A dynamic managed pressure well-control method for rapid treatment of gas kick in deepwater managed pressure drilling

During deepwater managed pressure drilling(MPD),the gas kick may occur in abnormally high-pressure formations.If the traditional well control method is adopted,the treatment time is long and the advantage of early gas kick detection of MPD is lost.The dynamic managed pressure well-control(MPWC)method can be used to rapidly treat gas kick in deepwater MPD.In this paper,considering the effect of large-variable-diameter annulus and complex wellbore temperature in deepwater drilling,a simplified model of non-isothermal gas-liquid two-phase flow was established for dynamic deepwater MPWC simulation.Using this model,the response characteristics of outlet flow and wellhead backpressure were investigated.The results indicated that the gas fraction,outlet liquid flow rate,pit gain and wellhead backpressure presented complex alternating characteristics when gas moved upwards in the wellbore due to the large-variable-diameter annulus.The outlet liquid flow rate would be lower than the inlet flow rate and the pit gain would decrease before the gas moved to the wellhead.The variation trend of the wellhead backpressure was consistent with that of the pit gain.When the gas-liquid mixture passed through the choke,the expansion or compression of the gas caused part of the choke pressure drop to be supplemented or unloaded,delaying the response rate of the wellhead backpressure.The wellbore temperature,borehole diameter and seawater depth had different effects on outlet flow rate,pit gain and wellhead backpressure.This research could provide a new idea for well control methods in deepwater managed pressure drilling.

基于前馈神经网络井控多属性融合的断裂识别方法

塔里木盆地碳酸盐岩断控缝洞型油气藏埋藏深度大、构造复杂,且断裂高度发育,断裂是研究区域内成藏主控因素及可能的油气运移通道,对其空间展布位置及发育强弱的预测至关重要。断裂检测属性众多,不同断裂检测属性由于计算方法不同表征的断裂尺度及特征存在一定的差异性,且常规属性检测忽视了测井信息的利用与约束,为了获取更加全面、准确的断裂预测结果,本文优选多类断裂检测属性,并结合测井数据作为先验信息,利用前馈神经网络算法进行属性融合。首先优选AFE、likelihood、倾角等多类具有不同特征的断裂属性,结合测井放空漏失数据、成像测井信息及地震同相轴错段情况作为断裂发育类型判别条件建立了断裂特征识别样本库;在样本库基础上进行深度前馈神经网络训练,对比测试了不同隐含层深度条件下的学习效果,获取预测误差最小的神经网络预测模型;最后将神经网络预测模型应用于全工区断裂预测。经对比分析,认为深度学习融合属性预测断裂与测井解释结果更为吻合,且能综合不同尺度特征的断裂信息,有效提升了预测准确度和可靠性。

基于多相流理论的救援井动态压井模拟方法研究

目前救援井动态压井模拟方法多为各类软件模拟,鲜有结合实井试验验证过其可靠性的模拟方法,且试验存在缺乏模拟模型、试验参数设计难的问题。因此,提出了一种救援井动态压井模拟方法,可用于救援井动态压井全过程模拟,也可用于救援井动态压井及试验的方案设计。该方法建立了救援井动态压井模拟模型,模型由井身结构、钻井液、地面设备等数据搭建,并嵌入了可实现模拟过程中井下安全性(套管鞋处压力、管柱受力)监测、地面泵注设备智能超压保护、模拟压井流程一体化等多项作用的功能模块,为救援井动态压井的方案设计提供模拟支持。模拟结果表明:高压井排量、高密度压井液有助于快速压井。试验结果表明:本方法模拟结果与实测数据变化趋势具有较高吻合度,整体试验过程、动态压井阶段模拟的平均相对误差均小于10%,验证了模拟方法的合理性和可靠性。该救援井动态压井的模拟方法对科学有效地进行救援井动态压井、提升救援井动态压井成功率具有重要意义。

超深井自动控制压井室内物理模拟试验及结果分析

现有超深井溢流压井技术依靠手动控制节流管汇,响应速度慢,井筒压力波动大,容易引发二次溢流、漏失等复杂情况,而自动控制压井技术可实现钻井时溢流压井作业稳定控制。为此,设计了比例–积分–微分(PID)与位移双层协同反馈的自动控制方法,开发了超深井自动控制压井系统,建立了自动控制压井物理模拟试验装置,开展了恒定目标压力、连续变化目标压力、压力突变干扰等条件下的自动控制压井试验。试验结果表明,自动控制压井系统能够在30 s左右完成节流阀开度的调节,节流压力波动范围小于0.02 MPa,与手动控制压井相比,自动控制压井系统具有良好的稳定性、准确性、反应速度和抗干扰能力。研究结果为超深井复杂地层安全压井提供了理论依据。

B301试验区油井结蜡主控因素及对策

B301试验区位于H盆地,该试验区目前油井结蜡现象严重,防蜡效果较差,防蜡措施有效期较短,无法满足油井防蜡的需要,亟需找到影响油井结蜡的主控因素。针对上述问题,通过室内实验对产出液中的蜡质、胶质、沥青质和机械杂质含量进行测定。利用Olga数值模拟软件对温度、压力、流速进行模拟。研究表明:蜡质、沥青质、机械杂质含量以及温度、流速为影响B301试验区油井井筒结蜡的主控因素,影响程度强弱依次为蜡质、温度、沥青质、机械杂质、流速。研究成果可为B301试验区进一步高效开发提供理论与技术基础,为高含蜡油藏防蜡方法提供参考。

塔里木盆地顺北地区顺北84X井超千米含油气重大发现及其意义

塔里木盆地顺北中部北东向走滑断裂带长期处于油气运聚富集的优势区,顺北8号走滑断裂带实钻揭示沿断裂带发育断控缝洞型油气藏,顺北84X井纵向上沿断裂带含油气高度高达1088 m,揭示断控缝洞型油气藏含油气高度大、不受现今构造高低控制。为查明断控缝洞型油气藏含油气高度的主控因素,立足顺北中部奥陶系碳酸盐岩油气藏的成藏地质条件和钻探成果,开展顺北84X井的储层、圈闭及成藏特征等石油地质条件分析,为深化断控缝洞型油气藏认识和向深层评价拓展提供支撑。研究表明:①走滑构造破碎是致密碳酸盐岩成储的关键,其储层发育深度不受碳酸盐岩地层埋深的控制,在近9000 m的埋深条件下仍发育断控缝洞型储集体;②上覆巨厚泥岩盖层顶封、两侧致密灰岩侧封、走滑断裂平面分段和纵向分层变形是形成断控缝洞型圈闭的关键;③油-源对比分析表明油气来自寒武系玉尔吐斯组烃源岩,证实了前期顺北中、东部“寒武多期供烃、构造破裂成储、原地垂向输导、晚期成藏为主、走滑断裂控富”的成藏模式的合理性。顺北84X井的发现揭示塔里木盆地超深层致密碳酸盐岩发育受走滑断裂控制,储层纵向深度大,油气充注足,超深层勘探潜力巨大。

西藏谷露地热田ZK401高温地热井钻井工艺技术

谷露地热田是西藏那曲—尼木地热带上的典型水热型高温地热田,安全、经济和高效的钻井工艺技术很大程度上决定了其高温地热资源的可开发利用潜力。ZK401井是在谷露地热田实施的一口优质高产探采结合井,地层以花岗岩类为主,其岩石硬度大,机械钻速低,钻头使用寿命短。自上而下揭露多层热储,其35~41m即可揭露124.8℃中温地热流体,汽水总量约40 t·h^(-1);50~320 m揭露超过120℃的中温热储,汽水总量约30~35 t·h^(-1);320~1320 m揭露186.9℃高温热储,汽水总量高达348 t·h^(-1),具有热储埋深浅、温度高,断裂构造发育,地层出水量大的特点,高温及水侵作用致使钻井液极易失效,井喷风险大,安全钻井难。为解决上述钻井施工难点,进行了高温地热钻井关键技术研究。通过采用异形齿PDC钻头和岩石热裂提速技术,使单只异形齿PDC钻头进尺较同规格牙轮钻头提高了23%~48%,使三开井段花岗岩类地层的平均机械钻速提升至3.18 m·h^(-1)。通过优化井身结构,采用简易控压钻井技术,利用低温清水作为二开及三开钻进循环钻井液,达到了及时发现并有效保护热储层和控制井喷风险的目的;实现了ZK401井在520 m揭露186.9℃高温热储且汽水总量达348 t·h^(-1)苛刻条件下的安全、持续钻进,且非生产时间较采用常规钻井技术的邻井缩短了37%,极大地降低了钻井成本,提高了高温地热资源的可开发利用潜力。为后续该区域乃至其他地区解决高温地热井钻井施工提供参考。

沁水盆地南部煤层气地质工程一体化关键技术

沁水盆地南部煤层气资源丰富,但地质、工程条件复杂,樊庄成熟工艺技术推广邻区适应性较差,煤层气规模效益开发面临严峻挑战。为了解决沁水盆地南部煤层气“井位部署难度大、钻井周期长、裸眼井井眼易垮塌、单井产量低”等问题,开展了地质工程一体化技术攻关,形成了“三性”煤储层评价、可控水平井钻完井、分段压裂及疏导式排采等多项关键技术,并开展现场试验与推广。研究结果表明:通过地质与工程有机结合,实现了地质模型为工程技术优化提供技术支撑,工程实践不断校正地质模型,施工精度提高;水平井煤层钻遇率95%,单井钻井复杂平均减少40%,产能到位率达90%,单井平均日产量超过8000 m^(3)。

基于上覆岩层应力场和裂缝场演化的采动井套管破断特征及防控对策

准确确定出煤矿采动井套管破断特征并提出相应的防控对策,能为井筒长期稳定提供重要保障。以平顶山矿区的二1煤层及上覆岩层为研究对象,采用理论计算与数值模拟软件模拟方法,确定出上覆岩层离层段应力和位移分布规律,分析了上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的相关性,拟合出上覆岩层高度、距工作面水平距离与应力、位移的关系式;根据研究区采动井的实际开发经验,确定出最佳布井区域下的套管主要破断类型,结合常用套管力学参数,得出“两场”演化下的套管破断位置及长度等特征;对常用的采动井局部防护技术进行总结,并提出对应的防控对策。结果表明:工作面推进过程中,上覆岩层应力呈现出“波动-线性降低”的变化规律,位移呈现出“几乎未发生变化-类双曲线型”的变化规律。最佳布井区域下的采动井套管主要以拉伸缩径和剪切破断为主,选择施加套管加强件对采动井套管进行加固。研究区地面采动井三开段采用N80套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处、54 m软硬互层处分别加设抗拉伸套管加强件和抗剪切加强件;采用P110套管时,需在煤层上部46 m亚关键层处加设抗拉伸加强件。建议研究区地面采动井三开段均采用P110套管,增加采动井的井筒稳定性。该研究成果为平顶山矿区及相似条件下采动井预防套管破断提供了理论指导。

350℃热采侧钻水平井分级固完井一体化工艺管柱研究

为解决渤海油田疏松砂岩稠油热采老井开窗后固井、防砂工序繁琐、工期长、费用高等问题。根据海上热采井层系复杂、出砂严重、作业日费高等特点,研究了一套适用于350℃热采侧钻水平井分级固完井一体化工艺管柱。该一体化管柱一趟钻入井可实现下部裸眼段的砾石充填作业和上部裸眼段的注水泥固井作业,且满足后续350℃热采注气多轮次冷热交变密封要求。作业后无需钻塞,完井后留井通径大,方便后期开采和修井作业;通过软件模拟其安全性和通过性,一体化管柱下入过程中不会产生屈曲,满足设计要求。该技术可有效解决海上疏松砂岩稠油热采老井开窗固井、防砂作业费用高、工艺复杂,施工周期长等难题。

油田井控安全风险控制技术刍议

在我国经济的可持续发展中,油井建设是核心基础设施之一。然而鉴于油田的独特性,近些年来,井喷失控事件频繁出现,严重影响了社会的稳定发展和公众的生命财产安全。基于这种情况,要求严格控制油田井控安全风险。在此基础上,首先介绍油田井控安全管理的主要特征,然后从井身结构、地表压力、开发方式与区块、员工素质水平等方面,分析了如今油田井控面临的安全风险,最后从分级安全风险防控、分级监管技术、防卡、防漏、防喷技术、井控风险的不同等级、安全钻井技术等方面,提出了相应的风险控制技术及其策略以供参考。

父母直升机教养对大学生主观幸福感的影响:自我控制和抑郁的链式中介作用

为探讨父母直升机教养与大学生主观幸福感的关系,以及自我控制和抑郁在其中的中介作用,本研究采用直升机教养量表、自我控制量表、抑郁自评量表与主观幸福感量表对948名大学生进行问卷调查。结果发现:(1)父母直升机教养显著负向预测大学生主观幸福感;(2)抑郁在父母直升机教养与大学生主观幸福感之间起独立中介作用;(3)自我控制和抑郁在父母直升机教养与大学生主观幸福感之间起链式中介作用。本研究揭示了父母直升机教养与大学生主观幸福感之间的内在机制,对大学生主观幸福感的提升具有启示意义。

超深断控碳酸盐岩油藏空间结构表征技术与工程实践

在积极推进深地工程的背景下,超深断控缝洞型碳酸盐岩成为油气勘探开发的重点领域,而超深走滑断裂精准解译、缝洞体内部构型建模、断控油气藏储量雕刻评估、高效井位部署及提高采收率等是制约超深领域“增储上产”的重要科学问题与技术挑战。本文基于区域应力场研究、露头剖析、三维地震解译、物模数模,全面构建了涵盖动力学、运动学、几何学,分期、分级、分性质、分带、分层的“三学五分”断裂构造解析技术,据此阐明了走滑断裂纵向分层、横向差异分段特征,揭示了走滑断裂控储、控藏、控油气富集等地质规律,发现了超深断控缝洞型10亿吨级大油田。依据动/静态资料,精细刻画了断控缝洞体内部构型,通过“井震”结合实现了断控缝洞型油气藏量化表征,形成了相应的高效井位部署、油气储量雕刻评估等技术系列,支撑了富满油田10亿吨级油气储量的发现与落实。依据断控油气藏的定量刻画结果,针对性提出了提高采收率技术对策,推动了富满5×106t大油田的高效建设,形成了超深断控碳酸盐岩“增储上产”范例,可为我国类似油气藏的开发“上产”提供借鉴。

顺北油田二叠系防漏堵漏技术进展及发展建议

为了解决顺北油田二叠系钻进过程中漏失严重的问题,分析了顺北二叠系地层特征、漏失类型及裂缝宽度,揭示了二叠系漏失原因,总结了该油田防漏堵漏技术发展历程及取得的技术成果,并就目前面临的难题给出了技术攻关建议。分析可知,二叠系地层破碎,多尺度复杂裂缝发育,漏失压力低,裂缝对井筒压力敏感,是造成地层漏失的主要原因。针对二叠系漏失,经历“逢漏就堵”、“避免承压”、“塌漏同治”及“优化完善”四个阶段,形成了随钻防漏、桥堵、随钻堵漏、凝胶堵漏、化学固结和全井堵漏浆等技术。2018年以来,在顺北蓬1、顺北鹰1等20余口井应用,单井平均漏失量由2017年之前的508 m 3降低为2020年的138 m 3(降低72.8%),单井堵漏时间由2017年之前的9.3 d降到2020年的2.6 d(降低72%),现场应用效果良好。

顶板水平井分段分簇压裂治理掘进巷道瓦斯模式研究

为了解决淮南矿区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯抽采效率低的问题,提出了煤层顶板水平井分段分簇压裂瓦斯治理模式。运用数值模拟方法和物理相似模拟方法研究了煤层顶板水平井水力压裂裂缝扩展过程;运用产能模拟的方法研究了分段分簇压裂的产气效果,对分簇压裂和不分簇压裂进行了剩余瓦斯含量对比分析。裂缝扩展数值模拟结果表明:煤层顶板水平井内的裂缝能够扩展至煤层,将煤层全部压开,且由于煤层的塑性大于顶板砂质泥岩,煤层形成比顶板更为宽泛的压裂缝。裂缝扩展物理相似模拟结果表明:在考虑了泥岩伪顶发育的条件下,水平钻孔布置在碎软煤层顶板的砂岩内,在合理的垂直距离和大排量压裂液施工的环境下,若煤层发育有较薄的泥岩伪顶,裂缝能沿着射孔孔眼穿过直接顶−伪顶界面(粉砂岩−泥岩界面)和伪顶−煤层界面(泥岩−煤层界面),扩展至下伏煤层内,裂缝延伸形成1条弯曲不规则的阶梯型裂缝,能实现对碎软煤层的压裂改造目标。但是,当煤层发育有较厚的泥岩伪顶时,泥岩对水力压裂产生了阻挡作用,导致裂缝难以压开下伏煤层。产能模拟结果表明:在相同的地层环境和施工条件下,经过3 a的抽采,单段不分簇压裂能够产生更大的瓦斯抽采影响范围,但不能均匀降低掘进巷道的瓦斯含量,压裂段之间出现了瓦斯抽采空白带,分簇压裂产生的瓦斯抽采影响范围小,却能够更均匀的降低掘进巷道的瓦斯含量。经过在淮南地区潘谢煤矿的工程验证,在10 m^(3)/min的施工排量下,裂缝长度最长可以达到193.8 m,最大缝高27.0 m,单井日产气量最高达到1490 m^(3)/d,2 a的瓦斯抽采量达到31×10^(4) m^(3),说明煤层顶板水平井分段分簇压裂技术是淮南地区碎软低渗煤层掘进巷道瓦斯高效抽采的有效模式。

延安气田上古生界致密砂岩气藏井控规模研究

延安低渗致密砂岩气田具有气藏地质状况复杂,储层物性差,非均质性强,单井控制范围小、储量动用程度低、开发难度大等特点。延安气田延145-延气2-延128井区作为最早投产开发的区域,经过2012年以来的陆续开发,气井目前普遍出现产量、压力下降快等问题,为了尽可能延长气田稳产期,达到经济高效开发的目的,明确气井产能和压力变化规律、动态储量、控制规模等开发动态,对于延安气田后续开发调整方案的制定及气田持续稳产高效开发至关重要。基于生产动态数据,采用气藏工程方法,对研究区井控储量及控制规模进行了系统评价,在此基础上对气田下一步开发调整方式进行了综合建议。

大港油田滨海地区钻井地质风险分析及应对措施

为确保大港油田滨海地区钻井安全,并最大限度提升钻井时效,从该地区已钻井发生的钻井复杂情况入手,分析引起该区域钻井风险的主要地质因素及原因,并提出相应的解决措施。研究表明:(1)研究区新近系馆陶组地层埋深较浅,岩石结构松散,底部发育不整合面,古近系沙河街组地层埋藏较深,原始地层压力高,气油比高,这些地质特征导致该区钻井风险较高;(2)研究区钻井复杂情况主要分为两类,一是漏失型,主要是井漏,二是溢出型,包括气侵、溢流和井涌等;(3)研究区漏失型钻井复杂情况的地质风险主要是馆陶组底部弱固结的砂砾岩及馆陶组底部的不整合面,溢出型钻井复杂情况的地质风险主要是沙一段异常高压和丰富的含气量;(4)应对漏失型钻井复杂情况地质风险的主要措施是排查馆陶组底部砂砾岩的空间分布,应对溢出型钻井复杂情况地质风险的主要措施是及时测试地层压力,并据此在钻井过程中实时调整钻井液密度。该研究成果可为滨海地区及地质条件相似的其他地区的钻井施工提供借鉴作用。

边水气藏型储气库运行动态参数计算方法及应用

基于“罐式”概念的传统物质平衡方法无法定量计算储气库采气阶段的水侵区残余气量,也无法定量分析边水非稳态水侵过程中的工作井运行动态参数变化规律。为了解决该问题,文中首先建立了考虑水侵区残余气量的改进物质平衡方程,并在此基础上根据气水非稳态渗流理论推导了工作井采气阶段关键运行动态参数解析模型;然后采用某边水气藏型储气库工作井的基础资料,定量分析了其在采气阶段运行动态参数的变化规律,并对计算结果进行了对比验证;最后讨论了该计算方法的特点和适用性。研究表明:该方法能够定量分析边水气藏型储气库非稳态水侵过程中时变井控参数变化规律,掌握不同区域压力变化特征,量化计算水侵区残余气量,明确工作井有效井控库容量。运行动态参数计算结果表明,随着生产时间的增加,时变井控半径逐渐减小,水侵区残余气量逐渐增大;在相同水侵量下,相较于采气末期,采气初始阶段的时变井控参数与残余气损失的增加量较小,体现了储气库采气能量由早期主要依靠弹性能驱动向晚期依靠边水补能的转变过程。研究成果对同类边水气藏型储气库运行规律探究、库容参数及运行动态分析、工作井合理工作制度制定具有明确的现实意义与实用价值。

南海东部底水油藏水平井控水完井技术研究进展

南海东部底水油藏分布广泛,水平井开发方式可大幅度降低底水锥进速度,但由于水平段距离长,储层非均质性和水平井跟趾效应造成的点状见水易导致油井含水率大幅上升,降低生产效益。针对上述问题,南海东部油田采用ICD、AICD、C-AICD等控水工具,结合控水颗粒充填、智能分段分流等控水工艺,开展了底水油藏水平井控水完井技术研究与应用,取得显著效果。围绕南海东部底水油藏水平井控水完井技术研究进展,综合分析了不同控水方式的控水原理、技术特点和不同控水完井工具的特性曲线数学模型,总结了不同生产预测技术的应用规模和不同控水完井技术的应用效果。在此基础上提出了底水油藏水平井控水完井技术挑战和发展趋势,可为南海东部底水油藏水平井控水完井的进一步发展提供参考。

智能敷缆连续复合管在油田水源井上的应用

某油田地表水资源贫乏,生产生活用水主要来自水源井。但因水源井受季节和地下水资源富集程度等影响,地层产水量不平稳,无法实时监测水位,深井泵易烧毁。该油田开展数字化油田和智慧油田建设以后,水源井相关参数无法读取和接入,且水源井起下管柱和动力电缆极其不便。因此研制并应用了集成动力电缆、信号电缆的敷缆复合连续管和水源井智能控制系统,能实时读取井下动液面、出口压力、井口流量、监测深井泵运行状态等数据,实现智能监控、远程控制、实时调参、缓起缓停、变频运行、干抽保护、深井泵状态调控等多项功能,同时实现了水源井智能控制,达到了节能减排的目的。