胜利油田钻井工艺研究院气体钻井技术的理论研究及应用进展

气体钻井极大的提高机械钻速,减少投入成本。综述了国内钻井技术理论研究及应用的最新进展,包括以下几方面的内容:分析了井壁稳定性的影响因素和规律;在考虑各种因素影响的基础上修正了最佳注气量;录井作业采用新技术提高录井效率;用实体三维模型直观分析了井斜规律,研究了井底和井周岩石受力状态;应着力于开发适应各种条件的空气锤设备并推广应用。

HPS/CMC复合钻井液流变性和触变性研究

羧甲基纤维素钠盐(CMC)作为降滤失剂和降失水剂被广泛应用于钻井工业中。将CMC和羟丙基淀粉(HPS)复合成混合钻井液体系,通过改变HPS和CMC的复合比例和体系的温度,测试出复合钻井液体系的流变参数——表观黏度(AV)、塑性黏度(PV)和动切力(YP),并应用幂律模式方程对相关实验数据进行回归拟合,以此分析HPS/CMC复合钻井液体系的流变性和触变性。通过实验分析得出,CMC的增黏效果比HPS强,随着复合钻井液体系中CMC含量的增加,复合钻井液体系的稠度变大,AV、PV、YP均增大。随着每种钻井液体系测试温度的升高,HPS钻井液体系的触变性降低,CMC钻井液体系的触变性增大,而HPS/CMC复合钻井液体系的触变性略有下降。HPS/CMC复合钻井液体系的触变性随HPS和CMC复合比的变化没有呈现出明显的变化趋势。

基于电阻式应变片的近钻头工程参数测量技术研究

近钻头工程参数的随钻测量对安全、高效钻井具有重要意义。在分析近钻头处钻铤的受力与运动形式基础上,基于钻铤应力与应变的关系,建立了钻压、扭矩、弯矩等井下工程参数的测量模型与实验模型。通过传感器的优化布局,测量模型较好地解决了三个被测参数之间的耦合问题,实验模型给出了相对准确的测量结果和合理可行的井下工程参数测量解决方案。最后,分析讨论了测量装置的温度补偿、测量模型简化等问题,为近钻头工程参数随钻测量装置的研制奠定了基础。

超临界二氧化碳旋转射流破岩试验研究

超临界二氧化碳旋转射流破岩钻井技术可以在保护油气层的同时提高勘探开发效率,依据石油钻完井的特点和超临界二氧化碳流体的特性,研制了超临界二氧化碳射流破岩试验系统,并开展了超临界二氧化碳切向注入式旋转射流破岩试验.相比高压水射流,超临界二氧化碳射流破岩效果更好,切向注入孔沿喷嘴内腔轴线非对称排列时的射流破岩效果优于对称排列,本试验条件下最佳切向注入口为3个,最佳喷距为两倍喷嘴直径,射流压力和井底环境温度越高,岩石强度越低,射流的破岩效果越好.研究结果为超临界二氧化碳在非常规油气钻井中应用提供了依据.

纤维-自修复水泥改善固井质量研究

针对常规水泥环固化初期会产生体积收缩、刚性太强易受到射孔、压裂等施工破坏而产生微裂缝的问题,研制了一种纤维-自修复水泥浆体系,并对其性能进行了研究。实验结果表明,该水泥浆体系兼具纤维水泥和自修复水泥的优点,可通过"拖曳效应"和"微膨胀效应"有效改善固井质量。

双通道钻杆反循环钻井方法在深水钻井中应用的可行性探讨

以陆地双通道钻杆反循环钻井技术为基础,结合深水钻井工艺特点,设计了深水双通道钻杆反循环钻井工艺流程及关键设备;计算分析了双通道钻杆反循环钻井方法应用于深水钻井中的优势,探讨了该方法应用于深水钻井所面临的技术难题,并提出了解决措施。这些研究成果对双通道钻杆反循环钻井方法应用于深水钻井具有借鉴意义。

三维可视化技术在钻井工程中的应用

应用三维可视化技术对地下地质环境和钻井状态进行了三维描述,对常见的多边形建模构造、参数化曲面构造及细分曲面构造等方法进行了分析。以改进的细分曲面构造方法为基础,利用OpenGL开发语言建立了真实世界中复杂物体的构造和显示方法,形成了描述钻井工程中断层、地层(油、气、水层)、地震体、地震层速度垂直剖面等各类地下模型,同时构建了井轨迹(设计轨道、实钻轨迹、预测轨道)、井靶点、测井及录井曲线的三维显示模型,实现了实时显示、分析和解释MWD数据和钻井作业数据的操作。

自愈合水泥在浅海固井中的应用研究

针对浅海固井的实际情况,研究了自愈合水泥的自愈合性能。实验利用模拟海水配浆,并测试了水泥石试件在模拟海水、原油、不同温度养护下的抗压强度的恢复情况及其渗透率的下降情况。实验结果表明,在50℃、70℃养护温度下,模拟海水养护中的水泥石试件抗压强度恢复和渗透率的下降均超过了100%;在原油养护下的水泥石试件抗压强度恢复和渗透率的下降均达到了90%以上。

裂缝性凝析气藏循环注气数学模型研究及应用

裂缝性凝析气藏油气渗流机理与常规凝析气藏不同,在循环注气开发过程中将表现出不同的开采特征,因而如何准确地描述裂缝性凝析气藏循环注气过程中“裂缝—岩块”质量交换机理和岩块中的驱替效率,对于高效开发裂缝性凝析气藏具有一定的指导意义。文章利用多相多组分渗流理论,首次建立了考虑裂缝油气毛管力影响的裂缝性凝析气藏循环注气数学模型,利用该模型研究了裂缝性凝析气藏循环注气特征。结果表明,在利用气体驱替凝析油的过程中,毛管力表现出阻力作用;裂缝性凝析气藏循环注气开发时,凝析油采收率随注采比增加呈现先增后降的变化趋势,这与常规凝析气藏循环注气开发凝析油采收率变化趋势相异;采用较低的注采比更有利于提高裂缝性凝析气藏开发效果。

新型胶乳的合成及其在实心低密度水泥中的应用研究

长封固井段和低压易漏井段等复杂井段通常利用低密度水泥浆进行固井,西南石油大学与胜利油田钻井工艺研究院合作开发的实心低密度水泥浆体系,具有密度稳定、早期强度高和成本较低等优点,但存在失水量偏大和胶结能力较低的问题。采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸正丁酯三元共聚,制得一种新型胶乳,并应用于实心低密度水泥中。实验结果表明,失水量降低20%,有效减少体积收缩,提高胶结强度30%以上。SEM结果显示,水泥石结构致密,质量较好。

固井自修复水泥性能评价方法研究

作为一种智能水泥基材料,固井自修复水泥自修复性能的评价大多参考建筑业自愈合混凝土的评价方法,结合油井水泥试验方法执行。通过文献调研和研究,分析了自愈合混凝土和固井自修复水泥的差异,设计了一套新的评价方法,并对该方法的完善进行了展望。

海上平台采油工艺设计浅析

文章通过实例,简要阐述了滩海、浅海、深海三种开发模式的特点、主要工艺及其适用性。指出各自存在的问题,并提出相应的建议,为海上勘探开发提供借鉴。

新型实心低密度水泥研究

利用经表面改性的原料合成了一种新的实心减轻剂DJ-2,并通过优化降失水剂,增强了失水控制。结果表明,实心低密度水泥浆密度稳定,失水量降低,实心低密度水泥石抗压强度和抗折强度分别较漂珠低密度水泥石高20%和11%(75℃,72 h)。

天然气水合物注热开采数学模型

根据热力学第一定律及天然气水合物分解机理,在合理假设基础上,建立了包括物质守恒方程、能量守恒方程、分解动力学方程及辅助方程的天然气水合物注热开采数学模型。对数学模型进行差分处理得到差分方程组,采用隐式求解压力、显式求解饱和度(IMPES)的方法,考虑天然气水合物分解的压力、温度平衡条件,对模型进行求解,据此编制了数值模拟器。数值模拟器很好地拟合了注热开采实验的产气速率和温度分布,验证了数学模型的有效性。数值模拟及注热开采实验分析表明,天然气水合物注热开采可分为自由气释放、水合物分解及边界效应3个阶段,水合物分解存在分解前缘,注入端一侧水合物大部分已经分解,出口端一侧水合物分解较少,饱和度较高。

新型高温缓凝剂WHJ在深井固井中的应用

缓凝剂对于保证水泥浆在高温下的流变性是不可缺少的,但目前国内自主开发的高温缓凝剂使用温度均低于180℃。为了确保深井高温条件下固井施工的顺利进行,以含磷化合物为主要原料研制出了高分子油井水泥缓凝剂WHJ。该缓凝剂中含有多种易被水泥颗粒吸附、抑制水泥水化能力强的基团,分子与水泥颗粒之间的作用力大,另外缓凝剂分子量大,在高温下的脱附能力差,高温下缓凝性能优良。现场应用结果表明,缓凝剂WHJ在高温下具有良好的抑制水泥水化的能力,具有广阔的推广应用前景。

水平井水泥石力学性能的实验评价

为了提高水平井固井质量,需要对水平井水泥石进行科学而准确的评价,从而为有效改善水平井水泥浆性能提供更加可靠的理论依据。通过模拟水平井实际环境条件,对水平井固井常用的两种水泥浆体系进行了性能测试评价,得出其常规性能(析水、流动度、稠化时间等)虽满足固井施工要求,但水平段水泥环的水泥石力学性能表现出整体非均匀性的认识:水泥石胶结强度及弹性模量上部分较下部分小;水泥石泊松比上部分较下部分大,下部分水泥石的弹塑性形变能力较上部分弱;扫描电镜清楚观察到水平段水泥环的上部分疏松多孔,针状物质为纤维,下部分致密、严实。该实验成果为有效解决水平井固井质量问题提供了科学依据。

天然气水合物储层物理模型

通过不同成矿模式下海底天然气水合物储层微结构的研究,分析了水合物储层各种微结构的特点,建立了接触胶结模式、颗粒包裹模式、骨架颗粒支撑模式、孔隙填充模式和掺杂模式等5种均质储层的微结构物理模型,定量分析了储层波速和泊松比随水合物饱和度的变化关系,得到了不同微结构下水合物储层力学性质的变化规律,并分析了各种微结构的力学机理。根据所建物理模型对不同成矿模式下水合物储层的微结构进行声波诊断和泊松比诊断,并通过模拟储层和真实储层的资料数据对以上诊断模式进行了验证。

双重强化界面胶结强度技术

通过使用含有大量活性颗粒的LQ冲洗液配合CW自愈合水泥浆体系,利用活性颗粒的"楔合效应"与自愈合水泥的"微膨效应"起到双重强化界面胶结强度的效果,并利用环境扫描电镜、原子力显微镜等现代分析手段,对其作用效果进行了微观分析。得到了LQ冲洗液配方为:水+0.5%HEC+1%KZ-1+2%GF-1+2%JM-1+7%硼酸+1.5%JFC-1。实验结果表明,冲洗液的流变性能良好,对三磺钻井液的冲洗效率达到了82%,并且在110℃老化后仍能保持较好的流变性能,并可提高界面胶结强度50%以上。

数字信号处理器在随钻声波测井仪中的应用

随钻声波测井仪器由于受到系统传输速率的限制,无法传输大批量的数据和控制命令,井下仪器基本无法由地面程序或者人工进行实时干预。介绍了以数字信号处理器(DSP)为核心的随钻声波测井仪器设计方法。它可以实现井下仪器的声波发射、接收通道控制、数据采集、存储等控制时序,并由DSP对采集到的多通道波形数据进行处理得到时差。采集到的大批量波形数据和实时处理结果由DSP存储到FLASH存储器中。初步测试结果表明,以DSP为核心的井下控制器能够较好地满足随钻声波测井仪器在控制和数据处理等方面的要求。

页岩气开发现状及成功开发页岩气的关键因素

介绍页岩气的性质、特点、全球分布情况以及国内外勘探开发现状,世界范围内,泥、页岩约占全部沉积岩的60%,页岩气资源前景巨大。全球页岩气资源量为456.24×1012m3,主要分布在北美、中亚和中国、拉美、中东、北非以及前苏联地区等。我国页岩气可采资源量约为26×1012m3,与美国大致相当。在目前的经济技术条件下,页岩气是天然气工业化勘探的重要领域和目标。北美油气生产商把页岩气藏作为重要天然气开发目标,并且取得了巨大成功。通过对北美页岩气藏的深入研究并系统总结其勘探开发历史与成功经验,认为其有效勘探开发的关键在于有政策引导和水平井、水力压裂等先进钻、完井技术的成功应用。我国页岩气资源潜力很大,但我国对页岩气的研究与勘探开发尚处于探索阶段。从勘探技术、钻井技术、开发技术和政策支持四方面论述了页岩气开发的难点和技术对策,提出了国内页岩气成功开发的工作思路,对国内开展相关技术的研究有一定的指导意义。