非API油井管技术在中国石化四川天然气勘探区块的应用

介绍了中国石化四川天然气勘探区块在完井工程所遇到的油井管技术难题,主要体现在海相气井油层套管设计和高温高压含CO2气井油套管材质选择两个方面。针对高强度与抗硫能力要求之间的矛盾,采取了组合套管解决方案。针对存在CO2腐蚀的气井井筒安全经济设计的技术难题,对于腐蚀极严重的情况,采取了生产管柱和封隔器预座封段选用HP1-13Cr非API油井管柱的解决方案;而对于腐蚀较轻的情况,采取了普通材质油井管+特殊螺纹+封隔器完井的解决方案。上述技术方案已在井场得到成功应用。

川南威荣气田深层页岩气工程技术进展

川南威荣气田是国内首个深层页岩气田,具有“一深、一薄、四高”的特点,钻完井、压裂及排采系列工程技术面临钻井周期长、改造体积小、复杂程度低、井筒流动规律复杂等挑战。针对复杂的地质挑战,不断深化地质认识,深度融合气藏地质与工程技术,围绕降本增效,以突破深层页岩气效益关为目标,持续攻关钻采工程工艺。历经三轮探索优化,钻井技术强化提高机械钻速,减少井下复杂情况风险,缩短钻井周期;压裂工艺优化裂缝配置提升复杂裂缝广度,转换思路大排量扩缝高携砂一体化实现了缝控体积的增加和支撑;排采工艺基于气液两相流研究识别井筒流态,形成全生命周期排采工艺决策方法。最终形成了以“精细轨迹控制优快钻井”、“裂缝均衡扩展强支撑压裂”、“全周期有效排采”为核心的工程技术序列,持续推进效益开发进程。所提出的深层页岩气开发工程技术在威荣气田累计新建产能25亿方,为国内外深层页岩气工程技术发展积累了宝贵经验,也为下一步超深层页岩气开发提供了探索方向。

基于TOPSIS方法的油气井射孔参数优化决策模型研究

为了提升油气井的产能和经济效益,对射孔参数进行了深入研究,通过分析射孔过程的物理机理及其影响因素,提出了一套综合考虑套管安全、射孔孔眼参数和射孔通道表皮系数的多属性评价指标体系,全面评估了射孔参数对油气井安全和效益的影响;在此基础上,研究构建了一种基于TOPSIS的多属性决策模型,用于优化射孔参数选择。该模型通过计算各指标的权重和排序,可以有效筛选出最佳射孔参数组合。研究结果表明:①所提出的TOPSIS模型能够有效地优化射孔参数,提高射孔效率;②该模型确保了油气井的安全运行,降低了操作风险;③应用该模型显著提升了油气井的经济效益。这些成果验证了模型的有效性和优越性,与传统的经验法和试井法相比,提供了更为科学的决策支持。结论认为,该研究成果为油气井射孔参数的优化提供了一种新的科学决策方法,有助于指导实际的射孔操作,优化完井工艺,提高生产性能,为油气井经济效益的提升提供了理论支持和实践指导。

螺杆泵技术在川渝油气田的适应性研究

螺杆泵工艺技术的研究属首次在川渝油气田应用该项工艺,通过国内外螺杆泵工艺技术发展现状调研及现场实际应用情况进行适应性分析,确定了川渝油气田应用螺杆泵采油、排水采气工艺技术的可行性和适应范围,其研究成果对拓宽川渝油气田的举升工艺技术具有重要的意义。

深层致密气地质工程一体化实践——以川西须家河组为例

川西新场—合兴场须家河组天然气资源丰富,中国石化探区保有探明地质储量超1700×10^(8)m^(3),储层具有气藏埋藏深(4500~5500m)、地层压力高(压力系数为1.4~1.7)、地层破裂压力高(110~165MPa)、特低孔隙度(平均孔隙度为3.7%)、特低渗透率(平均渗透率为0.07mD)的“一深两高两低”特点,为天然气成藏地质理论认识及高效开发带来了多重挑战,制约了气藏的勘探开发进程。以地质工程一体化融合实践为攻关思路,深化致密砂岩气输导体成藏认识,明确成藏机理及富集高产规律,以地质甜点发育模式深入解剖为切入点,阐明气藏甜点形成机制,建立甜点地质模式,抓住裂缝和储层地震精细刻画和定量预测技术、优化钻井及储层改造等关键技术,开展地质—地球物理—钻完井关键技术的地质工程一体化协同攻关与技术—经济一体化目标实践,技术序列的成功应用支撑气田规模上产,已累计新建产能超10×10^(8)m^(3),保障合兴场气田新增探明地质储量超1300×10^(8)m^(3),进一步证实了地质工程一体化是低品位气藏有效开发的必经之路,推动了川西须家河组气藏的效益开发进程,为致密难动用储量,特别是深层致密气的勘探开发提供借鉴。

永川北区页岩气超高强度加砂压裂工艺技术探索

永川北区页岩气田位于重庆市,开发层系为志留系五峰组-龙马溪组,埋深4100 m左右,目前处于开发评价阶段。储层具有高应力、高破裂压力、高闭合压力、天然裂缝发育程度低等特征,面临难以形成复杂人工裂缝网络、加砂难度大、高导流能力难保持等问题。本文通过支撑剂输送机理研究,明确了支撑剂粒径、液体黏度和施工排量是影响加砂难度的重要因素,提出了相应的强加砂工艺措施。应用于水平井YY2-2井,单段加砂强度最高7.70 t/m,平均5.82 t/m,综合砂比提升至10.2%。压后评估表明,超高强度加砂压裂工艺技术大幅提高了改造体积和人工裂缝复杂程度,初期试采效果远超前期实施井。为永川北区产能建设提供了支撑,同时为类似深层页岩气的有效开发提供了技术借鉴。

自悬浮支撑剂性能评价关键技术指标探讨

自悬浮支撑剂通过遇水自增粘来降低沉降、提升携砂能力,具有改善铺砂剖面的技术优势。目前按照石油行业标准《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》无法全面表征其性能,给材料评价和优选带来困难。本文设计出自悬浮支撑剂增粘能力测试方法,提出纵向上、下密度比值来定义悬浮率,并研制出相关设备和评价方法,测试结果表明适用性良好,为产品优选和现场应用奠定了基础。

不同润湿性和渗透率储层聚合物驱效果评价研究

不同油藏条件下聚合物与岩心孔喉匹配关系存在差异,对聚合物驱油藏开发效果存在较大影响,因此本文主要通过不同聚合物在不同润湿性及渗透率岩心中的压力传递及驱油实验获得不同聚合物在不同润湿性及渗透率岩心中的压力传递及驱油效果。结果表明:相同条件下(聚合物溶液粘度、剪切速率和注入速度相同)下,聚合物的相对分子质量越高,其分子在溶液中有效体积越大,增黏能力越强,控制油水流度比的能力越强,即它的阻力系数越大。岩心的润湿性变化对水驱采出程度的影响更大,弱亲水岩心的水驱采出程度相对更高。在化学驱阶段,强亲水岩心与弱亲水低渗岩心化学驱平均采收率相差不大,均高于中性润湿岩心和油湿性岩心,弱亲水状态的低渗岩心更有利于提高原油采出程度。

长斜井段氮气钻井高扭矩摩阻机理及减摩降扭技术研究

大邑105井二开造斜,斜井段长2422 m左右,水平位移1398 m,井斜角35°左右,三开采用氮气钻井。基于钻柱运动学与动力学理论,参考钻柱动力学室内实验结果,表明钻柱涡动是大邑105井氮气举升清水阶段、钻进阶段及钻头提离井底循环阶段扭矩呈现“锯齿形”波动的根本原因,较多的钻具接头及钻具本体与井底低边碰撞摩擦导致扭矩处于波峰点,同时斜井段形成的岩屑床及岩粉附着在钻具表面诱发的黏滞摩擦导致扭矩和摩阻值平均值增加;钻具提离井底定点循环阶段,钻具涡动诱发钻具接头与井壁碰摩形成键槽,当钻具接头处于键槽中时,此时上提钻具须克服键槽形成的机械阻力,导致摩阻增大。同时设计了氮气钻井用减摩降扭清砂接头,分析不同井斜角、造斜率、钻压和钻具组合对扭矩摩阻的影响。因此,为了氮气钻井安全快速建井,建议钻井设计进一步优化井眼轨迹,钻具组合中增加清砂接头,通过清除岩屑床到达减弱钻具涡动效应的目的。

四川盆地威荣深层页岩气安全与提速钻井技术

四川盆地威荣页岩气埋深3600~3850 m,属于典型的深层页岩气藏,钻井工程面临压力体系复杂、茅口组部分区域断溶体发育、地层可钻性差、龙马溪组地层温度高等难题。针对复杂的地质条件,以安全与提速钻井为核心,通过成熟引进与先导试验技术结合的方式,持续攻关钻井工程工艺技术;并不断深化过路层段地质认识,采用一段一策的方案,提高工程技术的针对性。威荣页岩气田经历勘探评价、开发一期、开发二期3个阶段,形成了以井身结构优化、断溶体避让的轨道设计、井筒压力控制和钻压同步预防压窜干扰为重点的安全钻井技术,以“二维+小三维”的三维轨道剖面、四位一体地质导向技术、破岩工具优选和钻井参数强化为关键的提速钻井技术。该技术应用于威荣页岩气田150余口开发井,机械钻速由开发初期的6.32 m/h提升至9.12 m/h,钻井周期由106.68 d缩短至68.75 d,缩短率为35.56%,实现了威荣深层页岩气钻井工程提速降本的目标,其形成的安全与提速钻井系列技术对同类型气藏开发具有较强的参考意义。

川东北通南巴复杂构造带气体钻井防漏提速技术

通南巴构造带受来自米仓山冲断构造带与大巴山弧形冲断构造带的构造叠加作用,断裂和裂缝都较为发育,该区块须家河组以上地层压力低,前期部署的井漏失严重且机械钻速低。文章通过分析应用气体钻井技术的必要性,以井壁稳定、地层可钻性及井眼净化能力适应性评价为基础,形成了以井身结构优化、注气/泡沫参数和钻具组合及钻进参数优化设计为主体的技术方案,成功应用13井次,不仅避免了上部地层井漏复杂,并且机械钻速平均提升6~9倍以上,为通南巴构造带超万亿方天然气的安全高效开发提供了技术保障。

超长连续油管落鱼打捞技术研究与实践

连续油管作业技术在井筒钻扫、冲砂、通井等施工中有广泛的应用,但由于复杂的井筒条件,可能造成连油遇卡事故,对后续投产等作业造成了严重的影响。针对A井连续油管遇卡,在井口剪断连油造成超长连续油管管串落井的情况,通过对井筒及落鱼状态、打捞难点、打捞风险的分析,制定了穿心套铣、鱼顶修整、化学切割连续油管、外切割刀切割打捞、穿心套铣打捞下部落鱼等技术对策,形成了超长连续油管落鱼打捞技术,成功打捞出A井落井连油并顺利复产。超长连续油管落鱼打捞技术,类似连续油管复杂事故提供一定的借鉴和指导。

高温高压N_(2)/CO_(2)与压裂液相互作用机理研究

为研究川西致密气藏注气增能压裂对压裂液性能影响,基于川西致密气藏储层条件,开展致密气藏高温高压可视化相态变化及前置/伴注N_(2)/CO_(2)与压裂液相互作用实验。结果表明:N_(2)入井后一直以气态形式存在,地层条件下密度为0.152g/cm^(3);CO_(2)从液态变为气态再变为液态即超临界状态,地层条件下密度为0.637g/cm^(3);N_(2)在压裂液中主要以束缚气形式溶解,但随着气泡消失基本无溶解性,CO_(2)在溶解过程中存在三种形式:束缚气、溶解气、消耗气,使得溶解气量远远大于N_(2);同种气体不同注气方式下,N_(2)伴注对压裂液黏度影响幅度是前置1.16~2.01倍,CO_(2)伴注对压裂液黏度影响幅度是前置2.0~2.38倍。注入CO_(2)对压裂液黏度影响较N_(2)影响幅度大,其中伴注CO_(2)对压裂液黏度影响幅度是N_(2)的2.45倍、前置为1.74倍,建议现场应用采用前置注入方式。

元坝海相超深水平井均匀布酸技术研究及应用

碳酸盐岩水平井酸化改造的关键问题是水平段如何均匀布酸,常用方法是采用多级暂堵工艺。但元坝海相长兴组气藏由于埋藏超深、温度高,常规的暂堵剂无法满足施工要求。为此,研制了新型有机纤维暂堵剂,输送介质采用高黏压裂液,室内实验测试可降低岩心渗透率1 000倍以上,具有较好的物理暂堵效果,同时纤维在高温酸液中溶解率高,实现了暂堵后零残留。酸化前利用液氮诱喷钻井液净化水平井井筒,酸化工艺采用多级暂堵交替注入,依据水平段储层分布及衬管段确定暂堵级数,暂堵液与胶凝酸以"初期低排量、暂堵定排量、后期大排量"的方式交替注入,实现水平段的均匀布酸。该工艺在现场实施4口井,暂堵有效率近80%,增产有效率100%,表明对深层碳酸盐岩水平井改造有较好的针对性。

川西地区定向井压裂工艺技术研究及应用

结合川西实践,总结出定向井压裂表现的特点:破裂压力异常、近井摩阻大、施工压力较直井高、压后效果斜井较直井差,并就其原因进行了分析,得到近井效应显著、裂缝空间转向、多裂缝的形成是造成定向井压裂施工难度大和压后效果普遍较直井差的主要原因。围绕分析结果进行了定向井压裂工艺技术研究,提出了优化射孔、前置液段塞、线性加砂、变排量压裂工艺技术、以及变粘压裂液、增加前置液量、增大加砂规模等措施。2006年在川西马井和新都地区共进行了16井次定向井现场应用,施工成功率100%,工业气井建成率达94%;2005年马井区块平均直井、斜井压后无阻流量之比为2.05,2006年仅为1.39,同井组斜井、直井压后产量差距明显缩小。该研究为开发定向井提供了有效的手段,增产效果显著,具有很好的推广应用价值。

高速通道压裂技术在国外的研究与应用

高速通道压裂技术是近两年出现的新工艺,主要应用在美国、俄罗斯、南美和北非、中东等油气高产地区,已在世界范围内实施超过3800井次,取得良好增产效果。该工艺的主要目标是在人工裂缝内部造出稳定而敞开的油气流动网络通道,显著提高人工裂缝的导流能力,消除由于残渣堵塞、支撑剂嵌入等引起的导流能力损失,从而减小井筒附近的压降漏斗效应,提高压裂改造效果。通过综合多簇射孔、支撑剂段塞注入和拌注纤维等工艺技术,实现了支撑剂在裂缝内非均匀铺砂;经过优化研究,使高速通道保持长期有效。该工艺可提高铺砂效果、减少压裂材料使用量,增加返排率,保持裂缝的清洁,并能有效减少施工中砂堵的风险,其适应性广,可用于砂岩、碳酸盐岩及页岩等各种油气藏。为解决国内低渗透油气藏压后普遍存在的返排困难和裂缝伤害等问题,提供了一种可行的技术方法。

纤维网络加砂压裂技术研究及其在川西低渗透致密气藏的应用

纤维网络加砂压裂技术是为川西低渗透致密气藏实现低伤害压裂配套的一项新技术,其作用在于优化支撑剂在裂缝中的铺置形态,提高有效支撑缝长,降低压裂液残渣伤害,配合液体快速返排,降低水锁效应,防止支撑剂回流。在纤维携砂机理的基础上,通过室内纤维优选评价实验和纤维网络加砂压裂工艺研究,结合现场试验,形成了以改善支撑剂铺砂剖面、提高有效缝长为目的,强化高效快速返排效果的纤维网络加砂压裂技术,并研制了不可降解和可降解的2类高效纤维。川西地区A气藏的DS101井于2009年4月实施了纤维网络加砂压裂工艺,压裂后测试天然气无阻流量达9.76×104m3/d,是A气藏平均水平的3倍。2009—2010年,纤维网络加砂压裂技术已在B气藏成功应用4井次,平均单井天然气无阻流量为1.99×104m3/d,是B气藏平均水平的2.1倍。现场实践证实,针对川西低渗透致密气藏,纤维网络加砂压裂技术具有良好的适应性和推广应用价值。

川西须家河组裂缝性储层保护堵漏技术研究

川西须家河组的勘探开发实践表明,裂缝的发育程度对于单井能否建产及产能大小起着至关重要的作用。通过研究形成了堵漏方案设计软件,从井漏裂缝宽度计算和堵漏钻井液配方设计2个方面对现行的高酸溶堵漏技术进行了优化和完善。现场试验表明,经软件设计的堵漏配方堵漏成功率高、漏失量小,显著降低了裂缝性储层中的漏失性伤害,对于类似的裂缝性储层保护具有借鉴意义。

X10-3水平井分段压裂优化技术研究

X10-3水平井具有埋藏深、笼统全相位射开井段长、原油黏度高、水平井筒与油藏最大地应力方向不完全平行的特点。压裂改造时存在吸液孔数多、裂缝扭曲复杂、多裂缝发育、压裂液滤失严重、压裂液返排及生产时原油流动困难的问题。基于裂缝形态预测、储层地质精细划分、压裂水平井裂缝参数优选、投球分段压裂和施工压力预测等技术,形成了一套适合水平井长射孔段的低成本综合优化设计方法和分段压裂技术;通过采用大排量、高黏度前置液造缝,使用粉陶打磨孔眼和降滤失,优化压裂液性能,采用低密度支撑剂等手段,保证了施工的顺利实施。测试结果表明,压裂改造形成了4批次裂缝,产液量从压前抽汲9.7 m3.d-1变为自喷产液量20 m3.d-1,获得了良好的增产效果。

低渗透气藏低压低产气井解水锁技术研究及应用

川西中浅层低渗透致密砂岩气藏储层物性差,含水饱和度高,气井产能较低,普遍存在水锁伤害,严重影响了采气中后期气井的正常生产。以室内实验为手段,研究了水锁伤害程度,定量分析了解水锁剂对天然气渗流的改善作用。研究结果表明,低渗透致密砂岩气井采气中后期近井储层积液会引起严重的水锁伤害,影响了天然气在储层中的渗流能力,解水锁剂可降低近井储层的含水饱和度,改善岩心渗透率,降低储层中天然气启动压差。解水锁剂HY在A井现场试验后,该井在油压和套压变化不大的情况下,5个月累积增产气量为24×10~4m^3,单井增加经济效益为19×10~4元。