页岩气地层纳微米孔隙结构特征及封堵实验评价

目前水平井段井壁失稳是制约页岩气资源钻探开发进程的主要技术难题之一。针对上述技术难题,采用低压氮气吸附与高压压汞实验,分析了硬脆性页岩的微纳米孔隙结构特征,探讨了微纳米孔隙结构特征对页岩气地层井壁稳定性的影响。利用压力传递实验,开展了页岩微纳米尺度裂缝封堵评价实验。研究表明,页岩气地层的井壁失稳与其自身的微纳米孔隙结构特征具有密切关系,微纳米尺度裂缝发育是导致页岩气地层井壁失稳的内在主要因素;在此基础上,提出了页岩气协同稳定井壁钻井液技术对策,其中强化封堵页岩微纳米尺度裂缝是解决页岩气地层井壁失稳的关键技术措施。进一步优选了新型微纳米封堵剂,其粒径在80~200 nm之间呈"单峰"分布,能够有效封堵页岩微纳米尺度裂缝,阻缓压力传递与滤液侵入,增强裂缝性页岩井壁稳定性。

自适应调流控水技术研究与试验

针对常规调流控水技术控水针对性差、有效期短,局部层位被底水突破后调流控水效果差、易导致储层的二次伤害等问题,研究了自适应调流控水技术。该技术的关键是自适应调流控水装置及精密滤砂网控水筛管。自适应调流控水装置具有“主动式”调流控水功能,能够根据多控制层位产液的变化自动调整所产生的附加阻力,遇油低摩阻,遇水高摩阻,实现低成本的智能完井;精密滤砂网控水筛管采用6层结构精密滤砂网设计,基管筛网内部留有4~5 mm的过流通道,满足调流控水井内流体横向入流要求,也可对进入井筒内的流体进行深度过滤。现场试验结果表明:应用自适应调流控水技术后水平井日产油量提高了近3倍,延长低含水采油期300 d以上;可有针对性地抑制出水层位的生产,促进产油段的生产,取得了较好的控水增油效果。自适应调流控水技术能在一定程度上解决常规调流控水完井技术存在的控水针对性差的问题,满足调流控水长期性、可靠性以及生产后期阻水采油的技术要求。

水溶性高分子材料在油气田压裂中的应用研究进展

以我国油气田压裂所用的暂堵球、暂堵剂等2大类产品为主线,系统总结了不同工艺及配方合成的暂堵产品的暂堵机理、性能特点及应用现状,阐述了各产品的溶解特性,结合油气田绿色环保开发需求提出了现有水溶性暂堵球、暂堵剂存在的问题,并对暂堵产品未来的发展方向进行了展望。

顺北超深窄间隙固井技术应用

顺北区块超深窄间隙固井面临高温、井筒内压高交变以及高压盐水层等复杂工况,水泥环长效密封性难以保证。基于顺北12.7 mm窄间隙固井工况,采用自主研制的窄间隙水泥环密封完整性评价装置,研究了水泥石密封失效机理,结果表明:加压养护的低弹性模量水泥石较常规水泥石具有更好的密封性能。在此基础上,通过优选弹性材料及配套外加剂,研制了增韧水泥浆体系,弹性模量可低至6.8 GPa、抗压强度可达22.7 MPa。进一步通过优化固井综合措施,形成了提高超深窄间隙井筒完整性的固井配套技术。基于该技术,现场应用1井次,固井质量优质,未发生水窜。研究成果对于超深井窄间隙固井具有重要借鉴意义,可有效推进顺北区块的长效、安全、高效开发。

随钻声波相控发射声系研究

国内随钻声波测井仪器的研究尚有一些关键技术问题需要解决,声系结构及其激励电路是随钻声波测井的关键技术之一。针对该技术问题,提出了一种可相控的阵列式声系设计方案,并设计了一种多通道换能器激励电路,激励信号的延迟时间和脉冲宽度可以精确控制。经过系统调试后,在实验室水池中进行了声场测试。研究结果表明,采用相控阵技术可以提高发射声系换能器激发能量,还可以在轴向上控制辐射声束偏转方向,使其具有一定方位分辨能力。研究结果为随钻声波测井仪器的研制提供了技术参考。

随钻核磁共振测井探测器构建方法研究

随钻核磁共振测井技术在钻井过程中实时获得油气藏的地球物理信息,钻井条件下的恶劣环境对随钻核磁共振测井探测器的设计和实现提出挑战。本文探讨了随钻核磁共振探测器设计的基础工程和科学问题,基于井下条件和核磁共振测量的特殊性研究探测器构建方法。采用居中式测量、旋转对称低梯度静磁场、单一工作频率、适中探测深度、中等敏感区高度等构建适于标准钻铤的探测器实用结构。主磁体基于经典“inside-out”组合,引入聚焦磁体改善敏感区形状,利用2D和3D有限元方法仿真模拟电磁场分布,研究得到共振频率、静磁场梯度和敏感区等探测特性。磁体组合产生的静磁场旋转对称、梯度中等,有利于降低仪器轴向和径向对测量的影响。收发线圈由多匝铜带绕螺线管构成,产生轴对称的射频场,推导调谐和匹配计算方法得到谐振快速调节图版,将样机天线阻抗调谐与谱仪系统匹配提高发射效率。在实验室搭建了全尺寸随钻核磁共振测井探测器,利用自研电路系统联调验证方案。开展了多等待时间和多回波间隔的回波串采集实验,利用正则化拉普拉斯逆变换得到单相流体样品的横向弛豫时间分布。实验结果表明,核磁共振回波串信号信噪比良好,横向弛豫时间分布呈单峰分布并与期望值一致,验证了探测器构建方法和方案设计。

掺矿渣复合水泥基材料硬化浆体中Ca(OH)2含量的变化规律

采用热重法测试了不同矿渣掺量复合水泥基材料硬化浆体至2a时各龄期的Ca(OH)_2含量,并计算相对于复合水泥基材料中水泥质量分数的Ca(OH)_2含量,形成掺矿渣复合水泥基材料硬化浆体中Ca(OH)_2含量变化规律。研究结果认为矿渣早期反应消耗部分Ca(OH)_2,而后期不再消耗Ca(OH)_2,矿渣反应不同阶段对Ca(OH)_2的消耗是不一致的。因此不能根据早期矿渣反应消耗Ca(OH)_2的量来预估长龄期时掺矿渣复合水泥基材料中Ca(OH)_2的含量。

一种油基钻井液用支化型流型调节剂及其应用

针对油基钻井液结构力提升困难的问题,合成了一种支化型流型调节剂ASA。该流型调节剂在矿物油中能有效地提升钻井液的动切力、初切和终切值。以此为基础,研制了一套高切力、低油水比的油基钻井液,其油水比可低至70∶30,动塑比可达0.3~0.5Pa/(mPa·s),体系抗高温达到200℃,密度适用范围为1.0~2.1g/cm3。现场应用表明,高切力低油水比油基钻井液体系具有很强的抑制页岩水化和稳定井壁的性能,防塌效果显著,流变性能好,结构力强,易于携砂携岩和井眼清洁,能很好地满足超长水平段页岩气井的安全施工需求。

气体钻井钻柱拉应力对纵波特性的影响

为分析气体钻井钻柱中拉应力对纵波传播特性的影响,提升声信号传输质量及距离,采用声弹理论建立了应力-纵波波速分析模型,对波速随拉应力的变化规律进行了分析,并利用研制的试验装置测试了纵波波速及频谱特性随拉应力的变化规律。研究结果表明:拉应力是钻柱中纵波特性的重要限制因素,波速随拉应力增加呈线性减小,实际钻柱中的声-应力系数需进行标定;随拉应力增大,频谱低频与中频段表现出通带发生偏移、带宽变窄、幅值降低及衰减为阻带的不利变化,高频段通阻带特性相互转变尤为明显。所得结果可用来指导气体钻井钻柱中声载波参数优选及系统结构设计,从而降低拉应力对钻柱中声信号的不利影响。

可相控声波高压激励系统设计

针对随钻声波具有方位性的可相控声系结构研究的迫切需求,提出了一种可相控激励声波高压激励系统设计方案。系统采用CPLD作为逻辑控制器,可以实现多通道单独激励,产生高达千伏以上的高压激励脉冲,并且对通道间激励延迟时间和脉冲宽度可以精确控制,可调节范围达200μs。可以根据换能器主频和声束偏转角度来合理选择高压激励信号工作参数,本文研究能很好地满足科研及实际应用需求。