沁水煤层气田开发技术及应用效果

沁水煤层气田是我国发现的第一个高煤阶煤层气田,开发试验证实煤层产气稳定,开发前景好,目前规模开发已全面铺开,实践证实影响气田开发效果的关键因素在于开发技术的选择。现主要采用直井/丛式井压裂排采和多分支水平井开发技术,在对上述两种技术的应用现状和开采效果进行分析的基础上,认为多分支水平井技术更有利于提高气井产量、加快采气速度、提高煤层气采收率,并且可以克服直井/丛式井压裂施工对煤层顶底板造成破坏以及地层应力变化对煤炭开采带来的不利影响。

丛式水平井钻井平台规划

为了解决油田(区块)丛式水平井钻井平台大小、数量和位置等的规划问题,研究了丛式水平井技术条件下平台的大小、数量和位置与油田地面工程建设投资和油气井建井投资之间的内在规律。结果表明,油田(区块)丛式水平井钻井平台大小、数量和位置等的规划问题可以通过建立以油田建设总投资(地面工程建设投资与油气井建井投资之和)最小为目标的混合整型非线性规划模型来求解。应用这一方法,在委内瑞拉奥里乳化油MPE-3区块丛式水平井钻井平台规划中,结合当地地面工程建设费用和建井工程费用,得出均布井网条件下的最优平台模式是12井式,区块最优平台设置数量是27个平台,其中21个平台为12井式,6个平台为18井式,单平台的最大钻井数量为18口井。计算实例表明,采用这种数学规划模型及其求解方法来解决油田(区块)丛式井平台设置问题是可行的。

鄂尔多斯盆地大牛地气田丛式水平井组开发效果评价

大牛地气田优质储量动用殆尽,剩余未动用储量品位低,直井有效开发难度大。针对致密砂岩储层非均质性强、有效砂体规模小、储量丰度低、单井产量低等一系列问题,水平井在非常规油气开发中具有显著的技术优势,丛式水平井组作为水平井整体开发模式之一,对水平井开发效果起着非常重要的作用。采用数值模拟方法和动态评价方法相结合,对比大牛地气田水平井组各开发阶段压降速率和单位压降产气量,开展气田同层(或异层)二井式、四井式、六井式丛式水平井组开发效果评价。研究表明:采用丛式水平井组开发,保证水平段延伸方向与最大主应力方向夹角大于60°,满足井组间最小距离大于500 m的条件时,同层井组部署以两井式反向为主,异层井组部署可采用两井式、三井式或四井式,可实现"三低"气田的规模效益开发,为鄂尔多斯盆地同类天然气资源量和国内外其它同类型致密低渗边际气田经济有效动用提供借鉴。

大型丛式水平井工程与山区页岩气高效开发模式

以水平井为基本特征的复杂结构井,包括大位移水平井、多分支水平井、"U"形井及丛式水平井等,是实现低渗透、非常规、深水、深层等复杂油气藏高效开发的先进井型,相关研究与实践在国内外已取得重大进展,有望在页岩油气高效开发中发挥重要的作用。在中国山区页岩气开发过程中,为了满足安全环保、节约用地、降本增效等基本要求,迫切需要加快创建独具特色的页岩气高效开发模式,为此提出了基于大型丛式水平井工程的山区页岩气高效开发模式及其工程技术支撑体系,建立了单个钻井平台"井工厂"可允许布置水平井的最大布井数量计算公式,阐明了大型丛式水平井工程"降本增效"的设计控制理念与关键技术内容;重点分析了大位移井技术的研究发展概况,阐明了大位移井及其钻井延伸极限的基本概念,给出了水平井大位移钻井裸眼延伸极限的预测计算方法,最后简要介绍了大位移井管柱力学与机械延伸极限研究所取得的相关成果及其工程意义。结论认为,该项研究成果遵循了油气田"地质与工程一体化"的高效开发思路,在今后山区页岩气开发工程中具有可预见的良好推广应用前景,将有助于推进中国"页岩革命"(Shale Revolution)取得新的进展。

沁水盆地煤层气钻井工艺方法

针对沁水盆地煤层气概况,地层情况及开采条件,介绍了参数井、生产井、多分支地面煤层气水平开发井、丛式井等钻井工艺、钻具组合、井身结构及井身质量要求。

桥塞与套管间隙对泵送桥塞影响分析及实践

针对页岩气等非常规天然气开发,应用ANSYS Workbench对泵送桥塞分簇射孔施工管串建立有限元模型,应用流体结构耦合仿真分析功能对影响液体冲击力大小的泵送排量、套管与桥塞间隙等因素进行仿真分析,获得泵送排量及桥塞外径、长度与液体冲击力的关系,为现场泵送施工及保障下井管串安全提供指导。

吉木萨尔凹陷致密油大井丛“工厂化”水平井钻井技术

国外致密油开发经验表明,适宜的工程技术与"工厂化"作业模式的有机结合是实现其经济高效开发的重要手段。针对准噶尔盆地吉木萨尔凹陷致密油特点,开展大井丛"工厂化"水平井钻井试验:一个钻井平台部署12口水平井,水平段延伸方向与最小主应力方向平行,相邻水平段间距300 m,水平段长1 300 m和1 800 m;采用批量化钻井作业模式,每部钻机实施3口井;采用五段制三维水平井轨迹设计方法,应用螺杆定向工具与旋转导向工具配合的轨迹控制方式,实现轨迹精细控制;优化井口间距,通过液压推动滑轨实现钻机井间快速搬迁;建立集中处理站,实现钻井液统一处理和集中维护,提高钻井液重复利用率。试验表明,"工厂化"钻井平均机械钻速达到9.19 m/h,较常规钻井提高5.87%;平均钻井工期64.88 d,较常规钻井缩短19.65%;钻井液重复利用率达到28%.降低成本增加效益成果显著。

水平井多簇支撑剂分布数值模拟

在水平井分段多簇压裂中,支撑剂在不同射孔中的分布直接影响到裂缝中的支撑剂铺置,进而影响压裂效果.为研究不同影响因素对支撑剂在水平井筒不同射孔簇间分布规律,基于欧拉-欧拉方法的计算流体力学模型,对水力压裂过程中不同射孔簇内支撑剂的分布状态进行模拟,得到不同条件下不同射孔簇间支撑剂的分布规律.模拟结果表明,由于重力影响,底部射孔中支撑剂浓度高于顶部射孔;当压裂液黏度由5 mPa·s增加到100 mPa·s时,不同射孔簇中支撑剂浓度差降低,促进支撑剂在簇间均匀分布;当压裂液流速由4.3 m/s提高到10.6 m/s时,不同射孔中支撑剂浓度差增大,但利于相同射孔簇中支撑剂均匀分布;当支撑剂密度由1.50×10^(3)kg/m^(3)增加到3.00×10^(3)kg/m^(3),且支撑剂粒径由150μm增加到600μm时,支撑剂沉降速度加快,使不同射孔簇中支撑剂浓度差增大,影响支撑剂在簇间均匀分布.研究结果可用于指导水力压裂加砂设计.

苏里格气田开发技术新进展及展望

鄂尔多斯盆地苏里格气田是我国最大的气田,同时又是典型的"低渗透、低压力、低丰度"气藏,储层非均质性强、有效砂体规模小,气井单井产量低,压力下降快,开发面临重重困难。通过4 a的评价工作,在开辟重大开发试验区的基础上,开展10项开发试验,形成了12项开发配套技术,解决了苏里格气田有效开发的技术难题;近两年来,以提高单井产量、提高气田采收率、提升气田开发水平为目的,在深化储层地质认识的基础上,丰富完善了苏里格气田天然气富集区筛选技术、提高采收率等技术,创新形成了丛式井、水平井开发配套技术;气田开发方式由原来的单一直井开发转变为丛式井、水平井并重开发,水平井单井产量超过直井的3倍,气田采收率提高了15%,同时实现了土地资源的集约化利用,为苏里格气田低成本有效开发提供了全新的、重要的技术保障,气田开发水平和开发效益明显提升。

鄂尔多斯盆地页岩油缝网波及研究及其在体积开发中的应用

鄂尔多斯盆地庆城油田是中国发现的首个页岩油10亿吨级大油田,水平井体积开发是页岩油效益开发的关键技术。文中提出了一种细分切割体积压裂缝网波及体积计算模型,应用多元线性回归的方法建立了关键地质工程参数与微地震覆盖体积关系式,进一步利用矿场实际产量数据对关系式进行校正,建立了缝网波及体积定量表征经验公式,进而绘制了其与产能的相关性图版,为体积压裂工程参数优化给予指导。研究结果表明:鄂尔多斯盆地页岩油体积改造裂缝总体呈现以主裂缝为主、分支缝为辅的条带状缝网形态,形似“仙人掌”。影响缝网波及体积的主控因素依次为入地液量、裂缝密度、排量、油层厚度和砂量。经矿场实践证实,该研究建立的经验公式及相关性图版预测结果准确、可靠,可为庆城油田页岩油水平井体积压裂优化设计及效果评价提供科学依据。

应用水平井信息提高地震反演精度

本文针对水平井的水平段信息无法直接应用到地震反演中的问题,以委内瑞拉地区从式水平井开发为主的A区块为例,提出水平井正演模拟与直井约束地震反演相结合,通过同位协同克里金融合的方法,实现水平段有效信息在地震反演中的应用,精细刻画了砂岩储层及薄泥岩隔夹层的空间分布,提高了地震反演体的预测精度与可靠性.研究成果应用到12口新开发井的井位设计和开发部署中,全部钻遇砂岩储层,砂岩厚度钻遇符合率为89%,泥岩隔夹层厚度钻探符合率达78%.应用水平井信息提高精度后的地震反演数据体为研究区重油项目的开发方式优化和后续储量复算提供了更为可靠的依据.

陆相源内非常规石油甜点优选与水平井立体开发技术实践——以鄂尔多斯盆地延长组7段为例

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段(长7段)是一套典型的陆相湖盆沉积,整体以深色泥页岩的生油岩系为主,中—上段发育多套砂泥互层的细粒含油薄砂,该套页岩层系储层纵、横向沉积非均质性强,且盆地本身具有低压特征,以单套油层为对象进行开发时,表现出储层动用程度低、采收率低、单井递减快、开发成本高的问题,开发难度大。通过多年研究和开发实践,形成了针对长7段页岩层系平面小规模、垂向多套发育的细粒砂岩储层的优选方法,并提出了以平台为单元,"大井丛立体开发"的布署动用理念,构建了"大井丛立体布井、三维水平井钻井、集成压裂"等系列陆相源内非常规石油开发技术。针对长7段页岩层系储层甜点的地质特征,对砂体几何形态、空间分布、脆性指数和裂缝分布进行立体刻画,实现地质—工程一体化甜点评价,同时开展平面、纵向和水平段立体优选;基于优选结果,以实现甜点的空间最大体积控制和经济动用为目的,开展立体式大井丛布井;通过三维水平井钻井技术实现井丛防碰和大偏移距施工,优质快速完井;根据钻遇砂体的地质—工程特征,结合储层渗吸和低压特点,采用集成压裂模式,由传统单一压裂向"造缝、补能、驱油"三位一体升级;同时,平台一体化管理提高工作和作业效率,降低成本。应用大井丛立体式布署动用方式建立了鄂尔多斯盆地陇东示范区,取得了良好效果,为陆相源内非常规石油的规模开发提供了有益借鉴。