塔河油田注气井井筒氧腐蚀机理研究

塔河油田缝洞型油藏采用氮气驱可有效提高剩余油的采出程度,但注入的氮气中含2%~5%的氧气,使得井筒腐蚀严重。采用失重法、EIS极化曲线法和电化学阻抗法研究了塔河油田在注氮气提高采收率条件下的氧腐蚀特点,得到了腐蚀速率、腐蚀阻抗谱和腐蚀动力学曲线。研究表明,腐蚀速率随着温度和压力的增加而增加,腐蚀速率在井深2 500 m处达到了0.446 mm/a;注气柱塞泵下入井深1 818 m时,泵经过117 h工作后已经被腐蚀产物全充满,这与现场的检泵周期基本吻合。据此建议塔河油田注气抽油泵下入深度应不超过2 500 m;注气井筒在焖井过程中应加入除氧剂,并可以考虑用稀油代替水作为顶替液。

新疆七中区块克下组油藏地应力场分布特征研究

新疆七中区块克下组油藏四周被断裂带切割,中部油藏泥岩隔夹层发育,区域地应力分布复杂,分层压裂实施难度较大。为了明确区域地应力分布,首先建立岩性图版,针对不同岩性地层建立不同的动静态岩石力学参数转换模型,采用现场小型压裂测试和岩心力学实验计算构造应力系数,分析了151口单井地应力剖面;然后通过测井、分层资料和地震数据开展地层精细划分和三维地质体建模,最终采用克里金插值获取该区域的三维地应力场。分析结果与现场微地震监测和交叉偶极子声波测井数据对比良好。三维地应力场主应力得出克下组油藏大多层位压裂时主要呈现水平缝;层间应力差(0.7~5 MPa)和水平应力差(0.4~5 MPa)得出油藏垂直裂缝区域较难穿透隔夹层。

W30B组油藏精准压裂改造技术研究与应用

W30B组油藏为构造岩性控制的边水油藏,井网加密后采用五点法注水开发,投产压裂的主要目的为解除近井地带污染问题。在充分认识该油藏地质特征情况下,分析各种压裂工艺适应性并精准优化施工参数,形成了一整套精准压裂改造工艺技术,实现了在有效控制裂缝高度同时,最大限度提高各小层数动用程度等实际需求,提高了该区块的有效动用程度与油藏开发效益。

SAGD井微压裂储层渗透率变化规律研究

对超稠油SAGD井储层进行微压裂能够快速建立上下水平井连通,提高启动效率。为了掌握微压裂储层渗透率演变规律及评价微压裂效果,通过实验获取了新疆风城不同物性油砂储层的孔渗参数,研究了油砂的孔隙体积、各向异性及温度对渗透率的影响。实验结果表明,无论是原位还是剪切扩容后的状态,风城陆相油砂的绝对渗透率及水的有效渗透率随孔隙度或体应变的变化均遵从Kozeny Carman或Kozeny Poiseuille方程;同时,该油砂绝对渗透率为水平方向大于垂直方向,而水的有效渗透率则为垂直方向大于水平方向。同时,微压裂的注液温度对水的有效渗透率的影响可以忽略。在此基础上从机理出发探讨了微压裂和注蒸汽循环阶段的渗流差异,进一步运用有限元模拟手段,通过案例计算证实了微压裂模拟过程应采用水的有效渗透率。

基于有限体积法的致密油储层数字岩心中流动与传热研究

以新疆吉木萨尔致密油储层岩心为研究对象,利用Micro-CT扫描技术并结合先进的图像处理技术建立了具有真实孔隙结构特征的三维数字岩心及孔隙网络模型,统计获取了孔隙与喉道体积及等效直径等特征参数的分布。利用基于有限体积法(FVM)的计算流体力学(CFD)软件ANSYS FLUENT完成了三维数字岩心的渗流模拟并计算获得了岩心内部速度场与温度场的分布情况,得到了复杂孔隙空间不同流动方向的绝对渗透率大小。其微观流场计算结果显示岩心内部存在汇流通道,汇流通道的尺度对岩心不同方向的渗透率具有重要影响。所提供的方法为研究致密储层内的复杂流动与传热问题的研究提供了一种途径。

近绝热条件下稠油低温氧化热效应研究

运用实验室自主研发的高温高压热跟踪补偿仪器开展了吉七稠油在近绝热条件下的低温氧化实验,分析了初期温度、石英砂、岩屑和介质比表面对油样低温氧化热释放的影响。实验结果表明:温度是影响原油低温氧化放热的重要因素,随着初期温度的增加,耗氧能力显著增加,氧化放热量增加,系统压力降低。在初期温度为160℃时,前26 h内温度升高10.7℃,系统压力降低2.26 MPa,产出气中氧气体积分数仅为2.5%,这表现出稠油明显的低温氧化热效应。介质比表面的增加与石英砂和岩屑的加入均能有效促进油样低温氧化热效应,但介质比表面效应对稠油低温氧化放热的贡献较小。

基于真三轴实验研究超稠油储集层压裂裂缝扩展规律

针对新疆风城油田超稠油储集层蒸汽辅助重力泄油(SAGD)开采注汽量大、预热周期长、产量低、局部资源无法开采的问题,基于超稠油储集层及夹层的岩石力学和孔渗特征,考虑压裂液排量、黏度、射孔密度和起裂位置的影响,开展真三轴水力压裂与CT扫描实验,研究在储集层和夹层中压裂微裂缝和宏观裂缝的扩展规律。实验发现,在超稠油储集层中压裂仅造成微裂缝发育,且微裂缝无法突破夹层;在夹层中压裂,施工排量越高(大于0.6 m^3/min),黏度越小,越易在夹层中形成宏观线性裂缝,且穿层至储集层中的裂缝延伸距离增加,增加射孔密度,可在储集层-夹层互层中形成复杂的宏观线性裂缝网络。研究结果可为超稠油储集层压裂准确选层及夹层改造的施工参数优化提供指导。

呼图壁储气库勺型水平井钻井关键技术

呼图壁储气库受地面条件限制,为有效动用井口下方优质储气层,采用勺型水平井钻井技术,增大水平段长度和储层接触面积,有效提高单井注采能力。勺型水平井由于井眼轨迹及钻具受力复杂,钻井摩阻、扭矩较大,且呼图壁地区反向大尺寸井眼造斜,给水平井井壁稳定性、井眼轨迹控制、降摩减阻及钻井提速等带来了更大的难度。通过井壁稳定性分析,确定最大水平主应力方向为23°,沿最大水平主应力方向钻进井眼最稳定;通过优选钻井液体系、优化通井钻具组合、降摩减阻等措施,确保了反向造斜段套管的安全下入;通过井眼轨迹优化、“一趟钻”PDC钻头及旋转导向技术,实现了四开一趟钻,保证了呼图壁勺型水平井7#的顺利实施,水平段长度较同时期相邻水平井增加了245 m,平均机械钻速提高了9.6%,钻井周期缩短了3.0%。呼图壁储气库勺型水平井的成功实施,为呼图壁储气库高效开发提供强有力的技术保障,也为国内各油气藏型储气库建设提供了借鉴。

准噶尔盆地车排子火山岩地层防漏堵漏技术

准噶尔盆地车排子区块的裂缝形态复杂,石炭系地层较为发育的裂缝造成地层易塌易漏,一次性堵漏成功率较低。在充分考虑车排子火山岩地层工程地质特征的基础上,开展防漏堵漏体系的研究。室内将广覆盖高效防漏堵漏剂(Heseal)、粒状纤维(FiBall)和复合纳米材料(Namaterial)加入现场钻井液中制得堵漏浆,研究了堵漏浆对砂床和裂缝的封堵效果,采用模拟转向和返吐的方式评价堵漏浆在不规则地层裂缝中的转向封堵能力和返吐趋势。结果表明,Heseal、FiBall和Namaterial的最佳复配比为6∶3∶1。3种堵漏材料对现场钻井液流变性和滤失性的影响较小。堵漏浆对砂床与裂缝的封堵效果及转向性能较好,防漏堵漏效果良好,满足车排子地区复杂裂缝形态下的防漏堵漏要求。

不同驱替液水化膨胀泥岩层对套管载荷的影响

泥岩具有极强吸水性能,泥岩水化膨胀将会使套管服役环境恶化,降低套管使用寿命。为研究不同驱替液水化泥岩层后对套管服役的影响,首先针对目的区块泥岩进行组分、水化膨胀及力学实验,并在此基础上建立不同水化膨胀工况泥岩层的有限元模型,分析泥岩层水化膨胀对套管外挤载荷和套管应力变形影响。研究结果表明:泥岩层理发育,吸水后岩石易分散,聚合物化学液对泥岩水化作用相对更弱;泥岩水化后岩石强度降低,纯水和聚合物化学液浸泡后岩石强度分别降低为原样的1/20~1/15和1/3~1/2;泥岩水化膨胀增加了水化岩层段的套管外挤载荷和套管应力,与注纯水相比,注化学液可以降低套管外挤载荷和应力水平,对保护套管和延长套管使用寿命更加有利。

SAGD井挤液预处理储层扩容效果预测

新疆风城陆相超稠油油藏黏度高、非均质性强,SAGD开发普遍预热周期长。在注蒸汽预热前对储层挤液扩容可有效缩短预热周期,降低经济和环保成本。为了优化设计挤液方案,首先需要预测储层的挤液扩容效果。基于前期岩石力学实验结果,采用Drucker-Prager本构模型,针对风城油田重1区某SAGD井的挤液过程进行了流固耦合有限元分析,获取挤液后的地层孔隙压力、孔隙度、垂向应变、米泽斯应力和等效塑性应变的分布。研究发现,压差导致注入液向储层纵深渗流,储层产生垂向抬升,地层孔隙压力和孔隙度均呈以注采井为长轴的半椭圆状分布。储层以孔隙弹性的张性扩容为主,导致塑性体应变的剪胀仅发生在紧贴筛管处。研究成果不仅能为优化挤液方案提供理论指导,还能为预热和生产阶段的油藏数值模拟提供扩容后的地质力学参数。

玛湖致密砂砾岩油藏纳米排驱滑溜水体系

玛湖油田致密砂砾岩油藏压裂液减阻剂为阴离子聚合物,易于与高矿化度配制水和压裂液添加剂中的有机或者无机阳离子发生反应而形成沉淀,堵塞致密砂砾岩孔隙,造成近井地带压力异常升高,不利于压裂裂缝的进一步延伸。为了实现储层保护、促进裂缝扩展,研究提出了一套具有原位驱油功能的纳米排驱滑溜水体系,结合室内环路摩阻测试和表界面张力测试实验,确定了该体系中各个组成部分的添加比例,并依据玛湖油田现场实验数据和实验材料,对整个纳米排驱剂体系的持续抗剪切能力、耐盐能力、溶解能力和洗油能力进行评价。结果表明,所研发的纳米排驱滑溜水体系在1.2×104 s-1剪切速率下,减阻率为78.92%,且在该剪切速率下,利用玛湖油田不同矿化度配制水所配制的纳米排驱滑溜水体系剪切20 min减阻率依旧保持在73%以上,同时通过使用索氏提取装置测定纳米排驱滑溜水体系对玛湖油田油砂的洗油能力为93.3%。初步筛选出一套适用于玛湖油田砂砾岩油藏的纳米排驱滑溜水体系。

黏度对垂直上升管段塞流流动规律的影响

为研究在不同黏度的条件下的垂直管段塞流流动特性,进行了实验和数值模拟研究,对不同黏度下的截面压力、含液率、压差波动信号及压降值进行分析。结果表明:液相黏度的增大使气塞长度减小,并缩短至7.5~9倍的管径,段塞周期缩短,管道截面压力和压差波动会随之加快,平均持液率也逐渐增大,Mukherjee-Brill模型无法准确预测高黏油气流动的持液率,VOF(volume of fluent model)模型的持液率计算精度较高。液相黏度的变化对段塞流压降有一定影响,实验和模拟计算中都出现了负摩阻压降现象,总压降随着黏度增大而增大;Beggs-Brill模型的压降计算精度随着黏度的增加而降低,Hagedorn-Brown模型和VOF模型对压降的预测效果较好,误差低于15%,可见优于其他模型。

多相流管道声波泄漏检测技术

目前,油气混输系统中多相流技术的工程应用日益增多,而多相流管道的安全问题相比单相介质管道复杂很多。基于声波传感技术具有频率范围宽、传播距离长、易识别等优点,将声波传感技术应用于多相流介质两相流管道。通过泄漏前后动态压力信号最大均值和最大均方值波动值变化,判断流型、流量、泄漏方位、泄漏孔径这几种因素变化对泄漏信号的影响。通过理论分析建立了分层光滑流、分层波浪流、段塞流稳定流动过程中动态压力波动幅值与气液流量关系模型,用于确定各流型下稳定流动背景噪声幅值波动,为气液两相流管道泄漏声波检测技术的实现奠定了基础。