川中地区沙溪庙组致密砂岩含气性测井评价技术

四川盆地川中地区沙溪庙组砂体具有延伸范围大、纵向发育多的特征,展示出良好的致密气勘探潜力。测井技术在区域油气勘探开发的全过程发挥着重要的作用。由于纵向含气砂组较多、岩性多样、孔隙结构复杂、地层压力低,导致测井响应特征复杂;且单一的常规测井对储层含气性评价的局限性较大,储层实际情况与试气结果矛盾,储层气层识别技术有待进一步完善。重点针对沙二段4、6、7、8号主力含气砂组,在储层特征分析的基础上,开展气层测井响应敏感性研究,通过构建常规三孔隙度曲线差值、阵列声波高灵敏度组合流体识别因子、气测指标等多项识别参数,建立了多方法结合的致密砂岩含气性综合判识技术与解释标准。该技术的使用提高了测井解释符合率,为区域单井试气选层、拓展气藏认识提供支撑。

趾端压裂滑套技术分析及启示

趾端压裂滑套技术是近几年发展起来的一种适用于建立深层长水平段页岩气井第一段压裂通道的技术手段,该技术无需连续油管射孔等操作,不受井深及水平段长度限制,只需通过井口加压的方式即可开启滑套,建立第一段压裂/泵送通道,有效解决了国内深层长水平段页岩气井第一段储层改造面临的技术难题。国外北美地区页岩气开发已实现商业化,并形成了一系列页岩气长水平井第一段储层改造技术及配套工具。国内页岩气相关工艺和自主工具研制也取得了很大的进步。通过调研立即开启式、延时开启式、降压开启式等深层长水平井趾端压裂滑套技术,介绍了不同类型趾端压裂滑套工具结构组成、工作原理及技术特点,对目前国内外趾端压裂滑套工具的技术水平和应用现状进行了对比与分析。并结合国内页岩气藏开发需求,指出了延时开启型趾端压裂滑套系列化研究、降压开启型趾端压裂滑套技术攻关及无线智能趾端压裂滑套的先导性研究为今后研究的重点攻关方向。

带压作业三级注脂电缆动密封技术分析研究及应用

三级注脂电缆动密封是带压作业的关键技术,对三级注脂电缆动密封技术进行分析研究,为现场应用提供科学指导和建议。根据宾汉流体圆管层流及偏心圆环层流理论,建立了三种三级注脂电缆动密封系统注脂压力及排量关系式,优选了三级注脂电缆动密封系统,给出了注脂压力及排量计算方法,并进行了现场应用。实践表明,优选的三级注脂系统密封脂消耗最少,文章所述方法的计算结果可指导现场快速设定各级注脂压力,考虑起下电缆和电缆粗细不均的影响,注脂压力实际设置值较理论计算值提高2%~10%,能实现电缆可靠动密封。

川南页岩气体积压裂技术发展与应用

我国四川盆地页岩气资源丰富,经过10余年探索,中国石油在川南地区实现页岩气的规模效益开发,掌握了页岩气勘探开发核心技术,页岩气压裂理论、技术和方法从无到有,从单一到配套,实现了从跟跑到部分领跑的全面进步。2010年至今,川南地区页岩气压裂经历了先导试验、自主研发、系统完善、技术升级4个发展阶段,形成了以体积压裂工艺技术、体积压裂配套技术、压裂裂缝监测与压裂后效果评价技术、工厂化压裂技术为核心的3500m以浅页岩气水平井体积压裂技术体系。研究总结了现阶段页岩气压裂技术进展和应用成效,分析了已有技术的局限性、川南地区压裂难点,提出需要针对不同埋深的页岩储层地质特征开展针对性的压裂理论深化研究与技术攻关,需攻关3500m以浅老区提高采收率、3500m以浅新井提高产量和储量动用程度、3500m以深页岩气提高单井产量及复杂防控等领域,以支撑未来页岩气高效开发。

精细控压压力平衡法固井技术的应用实践

精细控压钻井技术多用于解决同一裸眼油气井段存在多压力系统、窄安全密度窗口地层的安全钻进难题,其尾管固井作业若采用常规方法,在满足小间隙尾管固井顶替效率的前提下,施工过程中必然造成井漏;若采用"正注反打"工艺,固井质量又难以满足后期超深井试油工程的需要。为此,以四川盆地剑阁构造上所钻龙岗70井?114.3 mm尾管固井作业为例,探索精细控压压力平衡法固井技术在多储层、高低压互存、长裸眼段(859 m)中的固井应用。具体做法如下:①采取了确保水泥浆环空充填效率、固井施工全过程压力平衡等针对性的技术措施;②依靠精细控压钻井装置和中心管泵注加重钻井液的方式,精确控制环空压力平衡来降低钻井液密度,实现窄安全密度窗口地层的固井施工全过程井筒压力平稳。现场试验结果表明,该井?114.3 mm尾管固井质量良好,分阶段降密度期间喇叭口无窜流,试压合格。结论认为,该方法能够提高复杂超深气井尾管的固井质量,改善了后期高压气井试油安全作业的井筒条件。

存在井间干扰的页岩气井精细控压技术应用

页岩气井受平台部署模式、开发方式和地质复杂条件的影响,同一平台或邻近平台已压裂井、投产井对待钻井形成“井间干扰”,导致待钻井地层压力系统敏感、安全窗口狭窄.文章以N209H29-12井受邻平台压裂返排井N209 H7-3井“井间干扰”为例,分析常规手段在处理通井、下套管和固井作业期间的施工难题,针对性地提出了精细控压作业方案.现场试验表明,在常规钻井手段无法正常作业情况下,采用精细控压技术,通过确定井筒压力安全密度窗口,进行合理井筒压力控制,仅用8h恢复施工,用时12 d完成通井、起钻、下套管、固井作业,漏失钻井液仅188.9 m3,较前期常规手段减少漏失87.6%,缩短复杂处理时间98.9%,控压固井合格率达85.6%,为解决页岩气井井间干扰复杂处理提供了一条新思路.

基于停泵压力数据的压裂效果评价方法

为实现大规模体积压裂效果评价、提供裂缝及改造区域相关参数,在停泵压力数据反演方法的基础上,考虑大规模体积压裂造成的改造区域与非改造区域的明显差距,首次加入复合油藏来描述改造区域内的水力微裂缝,运用高压流体压缩性及渗流理论,分析压裂后停泵阶段的压力数据变化,获取裂缝半长、裂缝高度、改造区域平均渗透率、改造区域面积等参数。该方法应用于四川省筠连县某多段压裂水平井,进行了第十二段和十三段的压裂效果评价,得到了合理的解释结果,为大规模体积压裂效果评价提供了技术支持。

衬管完井水平井新型布酸技术研究与应用——以安岳气田磨溪构造龙王庙组气藏为例

衬管完井具有泄流面积大、完井成本低等优势,目前成为水平井完井的主要方式之一。衬管完井水平井酸化改造的关键是如何实现水平井段上的均匀布酸,但由于割缝衬管与岩石壁面之间环形空间未真正封隔,常规分段工艺的应用受到限制,致使衬管完井水平井均匀布酸困难。为此,通过理论研究和室内实验评价,形成了衬管完井水平井新型均匀布酸技术:(1)预测水平井段上初始表皮系数分布剖面,明确不同井段损害分布特征;(2)建立水平井段上酸液流量数学模型,模拟计算不同井段暂堵转向净压力值;(3)优化设计不同井段衬管割缝参数,优选转向剂加量,实现井底不同转向净压力;(4)采用数值刻画方法定量表征酸蚀蚓孔形态,优选适合的酸液体系。在安岳气田现场应用8口井,井均增产倍比达1.95,井均增加测试产量67.3×104 m3/d,相比射孔完井,单井节约完井成本900万元,对同类型气藏衬管完井水平井均匀布酸技术具有借鉴意义。

井下粘滑振动强度量化评估方法研究与应用

井下钻具粘滑振动是影响钻头破岩效率,引发钻具失效的主要因素之一。建立井下钻具力学模型,能够量化评价粘滑振动强度、提高钻头破岩效率、降低钻具事故。为此,依据粘滑振动表现特征定义了三种主要类型粘滑振动。在牛顿运动方程的基础上,建立了频率域下,单自由度、有阻尼钻柱受迫粘滑振动预测模型,对描述井下钻柱受力状态更加准确。在此基础上,采用半解析传递矩阵方法建立粘滑振动状态下钻柱各点内力波动变化与地表参数变化特征响应关系,减少了模型求解所涉及到的未知变量,提高了计算效率。同时,将粘滑振动状态下的钻柱响应特征的表征参数整合成一个综合指数,实现了粘滑振动强度量化评价。井下振动存储式测量短节对模型计算结果现场试验验证,振动强度计算结果与实际测量值基本相符,机械钻速同比提高20%以上。建立的井下粘滑振动强度评价方法能够改善钻头破岩效率并保护钻具。

可控交联暂堵压井胶塞研究及应用

针对带压修井作业存在的安全风险和常规压井液存在的地层污染风险,采用复合改性植物胶为稠化剂,延缓释放中心离子的有机络合物为交联剂,并通过抑制剂影响交联剂中心离子的释放,间接控制交联时间,开发出了一种可控交联暂堵压井胶塞。该暂堵压井胶塞常温下的黏度较低(1h黏度控制在36mPa·s内),易于泵注,在井筒条件下快速成胶,形成具有极高强度和黏弹性的固体,120℃下的初始黏度可达30 000mPa·s以上,老化48h后能保持半固态-冻胶态,黏弹性好,对井筒具有良好的封堵作用,且与解堵液接触后可在1～4h内破胶,避免了对地层的伤害。该技术在川中高温含硫井的带压换阀门作业中进行了现场应用,泵注胶塞体系后4h,油压由59 MPa降至29 MPa,使得后续不丢手带压更换主控阀获得成功,解堵后液体顺利返排,黏度≤5mPa·s,油压快速恢复。

水平井套管磨损规律及防磨优化研究

在水平井钻井过程中,受造斜段井眼曲率大、水平段钻具受重力影响躺在井眼底边等原因,技术套管磨损问题极为突出,井筒完整性存在极大隐患,对水平井套管磨损及剩余强度的分析展开系统性的研究是非常有必要的。文章采用套管磨损实验和套管磨损效率预测模型相结合的方法,对技术套管的磨损厚度、磨损系数、磨损后套管的剩余强度进行了研究分析,得到了在水平井磨损系数为1.52×10^(-13)Pa^(-1)、井眼曲率在(2~6)°/30 m时的套管磨损厚度、磨损后套管的剩余抗内压强度和剩余抗外挤强度,并对磨损后套管剩余强度进行安全评价。随后从井眼轨迹优化、套管内径及钻杆接头耐磨带选择等出发,总结出水平井技术套管防磨优化建议。此项研究结果对水平井技术套管防磨设计及防磨措施具有指导意义。

四川盆地二叠系永探1井火山岩气井完井测试井壁稳定性实验

四川盆地二叠系永探1井火山岩气井,在完井试油过程中地层垮塌,返出大量火山岩碎屑,堵塞井筒及地面流程,严重影响了完井测试。为进一步优选后续完井方式,高效开发此类气藏,在分析储层岩石矿物组分、微观孔隙结构、岩石力学参数的基础上,基于Von-Mises剪切破坏理论,进行了完井试油及生产过程中井壁稳定性的研究。研究结果表明:(1)工区火山岩下部储层黏土矿物含量高,裂缝、微裂缝发育,经工作液作用后,易发生黏土矿物膨胀、颗粒分散、运移,引起井壁失稳;(2)不同工作液影响了岩石力学参数,进而影响到井壁稳定性,经改性聚磺试油工作液作用后的储层,直井井壁上岩石最大剪切应力均方根存在大于井壁岩石剪切强度均方根的井壁不稳定点;(3)火山岩下部储层火山岩碎屑产出的临界日产量为1.13×10^(4)m^(3);(4)模拟气井日产量介于1.42×10^(4)~28.35×10^(4)m^(3)时,折算年碎屑产出量介于270.3~2183.2 kg,折算井筒沉砂高度介于12.7~102.5 m,易对生产造成影响。结论认为,实验室结果为此类火山岩气藏的高效开发奠定了基础,火山岩气井完井试油及生产过程中,应通过优化工作液配方、控制生产压差、优选完井方法等方式保障井壁稳定,充分发挥气井产能。

基于二维裂缝网络数值模拟的干热岩储层热采效率评价

增强型地热系统(EGS)的热采效率评价方法是实现干热岩储层热能效益开发的重要手段。为了评价干热岩储层热采效率,基于质量守恒和能量守恒定律,综合考虑复杂裂缝网络、水力裂缝、井筒效应等因素影响,建立了二维随机裂缝网络干热岩储层热采数值模型,并采用有限元方法对模型进行求解;通过对比单裂缝热采解析解和数值模拟结果,验证了模型准确性;并进一步分析了水力裂缝开度,天然裂缝开度、走向、长度、密度,以及裂缝网络连通漏失性断层对EGS热采效率的影响规律。研究结果表明:①与单裂缝热采解析模型相比,数值模拟得到的产出温度最大误差为7.54%,满足热采模拟要求;②水力裂缝开度越大、天然裂缝开度越小,热采效率越高;③天然裂缝长度、密度和走向均能导致缝网连通性增强,流体容易向裂缝网络漏失而无法产出,导致热采效率降低;④裂缝网络在连通漏失性断层的情况下,会造成流体向断层的恶性漏失,导致热采效率变差。结论认为,EGS设计和开发需要避开漏失性断层,采取有利于降低天然裂缝网络连通性的措施,该成果认识有助于指导干热岩储层井位部署、压裂设计与采热工艺措施优化。

低温高强韧性水泥浆在致密油水平井的应用

长庆油田致密油延长组油层埋藏浅,井底静止温度低,常规水泥石强度发展慢、脆性强,大型体积压裂易导致水泥环密封完整性破坏,严重威胁致密油开采和油井寿命。针对以上难题,优选了低温促凝早强剂DRA、低温增强材料DRB和膨胀增韧材料DRE-300S,并结合配套固井外加剂,开发了综合性能良好的低温高强韧性水泥浆体系。该水泥浆体系在55℃条件下,24 h抗压强度达到35.8MPa,168 h抗压强度为50.6MPa,抗压强度较常规体系提高了33.1%,弹性模量降低了14.3%,表现出良好的低温高强韧性特性,增强了水泥环在交变应力作用下的密封完整性。该体系在长庆致密油水平井φ139.7mm生产套管固井中进行了4次现场应用,现场应用效果良好,为低温高强韧性水泥浆体系的推广应用奠定了技术基础。

页岩气水平井可溶性桥塞室内测试及现场试验

可溶性桥塞技术既能有效解决复合桥塞钻磨施工投入大、风险高、连油自锁、套管变形等造成桥塞无法钻除而影响后续生产的难题,又能成功弥补大通径桥塞不能实现井筒全通径,无法开展后期生产测井及重复压裂等作业的不足,可最大程度保证井筒完整性。通过开展可溶性桥塞室内测试,评价了桥塞可溶材料与现场应用工况的适应性,确保了桥塞能够满足现场压裂及后期溶解要求。在CNH13-1井开展了可溶性桥塞现场先导试验,压裂前桥塞泵送、座封丢手正常,压裂时桥塞承压密封性能稳定,压裂后桥塞溶解性能良好,试验结果基本达到了预期效果。

适合页岩气钻井堵漏的环保型堵漏剂AT-SPS性能评价与应用工艺

针对页岩气表层因地层风化剥蚀和裂缝发育等因素导致的恶性井漏问题,利用液体膨胀原理,采用环保型堵漏剂AT-SPS进行封堵。室内性能评价结果表明:该堵漏剂遇水即快速发生反应,体积膨胀数倍并形成不溶于水的固结体,达到填充漏失通道封堵的目的。根据该堵漏剂的膨胀特性,结合长宁页岩气表层恶性漏失多为溶洞性漏失的特点,制定了应用工艺。采用专用输送工具将堵漏剂注入漏层,堵漏剂遇地层水后快速发生反应,形成坚硬的固化体以封住漏层和水层。该堵漏剂在长宁某页岩气区块进行了4井次的应用,大幅降低了漏失,稳定了井壁,保证顺利钻进至目的井深。介绍了环保型遇水膨胀堵漏剂的基本原理、实验评价和应用工艺,为现场应用奠定了基础。

龙马溪页岩微米防漏堵漏剂研究与应用

针对川渝地区长宁—威远区块龙马溪组地层微裂缝发育、承压能力低、漏点多、漏失量大、堵漏难度高的问题,采用表面特殊改性处理的可变形胶粒及强刚性、强拉伸强度合成石墨,形成专项防漏堵漏技术。室内研究结果表明,可变形胶粒D_(50)为0.455μm,合成石墨D_(50)为1.121μm,满足龙马溪地层裂缝0.05~2μm填充要求,其最佳配方为:油基钻井液+0.5%~4%可变形胶粒+0.5%~8%合成石墨,该堵漏配方对钻井液流变性影响小,高温高压滤失量降低率高达92.86%,高温高压渗透封堵性升高25%,体系承压封堵能力最高可达9.57 MPa。该技术在N216H2-1井龙马溪组地层成功应用,结果表明,其可有效降低钻井液漏失速度67%~75%,堵漏成功后安全密度窗口由0.19 MPa扩大至0.56 MPa。

固井用隔离液材料对界面胶结质量的影响

优良的固井界面胶结质量是防止环空气窜的关键性保障之一。围绕固井用隔离液研究存在的诸多技术难题,利用X衍射和扫描电镜测试等方法,开展了矿渣、重晶石等不同固相材料形成的隔离液对固井界面胶结质量的影响评价,并从界面胶结机理的角度,对不同材料影响的实质进行了分析。结果表明:含有矿渣类水硬性材料的前置液与钻井液的相容性良好,提高了固井二界面的胶结强度,而含有重晶石等惰性材料的前置液对界面胶结强度的提高作用不明显;含有矿渣类水硬性材料的前置液能够显著地抑制被前置液污染后水泥石抗压强度的衰退;在界面处矿渣类水硬性材料与水泥发生水化反应,降低了界面处氢氧化钙的含量,而且生成胶凝材料填充界面胶结的空隙,从而提高了界面胶结质量。研究结果为川渝油气田固井用隔离液的评价及优选提供了支撑,为固井质量的提高提供了重要参考。

气体钻井钻柱失效因素分析与对策研究

文章通过对2005~2021年期间川庆气体钻井所发生的76次断钻具故障的统计分析,认为气体钻井中钻具失效的主要原因在于钻具疲劳、钻具振动、化学腐蚀以及高速冲蚀破坏等几个方面。其中,采用空气锤钻进时,在冲击力作用下钻具的瞬时中和点上移,疲劳点不一定集中于近钻头的∅228.6 mm钻铤;高频段的钻具振动对钻具产生的破坏影响较小,而低频段的钻具振动会引发低阶钻柱共振,进而引起钻具振动失效;在地层产水条件下实施气体钻井时,钻具易发生溶解氧腐蚀和二氧化碳弱酸性腐蚀,造成钻具的点蚀破坏;井底岩屑伴随高速气体呈间歇性的高速撞击钻柱形成冲蚀破坏,是造成钻具磨损失效的主因。基于上述原因分析,从优化钻具组合、完善雾化基液缓蚀工艺和气体注入参数等方面提出了具体的对策,为减少后期气体钻井过程中钻具失效机率做参考。

川渝地区高温高压含硫环空异常带压气井完整性评价方法

川渝地区气井普遍具有埋藏深、高温、高压、含硫化氢的特点。多数气井试油结束后,出现环空带压。环空带压轻则影响产量、降低采收率,环空带压重则可能导致井筒完整性遭受严重破坏,甚至发生天然气泄漏至地面,给气田安全生产管理带来了巨大的挑战。为了实现气井的安全管理,阐述针对诊断环空异常带压气井的评价方法,通过开展环空压力诊断测试、环空压力控制值计算以及风险量化评价,评定气井完整性等级。结果表明:该套评价方法能有效地判断环空带压气井的井屏障状态,确定气井风险级别,评定气井完整性等级,从而提出相应的生产建议和风险控制措施,保证气井安全生产。该套评价方法不仅适用于高温高压含硫气井,也同样适用于其他区块气井的完整性评价,对气井日常管理和长期的安全生产都具有重要的意义。