四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。

TK117H窄靶窗深水平井钻井技术

为了提高塔河1号油田窄靶窗深水平井的钻井速度和轨迹控制精度,在TK117H水平井施工过程中,根据该区地层的岩石理化特点和靶窗要求,采取滑动钻进与旋转钻进相结合的导向钻进方式,取得了较好的效果。介绍了该井的施工难点,即靶窗小、靶区要求严,油层埋藏深、地层稳定性差,容易黏附卡钻,与直井相比携岩比较困难等。从井身结构、井眼剖面设计、井眼轨迹控制及测量技术、钻头使用、钻井液性能等几方面介绍了施工时采取的措施,为今后同类型的钻井提供了经验。

定向井靶区与水平井靶窗的统一

作为定向井特例的水平井的靶窗不包含在定向井的靶区范围内,定向井的靶区与水平井的靶窗相冲突。分析定向井的靶区与水平井的靶窗的特征,认为统一靶区的基础是重新确立定向井与水平井的井眼轴线与靶区平面的关系,即靶区平面应该始终与井眼轴线垂直;平面内的靶区应该随井斜角的增加逐渐由直井的圆面变成水平井的矩形或椭圆形。分别建立椭圆形和圆角矩形靶区渐变的数学模型,编写计算软件,绘制安全椭圆锥和圆角棱锥。结果表明,靶区平面应该为与井眼轴线垂直的平面,直井靶区随井斜角过渡到水平井靶窗是解决这一冲突的有效方法。

红星地区建南区块吴家坪组优质页岩特征及水平井靶窗优选

红星地区建南区块位于四川盆地川东高陡褶皱带石柱复向斜带,是二叠系页岩气勘探有利区。以HY1、HY2两口钻井资料为基础,结合区内邻井的测录井资料,对吴家坪组二段(以下简称吴二段)页岩的小层划分、页岩平面展布、页岩品质及含气性、可压性及靶窗优选开展分析评价。结果表明,建南区块吴二段发育深水陆棚相暗色富有机质页岩,纵向上可划分为5个小层,平面上具有南薄北厚的展布特征。吴二段页岩具有高有机碳含量、高孔隙度、高含气量、高脆性矿物的地质特征,其中③小层具有厚度大、页岩品质优、含气性好、非均质性弱及破裂压力小等“地质+工程”甜点特征,确定其为水平井靶窗层段。HY1HF井实钻及试气结果表明,水平段穿行③小层的井段全烃平均超18%,测井解释Ι类页岩气层占比达98%,具有较高产气贡献率。研究成果为红星地区二叠系页岩气实现效益开发奠定了基础。

海相页岩缝网可压性靶窗空间分布预测--以川南长宁区块为例

靶窗的确定对海相页岩气储层增产改造具有重要意义。以川南长宁地区龙马溪组海相页岩气储层为研究对象,开展氩离子抛光扫描电镜、巴西圆盘实验和压裂施工统计,分析矿物颗粒粒径和断裂韧性、地应力对裂缝在水力压裂时能否快速穿透、稳定扩展、充分转向等方面的影响。针对现有方法未充分考虑储层压裂品质的情况,简化计算流程,分别采用声波、密度、伽马和矿物含量等建立脆延性指标,采用优化后的应力与应力差耦合模型建立应力差异指标,形成基于储层缝网可压性理论、根据测井解释曲线形态判别的靶窗预测方法。研究结果表明,脆延性指标和应力差异指标曲线呈现叠合度较高的I类双“波谷”的层位最有利于开发,其次为Ⅱ类连续交错叠置的层位,最后为Ⅲ类不连续交错的层位。对长宁地区评价井、建产井的验证与实践表明,靶窗对应的指标多呈现双“波谷”形态,但靶窗对应的层位具有差异,区内自西向东靶窗呈现1小层—2小层—1小层的演化趋势。实现不同井区差异化靶窗的高钻遇率对单井获得较大储层改造规模、较高的测试产量和稳定的累计产量具有重要的控制作用。

薄油层小靶窗水平井技术在陆梁油田的应用

2006年新疆油田公司在陆梁油田陆9井区首次采用水平井技术开发,很大程度上提高了该区块的产量。结合这些水平井的实际情况,分析了陆梁油田陆9井区薄油层小靶窗水平井,选取合理的造斜工具及钻具组合,实施合理的钻井参数,成功完成水平井的施工,实现陆梁油田陆9井区的高效开发。

小靶窗水平井技术在塔河油田的成功应用

TK120H水平井是塔河油田第一口小靶窗水平井,该井成功的施工开创了小靶窗水平井在塔河油田应用的先例,为塔河油田提供了新的开采模式,该井投产后日产原油180m3,取得了较大的经济效益。

超深超小靶窗水平井在塔河油田的应用

新疆塔里木盆地沙雅隆起塔河一号油气田TH1-9-1水平井 ,目的层为三叠系中统下油组的砂岩地层 ,而该目的层砂顶与底水之间的最大厚度只有 6m ,因此该井设计靶窗只有上下 1m ,垂深 45 82 .3 4m ,属于超深超小靶窗类水平井。为了准确入靶 ,必须保证MWD无线随钻监测仪器的成功率及准确预测钻具的造斜率。通过精心组织与施工 ,该井从造斜至完钻仅用时 3 1d并准确入靶 ,创造了塔河油田的一项新记录 。

直导眼小靶窗钻井技术在TK120H水平井中的应用

在分析TK120H井薄油层小靶窗水平井地质特点和施工难点的基础上,详细介绍了其解决措施及相关配套技术保障、现场施工结果,并提出认识和建议。该井成功实施,对今后塔河地区进行Φ216mm井眼小靶窗水平井施工具有一定的借鉴作用。

武隆向斜五峰组—龙马溪组优质页岩特征及水平井靶窗优选

武隆向斜位于四川盆地东南缘利川—武隆复向斜内,为一残留向斜,是常压页岩气的勘探有利区。以LY1、LY2两口探井的单井资料为基础,对武隆向斜五峰组—龙马溪组一段①~⑤小层优质页岩特征展开系统研究。研究结果揭示,武隆向斜处于深水陆棚相沉积中心,优质页岩厚度大(32~40m)、有机质丰度高(TOC平均为3.91%~4.2%)、热演化程度适中(Ro为2.21%~2.31%)、有机孔隙发育(孔隙度平均为4.74%~4.83%)、含气性好(含气量为1.3~8.3m3/t),并岩石可压性好(石英含量为56.6%、泊松比为0.21、杨氏模量平均为41.3GPa),该区具备较大的页岩气勘探开发潜力。综合地质工程评价参数,明确优质页岩段下部的②~③小层是武隆向斜页岩气水平井穿行的最优靶窗,可指导该区的实际勘探开发。

用于深地核天体物理实验的无窗气体靶差分结构和热效应研究

我国锦屏深地核天体物理(JUNA)平台是世界上束流强度最高的深地实验平台,为我国争取核天体物理国际领先地位提供了重要机遇。无窗气体靶是深地低能核天体物理实验测量的关键设备,可实现特定同位素参与核反应的直接测量,能有效拓展深地实验的研究范围。国际上已有多家实验室将无窗气体靶应用于低能核反应的研究,但针对的都是较低流强的实验。为适应锦屏高功率强束流的实验需求,本工作设计可用于强流束的气体靶装置。通过Ansys Fluent和COMSOL软件模拟计算,验证了多级差分结构的可行性,并研究了靶厚的束流加热效应和量热器热效应,提出了无窗气体靶实验的设计优化方案,为后续JUNA深地实验研究的发展提供了可靠依据。

液态铅铋实验平台无窗靶水力学原理验证实验段设计研究

液态铅铋合金无窗靶作为加速器驱动次临界系统(ADS)的核心部件之一,其主要技术难点之一在于液态合金自由液面的形成和控制,需要通过理论分析和实验验证。FDS团队正在开展ADS反应堆概念和液态铅铋堆芯综合模拟实验平台的设计和研制工作,无窗靶热工水力学原理验证实验段是综合实验平台中的重要组成部分。本文给出了无窗靶水力学原理验证实验段的设计目标和初步参数,对主要部件及实验方案进行了设计研究。

ADS无窗靶件自由界面模拟实验和数值研究

冷却剂自由界面形态的形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶件设计的关键技术之一。采用水介质对无窗靶件模型的自由界面特征进行了实验和数值研究。实验中采用激光诱导荧光的示踪方法实现了流场的可视化,得到Re=30 000～50 000范围内的自由界面和可视化流场。在高Re工况下,流场中出现大尺度的非稳定涡结构,随着Re的降低,流场中涡结构的紊乱程度增加。分别采用大涡模型(LES)和两方程动能-特征耗散率模型(kω-SST)对无窗靶件实验工况进行了数值分析,计算结果表明,LES能较好地模拟实验中所得的流场现象和界面特征。

ADS无窗靶件流场结构和自由界面数值模拟研究

自由界面流动现象是加速器驱动次临界系统（ADS）无窗靶件研究的重要组成部分。采用计算流体动力学（CFD）方法，对上海交通大学设计的无窗靶件流道结构中的自由界面流动水力学行为进行数值模拟研究。数值模拟使用FLUENT软件平台，采用体积流体法（VOF）与界面追踪方法结合湍流大涡模型（LES），进行艇在35000～80000工况下的非稳态计算。模拟结果得到了自由界面稳定性、自由界面宽度、大尺度漩涡结构、漩涡滞止区长度和锥形段流道沿程压力随＆变化的规律。

一种高精度闭环压力控制与稳定的无窗气体靶

介绍一种我们新建成的用于原子、分子及团簇与气体碰撞研究的无窗气体靶。它具有气压闭环控制与稳定系统。靶中气压在１０－５至１乇范围之间，其绝对压力测量精度达０．１５％，压力控制精度为０．２５％，并可以用微机在线记录。

无窗散裂靶自由界面流动水力特性研究

自由界面形成和控制是加速器驱动的次临界系统(ADS)无窗靶研究的重要内容。本文通过水模拟实验,结合360°全尺度模拟计算,验证了自由界面的特征主要受入口速度和出口压力控制,得到了自由界面长度随入口速度增大而二次递减、随出口压力增大而线性递减的结论。对流场的结构和特征进行了研究,说明了漩涡区域对自由界面流动的影响。采用VOF界面追踪方法、大涡湍流模型(LES)以及PISO算法进行瞬态模拟计算,计算得到的自由界面流动和流场结果均与实验结果符合较好,表明计算模型和方法可用于液态重金属靶的流体力学计算。

液态金属镓回路搭建及无窗靶实验研究

液态金属回路是开展液态金属散裂靶关键技术与实验验证的必备实验平台。镓具有较低的熔点、非常高的沸点,且无毒性,可在液态金属回路实验中作为模拟介质使用。本文介绍了一套小型液态金属镓回路的设计思路、结构组件、基本功能及使用流程,给出了液态镓在变频离心泵驱动下强制对流的流量、压力、压差及无窗靶自由液面位置和形态的实验测量结果,并分析了压力、压差及自由液面位置随流量的变化关系。结果表明,无窗靶自由液面位置主要由流体压力和流速决定。

基于水工质的有窗散裂靶流场分析及实验测量

散裂靶是加速器驱动的次临界系统(ADS)的重要组成部分,有窗散裂靶是唯一经实验验证、测量的液态金属高功率散裂靶,研究有窗靶内工质的流动对散裂靶的设计优化有重要意义。本文以水为工质对有窗靶件进行了可视化实验及数值模拟研究,实验采用粒子图像测速法对靶件可视化部分进行速度场测量,同时利用计算流体力学软件FLUENT对靶件流场进行数值模拟。通过5种湍流模型(标准k-ε模型、RNGk-ε模型、Real k-ε模型、SSTk-ω模型、RSM模型)在不同流速下的模拟结果与实验结果的对比分析,表明采用RNGk-ε模型并结合相应的壁面函数能较准确模拟有窗靶内的流动。

上旋式无窗散裂靶件自由界面数值研究

无窗散裂靶件是加速器驱动的次临界系统的重要组成部分。为了使靶件维持稳定的自由界面并具有良好的热移出功能,本文提出一种上旋式无窗靶件设计,以水为工质,采用ANSYS Fluent软件对该靶件设计进行数值模拟。结果表明,该结构散裂靶件能较好地维持稳定自由界面,不会出现漩涡滞止区,并得到不同入口流速对自由界面形状、流场特征及压降的影响。

基于扩散界面法的ADS无窗散裂靶自由界面数值研究

采用水作为模拟工质,用扩散界面法和有限元法以及k-ε湍流模型对无窗靶件的自由界面非稳态特性进行数值模拟。结果和实验吻合较好,表明扩散界面法能准确地进行模拟,并且结果表明流场中存在一个回流区以及中心线沿程压力存在一个谷值和峰值。通过计算不同出口背压下的自由界面的形状和高度,获得出口压力对界面稳定性的影响,同时计算不同出口背压对回流区长度的影响以得到增大无窗靶的热移出能力的规律,结果表明:出口背压在900Pa以上,自由界面较稳定,不会产生明显的气泡,出口背压越大,自由界面越稳定,高度越高;同时,出口背压越大,回流区的高度越低,热移出能力越强。