水平井深度可视化监测快速找水试验探索

为了实现低产液量水平井快速找水,突破常规井下电视测井在水平井找水测试领域的应用界限,提出水平井深度可视化监测快速找水技术。通过研发专用仪器接头,融合现有井下电视测井、套管外水泥胶结测井(RBT)、多臂井径成像+磁测壁厚测井(2M)技术为一体,设计形成了井下电视+RBT+2M为核心的深度可视化综合监测工艺管柱。矿场试验2口井,采用爬行器输送、预置测井仪的方式,在油井泵抽生产条件下,实现了井筒彩色全侦率视频图像、套外水泥环胶结状况、套管壁厚及内径变化特征信息的全面监测,综合水平井段固井质量、井筒形貌特征、产层段产出状态分析,精准确定了出水位置,为水平井快速找水测试开辟了新方向。

水平孔多参数综合测试仪器研发与应用

为研究引大济岷工程隧洞岩体特征、岩溶发育特征、地应力特征和地下水特征等,在泸定取水中线方案的引水线路中布置水平钻孔8个,共计2300 m。为满足对水平孔综合测试的需求,研制了一套适用于水平钻孔的存储式综合测井仪器。本文分析了水平孔多参数综合测试仪器各参数测量的基本工作原理;详细阐述了各功能单元的电路构成选型,主要采用DSP微处理器和大规模集成电路,结合传感器技术实现多种参数的综合测量,包括:水平钻孔的压力、温度、自然伽马、声波波速、孔内电视图像。综合测试仪器集成了模拟传感器、模拟调理电路、数据采集、数据处理、信息存储、数据通讯、信息交换、测控软硬件、电脑显示等功能,是水平孔综合测试不可缺少的技术。在引大济岷工程的水平定向孔中成功应用,一趟起下钻解决了水平钻孔的井斜、方位角、压力、温度、自然伽马、孔内电视测试的难题,尽最大可能保证了钻孔的安全及降低了劳动强度。

海上水平裸眼井分舱防砂与智能分采完井技术

渤海油田水平井高效开发面临防砂难度大和高含水突出等问题,且无人平台的推广增加了生产井远程监控的需求。针对当前的生产需求,研发了一种水平裸眼井分舱防砂与智能分采完井技术。引入旁通隔离封隔器设计了一趟多舱砾石充填管柱,旁通隔离封隔器双重封隔可有效防止层间窜流,为智能分采提供良好的井筒环境;重新设计智能分采管柱产液流动通道,将液控智能滑套优化到顶部封隔器以上位置,以降低现场作业难度,减少作业成本;采用节点分析法分析智能分采管柱的作用机理。该技术在渤海油田S井进行现场试验,试验结果表明:该井分舱砾石充填效率100%,智能滑套顺利实现中心平台远程控制;投产至今未出砂,日产油108 m^(3),超配产10%,实现了增储上产的目的。所得结果可为海上油田水平祼眼井分层开发提供新思路,为祼眼井控水技术提供新途径,为智能油田规模化建设提供新方式。

海上超长水平裸眼井充填防砂工艺研究与应用

海上油田受平台布置及空间的限制,水平井开发越发受到重视,其中超长水平裸眼井(水平长度≥800.0 m)由于其储层利用率高、泄流面积大、单井投入产出比高等优点,成为海上油田高效开发的有效途径之一。然而对于有防砂完井需求的井次,由于水平段长砾石充填往往面临井壁易垮塌、漏失风险大、易起砂桥等风险,充填防砂效果难以保证。本文以南海西部D油田充填防砂为例,开展地层漏失、充填介质、施工摩阻等因素对砾石充填防砂的影响,同步对充填介质及关键工艺进行优化、改进。优化后的工艺降低超长水平裸眼井作业施工风险,矿场试验平均充填效率超107.0%,防砂效果可靠,具有较好的推广应用价值。

低井斜着陆法在渤海浅层岩性油藏水平井的应用

渤海海域浅层岩性油藏具有目的层薄,砂体纵、横向变化快,砂体构型复杂等特征。采用较薄储层地质导向常用的“稳斜探顶”法往往出现着陆时钻穿目的层的情况,这给水平井的精确着陆带来了极大的困难和挑战。通过对相关资料进行归纳总结及对水平井常规着陆方法适用性进行分析和改进,提出了针对薄储层水平井的低井斜着陆地质导向方法,即稳斜找到目的层后立刻着陆,将剩余增斜段在水平段实施。该方法在H井的成功应用有效提高了薄储层水平井着陆的成功率,可为类似薄储层水平井的着陆导向提供借鉴参考。

威荣深层页岩气田水平段安全提速技术对策

以威荣页岩气田为代表的深层海相页岩气产能建设是中国石化“十四五”天然气增储上产的重点区域,但是已完钻井的完钻周期普遍超过设计周期,且卡钻等井下复杂情况频发,无法实现效益开发的目标。针对水平段施工的瓶颈难题,从水平段导向层位选择、钻井参数优化设计和配套工艺措施制定等3个方面开展研究。基于含气性指标和可钻性兼顾的原则,将31-1小层作为地质导向钻进的目标层;根据钻头二维破岩临界钻压、扭矩的解析公式,建议水平段PDC钻头钻齿后倾角控制在25°以内,钻压在100~150 kN,扭矩限定值在25 kN·m;基于岩屑床冲刷滚动和运移模型,在高转速、大排量随钻清砂工艺基础上,提出用稀浆与稠浆交替举砂来提高复杂井段井筒的清洁效果。现场应用表明,优质储层钻遇率达100%,机械钻速提高46.51%,扭矩平稳,对深层页岩气钻井提质提效具有借鉴与指导意义。

高性能水基钻井液在中原小井眼侧钻水平井中的应用

中原工区为挖潜老油田的剩余产能、降低钻井成本,逐渐部署开窗侧钻水平井。开窗侧钻水平井存在泥页岩含量高、井壁易失稳,短半径水平井模式狗腿度大、定向易托压,小井眼环空压耗高、携岩带砂难度大等难题。因此,本研究研制具有强抑制、强封堵、高润滑和流型好的高性能水基钻井液,首批现场应用2口井,结果表明:该钻井液对沙一段至沙三段泥岩井壁稳定周期较长;润滑性好,定向正常,起下钻摩阻低;流变参数稳定,携岩能力强,保证了井眼清洁及岩屑床的清除;缩短了钻完井周期,实现了老浆的回收再利用,降低了钻井成本,对推动老油田剩余产能挖潜具有重大意义。

水平井限流压裂对射孔孔眼冲蚀的影响

水平井限流压裂中存在携砂液冲蚀射孔孔眼现象,导致段内多簇改造不均衡,不利于地质储量的充分动用,亟需认识清楚孔眼冲蚀过程。基于孔眼摩阻公式,推导了段内多簇多孔的孔眼冲蚀模型,考虑初始孔径差异和簇间应力差,采用孔径、流量分配和孔眼摩阻的变化来量化分析孔眼冲蚀规律。研究结果表明,平均初始孔径较大、应力较小的射孔簇易产生过度冲蚀;随着孔径的增大,孔眼摩阻迅速减小,限流作用减弱,不利于缝控储量均衡动用;单纯地提升排量并不能明显减小簇间的孔眼冲蚀差异;在相对较低的携砂液浓度下,簇间孔眼冲蚀和流量分配更均匀。这说明初始孔径差异和簇间应力差是导致孔眼冲蚀不均匀的主要因素,在限流压裂设计中可通过采用等孔径射孔工艺、适当增加前置液量、优化布孔位置和数量等方法,改善施工段携砂液分配。本研究为优化水平井限流压裂设计提供了支撑。

高温高压小井眼水平井环空ECD综合计算模型

精确计算井筒环空ECD是钻进参数设计及安全、高效钻进的基础。为了提高其计算精度,基于高温高压下钻井液流变性测试数据,结合多元非线性回归获取钻井液密度和流变参数计算模型。通过耦合钻井液密度和流变参数回归模型与井筒传热模型,建立高温高压小井眼水平井环空ECD综合计算模型。与实测PWD数据相比,该模型平均相对误差为0.72%。研究表明,在计算高温高压小井眼水平井环空ECD时,温度和压力对钻井液密度和流变参数影响不可忽略。在钻进过程中,随着钻井液循环时间的增加,下部井段环空温度不断降低,钻井液密度与稠度系数逐渐增加,环空压耗与ECD不断增加。温度梯度和钻井液排量通过影响环空温度分布,进而影响环空ECD。地温梯度越高,环空温度越高,环空ECD越小;钻井液排量越大,环空温度越低,环空ECD越大。钻柱转速、环空尺寸和接头尺寸是影响环空ECD的重要因素。随着钻柱转速增加,环空压耗增大,进而导致环空ECD增加,但增加幅度逐渐减小;接头尺寸越大,对应的环空尺寸越小,环空压耗越大,进而导致环空ECD越大。研究结果为高温高压地层小井眼水平井的安全、高效钻进提供理论基础。

水平定向钻在构建井/巷间输送通道中的应用研究

以大柳塔-活鸡兔井间通道构建工程为例,分析了水平定向钻在构建井/巷间大直径输送通道中的技术难点,针对性地提出了关键解决方案并进行了应用。应用结果表明:对接基坑和地面勘察孔能够降低长水平孔的轨迹控制难度、实现大直径套管的顺利下入,弥补现有设备及工艺的不足;采用在钻孔一端回托扩孔、另一端钻机协助排渣的方法能够解决大孔径扩孔排渣问题;在倒划眼通井规通井的基础上,利用钻机回拉配合顶管机顶进能够确保大直径套管的顺利下入。研究成果对井/巷间大直径通道构建具有借鉴意义。

古龙页岩油水平井扩径段岩屑运移数值模拟研究

古龙页岩油水平井钻井因井壁失稳而造成的扩径问题十分严重,导致沉砂卡钻事故频发,因此研究扩径段的岩屑运移和沉积规律对减少井下事故发生率具有指导意义。应用CFD数值模拟方法分析了扩径程度、排量、机械钻速及钻杆转速对扩径段岩屑运移的影响规律。研究结果表明:扩径段岩屑沉积量远高于常规井段,扩径程度越大,两者沉积量差值越大;当扩径率为45%时,扩径段入口处截面无因次岩屑床面积比常规井段高出2倍以上;提高排量对扩径段的清洁效果提升较小,当排量从40 L/s增加到45 L/s时,常规井段的无因次岩屑床面积减小量是扩径段的2.49倍;提高机械钻速,扩径段岩屑沉积增幅较常规井段更大,当机械钻速从30 m/h增加到35 m/h时,扩径井段的无因次岩屑床面积增量是常规井段的7.09倍;提高钻杆旋转速度有利于扩径段清洁效果的提升,对常规段清洁效果的提升优于扩径段。研究结论可为提升钻井过程中井眼清洁程度提供一定的指导。

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素(钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等)分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。

帅页3-7HF页岩油小井眼水平井水基钻井液技术

帅页3-7HF井是部署于苏北溱潼区块的一口页岩油Φ118 mm小井眼侧钻水平井。在施工过程中面临着页岩地层井壁失稳、小井眼环空压耗大,易于漏失、水平井降摩减阻要求高、CO_(2)污染等诸多难题。通过研究,构建了页岩水基钻井液体系SM-ShaleMud-Ⅱ。室内评价表明,该体系具有优异的抑制能力、封堵性能和润滑性能,能够满足苏北页岩油长水平井对钻井液性能的要求。现场试验表明,页岩水基钻井液体系高温高压滤失量小于7 mL,体系黏附系数小于0.07,完钻起钻摩阻小于16 t,有效保持了阜二段页岩储层井壁稳定达110 h,改变水基钻井液对阜二段浸泡时间的认知。该井创页岩地层Φ118 mm小井眼裸眼段1948.66 m最长,水平段1361.66 m最长等多项记录,其施工经验可为后续超小井眼长水平井施工提供参考,也为页岩水基钻井液SM-ShaleMud-Ⅱ在苏北页岩油大规模应用奠定了基础。

强冲蚀不规则孔眼封堵规律实验研究

水平井分段多簇压裂能够对非常规储层形成密切割改造,同时降低压裂成本。然而,段内簇间非均衡进液严重制约了该技术的现场应用。段内暂堵利用暂堵剂封堵优势进液孔眼,迫使液流转向,从而获得均衡改造。明确加砂冲蚀孔眼封堵规律是提高段内暂堵效果,获得均衡改造的关键。本文建立了高承压孔眼封堵模拟系统,制备了5种不同形状的孔眼模型,研究了暂堵球直径、架桥颗粒浓度、填充颗粒浓度、泵注排量和孔眼形状对孔眼的封堵规律。研究结果表明,圆形孔眼封堵难度小,异形孔眼封堵难度大,需要大粒径颗粒架桥封堵孔眼边部空隙;提高颗粒浓度和泵注排量能够显著提高孔眼封堵速度;封堵孔眼时,应先泵注暂堵球封堵孔眼主通道,再泵注颗粒+纤维,如若改变泵注顺序,难以达到理想封堵效果。本文研究成果有助于提高非常规油气水平井分段多簇压裂效果。

水平井井眼清洁定量化监测评价技术

为了监测和评价水平井井眼清洁程度,研制了岩屑返出量监测装置,以准确监测岩屑返出情况。基于岩屑返出量数据和工程录井实时采集的数据,建立了岩屑返出量监测装置在2种工作模式下,倾倒时段漏接岩屑补偿方法与实际返出岩屑体积计算方法;基于岩屑返出率与掉块监测结果,研究形成了水平井井眼清洁定量化监测评价技术。该技术在川南泸州区块多口页岩气水平井进行了应用,实现了监测井段岩屑返出体积与返出率实时准确监测,并多次预警井眼清洁异常情况,保证了水平段的顺利钻进。水平井井眼清洁定量化监测评价技术为水平井井眼清洁程度监测及卡钻复杂风险预防提供了一种新的技术手段。

苏里格致密砂岩气藏小井眼侧钻水平井配套技术发展与展望

针对苏里格气田纵向多层系含气、横向储层非均质性强等地质特征,为充分挖潜老区剩余储量,确保气田高效稳产,2011年起,在苏里格气田开展侧钻水平井技术攻关和现场实践,剩余气刻画、地质选井、钻完井、储层改造、排水采气等配套技术逐步完善和提升,形成了一套成熟的苏里格致密砂岩气藏侧钻水平井开发技术。截止到2022年6月底,完钻57口井,平均水平段长度由初期的614.2m增加到753m,钻井周期由初期的63.7天缩短到35天,缩短45.1%,完井周期由91.5天缩短到52.6天,缩短42.5%,2021年首次实现套管完井和φ88.9mm套管桥塞分段压裂,成功率达100%;投产42口井,平均井口压力由9.4MPa增加到13.3MPa,首月平均单井日产量由2.0×10^(4)m^(3)增长到4.0×10^(4)m^(3),内部收益率保持在8%以上,经济效益显著。下一步将针对降成本和提产量目标,围绕多元化设计、智能化发展、一体化协作、全生命周期管理等方向开展技术攻关。小井眼侧钻水平井技术为后期苏里格致密砂岩气效益开发提供了技术保障,也可为其他油气田高效动用剩余油气提供技术参考和解决思路。

深井裸眼封隔器分段酸压管柱打捞实践

安岳气田灯影组气藏广泛采用大斜度井/水平井裸眼封隔器分段酸压工艺试油完井,悬挂封隔器及下部管柱被“永久性”留在井下。如果利用原裸眼侧钻,则需要打捞分段酸压管柱至套管鞋以下30 m左右。MX126井和GS121井前期打捞作业历时均超过50 d,打捞效率非常低,主要原因为:悬挂封隔器双向锚定,裸眼封隔器和连接油管埋卡严重且位于大斜度井段,压井后长时间静止埋卡越来越严重;钻井液压井后切割油管受阻,没有完成落鱼切割分段;套磨铣导致封隔器解体,倒扣时落鱼出现多处退扣,倒扣打捞效率低。针对上述问题,优化了打捞技术措施:钻井液压井前,采用泵送径向切割工艺在清水中切割油管,确保切割成功率;采用带压拔出插管循环压井,缩短钻井液浸泡时间,降低次生卡钻风险;优选磨铣工具和打捞工具,优化磨铣工艺和震击解卡打捞工艺,维持落鱼完整性、力求捞出整段被切割落鱼。该技术成功应用于MX146井和GS127井后期的打捞作业,分别用时12 d和5 d。该技术可以显著提高裸眼封隔器分段酸压管柱的打捞效率,具有推广应用价值。

长宁页岩气小井眼钻井技术可行性研究

小井眼钻井技术是页岩油气勘探开发过程中节约钻井成本的关键措施之一,有效应用该技术可降低约30%的勘探开发成本。为进一步缩减与国外先进技术差距,持续降低我国页岩油气开发成本,针对四川盆地长宁页岩气田地质工程特征,借鉴国内外小井眼钻井技术成果,深入分析了长宁小井眼钻完井技术实施难点,并充分考虑储层改造和生产等后期措施,论证了长宁页岩气田小井眼钻井的技术及经济可行性。研究结果表明:小井眼技术有利于提高钻井速度,并节约钻完井物料和经济成本,是进一步促进页岩油气效益开发的有效手段;应用小井眼技术可实现水平段专打将解决同一井段多压力系统优快钻井难题,且可缩短钻井周期,节约经济成本;全井筒瘦身大约可节约成本11.62%;只在215.9 mm井段瘦身,可节约成本7.82%左右。所得结论可为长宁区块小井眼钻井提质增效提供理论及技术指导。

小井眼钻井技术在页岩气井的实践与认识

随着南川页岩气田的持续开发,井位部署逐步向地质构造复杂区拓展,钻井难度及降本压力也在逐渐增大。以JY20XHF井为例,该井前期由于二开钻遇志留系小河坝组裂缝发育地层,与目的层龙马溪组处于同一裸眼井段,存在“上漏下垮”现象。为实现该井高效完井,应用尾管封隔上部易漏层,采用ø152.4 mm(6 in)小井眼钻进目的层。而小井眼钻井存在环空间隙小、井下压力波动大、井眼携砂困难、定向工具面不稳及固井难度大等施工难题,为此开展了小井眼水力参数、轨道设计、高效钻头、钻具组合、防漏堵漏、固井工艺等相关技术的优化与实践。现场应用表明,JY20XHF井ø152.4 mm(6 in)小井眼造斜段和水平段施工周期较设计周期节约24.1%,目的层钻遇率达到95%。JY20XHF井小井眼钻井的成功实施,为渝东南常压页岩气水平井小井眼钻井积累了宝贵的经验,同时对后期该地区页岩气水平井井身结构瘦身优化提出了2套方案,可进一步开展工具优选与参数工作,以实现提速降本的目标。

水平井筒暂堵球运移规律实验及效果评价

为揭示暂堵球在水平井筒段间、簇间运移规律,设计水平井暂堵球运移实验装置,分析携带液排量、球孔数比、射孔簇进液能力、暂堵球直径和密度等因素对暂堵球运移规律的影响,评价暂堵球运移效果。结果表明:当携带液排量、暂堵球直径和密度分别为4.8~8.4 m 3/h、12.0~15.0 mm、870~1360 kg/m 3时,暂堵球在井筒内分布的均匀性逐渐降低,易运移至趾端低侧孔眼附近;球孔数比为9∶9~18∶9时,暂堵球在井筒内分布的均匀性呈先升高后降低的趋势,转折点球孔数比约为15∶9;当射孔簇进液能力差异较大时,暂堵球主要聚集在强进液能力孔眼附近。该结果为投球暂堵压裂方案优化提供参考。