的压力变化。实际分析表明,这些压力直到后期才呈现下降或者上翘趋势,这说明该井的测试数据受到正在生产或注水的邻井影响。通过对一采一注油藏系统研究,建立了有关的典型曲线特征图版,说明了可以通过曲线特征来辨别多井系统中的压力恢复曲线的井间干扰效应,从而有效地指导多井系统中的压力恢复分析,并给出了应用分析实例。

应用圆柱螺线法计算邻井最近距离点的新算法

在邻井井段曲线类型为圆柱螺线时,通过数学变换,将邻井间最近距离点的约束方程转化为一个形式更简单的约束方程;使用二分法,得到了一个计算量最小且收敛性好的新的迭代算法。新算法可应用于钻井轨道设计、井眼轨迹监控等实际问题中。

邻井定向分离系数计算方法

随着丛式井和加密井设计间距的不断减小,仅利用邻井距离扫描计算和传统分离系数监测邻井距离已不能满足现场需求。定向分离系数不仅将井眼轨迹误差分析与邻井距离扫描计算结合在一起,而且考虑了参考点和比较点误差椭球的相对位置关系,与传统分离系数相比,其可以更精确地反映邻井的交碰概率,为邻井防碰决策提供更为科学的依据,以更好地满足现场需求。对比了传统分离系数和定向分离系数的区别;利用空间解析几何方法实现了法面距离扫描、最近距离扫描及水平距离扫描定向分离系数的计算,一般把最近距离扫描定向分离系数作为邻井防碰的依据。实例计算分析表明,在以定向井、大位移井为主要构成的丛式井中,传统分离系数的计算结果比定向分离系数小得多;定向分离系数在丛式井和加密井的设计和钻井过程中都具有十分重要的现场应用价值。

考虑邻井干扰的注聚井试井解释新模型

聚合物驱的油藏多属于开发中后期,存在多井系统,目前针对聚驱油藏的试井方法研究大多基于单井系统,导致许多聚驱油藏实际数据拟合效果不理想。通过考虑相邻生产井(或注聚井)以及聚合物溶液物理化学作用的影响,运用数学物理方法、渗流力学理论,建立了考虑邻井干扰的聚驱油藏注聚井试井解释方法,绘制了井底压力理论曲线并对其影响因素进行分析。结果表明:理论曲线分为5个阶段,受生产井干扰时压力导数曲线上翘明显;受注聚井干扰时,压力导数曲线先下降再持续上升;考虑邻井干扰的注聚井典型曲线呈现出明显的非牛顿流体特征,不能用现有考虑邻井干扰的试井方法分析。实例应用证明模型的正确性和可靠性,为聚驱油藏动态跟踪及方案调整提供了理论依据。

基于邻井数据耦合的压裂井干扰试井工艺研究与应用

大庆油田随着压裂频次的增加和井网的完善程度影响,压裂引起的井间干扰问题逐渐引起重视,目前缺少有效手段监测压裂井压裂施工对邻井的影响。针对上述问题,参考物联网数据访问技术提出了基于物联网管理系统的压裂井干扰试井工艺,制定了邻井井口压力分级预警机制,并进行了大量现场试验。施工结果显示,整个监测过程中压裂井干扰试井监测设备工作稳定,测试的数据准确无干扰,数据传输连续且传输速度较快。27口监测井中16口井与压裂井产生了联动响应,通过采取措施仅有1口井出现了压窜的现象。现场实验结果表明,采用该技术可以有效降低压裂井压裂时对邻井的干扰程度。

邻井随钻电磁测距防碰计算方法研究

为了解决丛式井邻井井眼防碰问题,对邻井随钻电磁测距防碰计算方法进行了初步研究。在了解邻井随钻电磁测距防碰工具结构与工作原理的基础上,将磁源看作磁偶极子,利用磁偶极子法分析了磁源周围磁场的分布规律,建立了邻井套管磁化磁场计算模型和探管处磁感应强度计算模型,确立了丛式井邻井随钻电磁测距防碰计算方法,并利用数值模拟方法分析了探管内磁源间距、磁源磁矩和套管相对磁导率等参数对探管处磁感应强度的影响。探管处磁感应强度与磁源间距、磁源磁矩、套管相对磁导率和直径等参数呈正相关,合理设计工具的关键参数,可以增强探管处的磁感应强度,提高工具测量的准确性。研究结果表明,邻井随钻电磁测距防碰工具应用确立的邻井随钻电磁测距防碰计算方法,实时测量计算正钻井与邻井的间距和方位,基本可以满足丛式井导向钻井工程需求,这对丛式井邻井随钻电磁防碰技术的发展具有非常重要的现实意义。

邻井随钻电磁测距防碰工具模拟试验研究

利用水平井、加密井和丛式井开发低渗透、页岩油气等低品位油气资源时,为了防止钻井过程中相邻井发生碰撞,研制了能够精确测量邻井距离的随钻电磁测距防碰工具。在对邻井随钻电磁防碰测距导向算法研究的基础上,设计加工了邻井随钻电磁测距防碰工具原理样机,并进行了地面模拟试验,分析了探管与套管不同位置关系对邻井距离和方位测量精度的影响。模拟试验结果表明:由于磁源磁场强度较弱,探管与套管平行放置且相距0.50~3.00m时,该工具可以较准确地计算出邻井距离和方位信息;距离大于3.00m时,计算结果误差变大;套管接箍位置会造成计算结果偏差较大,因此实际测量时应充分考虑套管接箍对测量结果的影响;探管与套管的夹角不大于50°时系统计算结果较准确,夹角大于50°时需换用其他类型的防碰工具进行测量。研究结果验证了邻井随钻电磁防碰工具原理的准确性,为进一步完善邻井随钻电磁防碰系统理论及工具改进提供了理论依据。

邻井距离随钻电磁探测系统的设计与实现

邻井距离随钻探测是精细控制复杂结构井井眼轨迹的关键技术之一;基于旋转磁场测距原理,研制了邻井距离随钻电磁探测系统;该系统以安装在钻头后方的磁短节作为交变磁场发生器,位于邻井中的三轴磁场传感器作为信号接收器;针对磁场信号低频微弱特性,研制了低噪声、窄通频带、高精度数据采集电路;采用改进的DFT谱峰法,自动跟踪锁定井下三轴磁场信号,滤除其它频率的杂波和噪声,精确提取出信号的幅值;采用曼码通信将井下数据传至地面仪,地面仪据此计算出邻井之间的距离和方位,引导钻进作业;室外测试和现场试验表明,所研制的邻井距离探测系统,最大有效测距距离可达50m,可以满足SAGD双水平井和煤层气连通井的钻井工程实际需求。