塔里木山前构造盐膏层固井难点与技术对策

塔里木盆地山前构造第三系普遍发育盐膏层,具有盐膏层埋深较深(6000~7500m)、盐膏段长(400~3000m)、高压盐水层(压力系数高达2.45g/cm3以上)及砂泥岩薄弱层(压力系数2.05~2.2g/cm3)并存、井底温度高及压力系统复杂等固井难点。通过开展抗高温高密度固井水泥浆体系、抗高温高效冲洗隔离液体系等研究,优选出高温缓凝剂DRH-2L、高温防强度衰退材料、悬浮稳定剂DRY-SL以及高效冲洗剂DRY-WL,形成了山前构造盐膏层固井配套工作液体系,结合针对性固井技术对策,解决了水泥浆浆体防窜性能差、水泥石强度衰退以及固井质量合格率不高等难题。该技术成功应用于山前构造克深X井盐膏层尾管固井,固井质量合格率84.4%,优质率68.4%,对比邻井同开次平均水平分别提高了25%和40%,对提高山前构造盐膏层段固井质量具有很好的借鉴意义。

地震响应在玉东地区膏盐岩底部卡层中的应用

塔里木盆地玉东地区膏盐岩底部卡层难度较大,近年来卡层事故频发,严重制约该区域勘探开发进度,盐底卡层系列技术亟待完善。通过分析该区域的钻井、录井和测井等资料,将盐底划分为常规模式与非常规模式,其区别在于非常规模式盐底多发育一套10~30 m厚的膏盐岩。结合地震资料分析和正演模拟结果,确定了盐底模式与地震响应特征的关系,并通过提取均方根振幅属性刻画出不同盐底模式的分布范围。研究表明:常规模式盐底呈较强-强振幅特征,主要分布在玉东地区东部,非常规模式盐底呈弱振幅特征,分布在玉东地区西部;地震弱振幅响应平面图可预判盐底模式,完善盐底卡层技术,方便钻井现场应用。该项成果已在21口井中得到了应用,盐底模式均预判准确,钻井现场盐底卡层准确率100%,可进一步推广应用。

塔里木盆地北部潜山岩溶相带定量表征与储层评价

潜山型储层是中国油气资源增储上产的主要勘探方向之一,塔里木盆地北部潜山储集层经多井测试获高产油气流,揭示了其巨大的勘探开发潜力,但储层强非均质性给测井定量表征及储层评价带来很大困难。基于岩心、岩石薄片和测井资料,结合潜山发育模式及沉积演化过程,纵向上将塔里木盆地北部寒武系白云岩潜山划分为:表层岩溶带、垂直渗流带、水平潜流带和深部缓流带;综合常规测井、成像测井及阵列声波测井响应特征建立不同岩溶相带定性识别方法;利用深侧向电阻率、视地层水电阻率谱峰表征系数及斯通利波表征系数等测井参数实现各相带测井定量表征;在此基础上,针对不同岩溶相带的差异开展储层岩石物理建模与储层分类评价。应用结果表明:塔里木盆地北部地区表层岩溶带、垂直渗流带及水平潜流带为有利储层发育带,平面分布规律为自NE向SW方向有利储层发育带厚度逐渐减小,其中表层岩溶带以溶蚀孔洞发育为主;垂直渗流带以高角度裂缝发育为主,发育的裂缝纵向张开性差但横向延伸性好;水平潜流带以水平裂缝和溶孔、溶洞发育为主,发育的裂缝纵向张开性好但横向延伸性差。塔里木盆地北部地区有多口井应用基于电性特征和考虑裂缝形态的压缩系数分带建立的饱和度评价方法,其实际应用效果良好,结合现场试油结论发现,表层岩溶带和垂直渗流带发育的储层主要为油气层,水平潜流带及深部缓流带发育的储层主要为水层及干层。

元素录井在迪北地区侏罗系地质卡层中的应用

迪北地区侏罗系为一套陆相含煤沉积,主要储集层为阿合组,煤层与目的层上下压力系数差异大,可能导致压差卡钻或恶性井漏卡钻。因此,阿合组顶界面的准确识别是地质卡层的关键。根据岩屑元素含量与矿物间相关性分析,建立了基于单井的砂岩、泥岩、煤层的识别标准,并总结关键层位确定方法(曲线特征、砂岩元素特征)。现场应用表明,岩性识别的准确性高,阿合组顶界面卡取效果好。依托XRF元素录井技术,能快速、准确识别岩性,具有一定的推广应用价值。

直推存储式测井在富满油田超深地层中的应用优势及改进措施

富满油田碳酸盐岩油藏埋深超过7500 m,储层温度可达160℃以上且油气显示活跃,测井风险极高,常规测井不能满足作业需求。直推存储式测井仪器最大抗拉、抗压强度分别为30 t、20 t,200℃高温环境下最长工作时间达50 h,在富满油田超深地层已累计完成测井作业50余井次。与钻具传输测井、泵出存储式测井、随钻测井相比,直推存储式测井在富满油田超深地层适用性更强,可较好满足储层评价需求。对于施工过程中出现的XMAC-F1仪器皮囊易破损、综合仪负荷大易造成元器件过载、SD卡存储故障、井径臂易折断等问题提出了针对性解决措施,改进后测井成功率可达90%。

塔里木盆地走滑断裂分段性及控藏作用——以F_(Ⅰ)17断裂带为例

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩发育走滑断裂断控特大型油气田,但沿走滑断裂带碳酸盐岩储集层与油气分布异常复杂,制约了井位部署与油气高效开发。以富油气F_(Ⅰ)17走滑断裂带为例,利用高精度地震资料,对F_(Ⅰ)17走滑断裂带开展精细构造解析,结合岩心、测井及生产资料分析,对其储集层分布及控藏特征进行研究。结果表明:F_(Ⅰ)17走滑断裂带从南至北依次可划分为平行雁列段、线性段、叠覆段、斜列叠覆段和马尾段5个区段;走滑断裂的分布、规模与类型控制了储集层分布与发育程度,从平行雁列段至斜列叠覆段断裂发育强度增大,储集层规模增大且连通性变好,北部马尾段储集层沿分支断裂分布,连通性差;F_(Ⅰ)17走滑断裂带断控油气藏可划分为线性定容型、连接叠覆型、叠覆断垒型和尾段分散型4类;走滑断裂的类型与规模控制了油气藏类型与油气富集程度,针对不同类型的断控油气藏,需要采取不同的钻探措施。

胶质对沥青质沉积影响研究进展

沥青质沉积会降低油藏润湿率,造成输油管道堵塞,严重影响原油开采。原油中的胶质对沥青质沉积有重要影响。其作用效果与胶质浓度、胶质分子结构及极性有关。本文从胶质的结构与性质,胶质对沥青质沉积的抑制作用和促进作用等方面介绍胶质对沥青质沉积影响的研究进展。

盐水溢流衍生黏附卡钻的机理研究

塔里木盆地区域内广泛发育盐膏层,地层系统复杂,在钻遇异常高压盐水层后易发生溢流,引发黏附卡钻。为此,通过建立黏附卡钻模型,进行了高压地层盐水溢流衍生卡钻方面的机理研究,开展了钻井液抗盐污染能力评价试验,研究了钻柱静止时间、轴向摩擦力与扭矩、摩擦因数及压差对黏附卡钻的影响规律。研究结果表明:基于室内试验结果拟合得到泥饼厚度和摩擦因数随盐水体积分数和时间的变化规律,拟合优度R2均大于0.9;轴向摩擦力与扭矩均随钻柱静止时间的延长呈对数型增加,随盐水体积分数的增加而急剧增加,随摩擦因数的增加先缓慢增加后快速增加,随压差的增大几乎持续稳定增加。所得结论可为油田制定防卡对策和安全钻井提供理论支撑。

塔北、塔中奥陶系碳酸盐岩异常高压形成、保存与分布

塔里木盆地奥陶系超深层碳酸盐岩储集层受控于高能相带、区域不整合面及多期次和多类型断裂破碎作用改造,内幕流体及压力系统分布异常复杂。分析认为,沉积、构造、化学反应等因素均影响了塔北、塔中地区奥陶系碳酸盐岩异常高压的形成、保存与分布。厚层膏盐岩延缓了烃源岩热演化,阻滞应力传递,不整合面为构造应力和欠压实压力传递、晚期油气充注提供通道,均有利于异常高压形成;后期硫酸盐热化学还原反应一定程度上削弱了异常高压的发育程度并影响其垂向分布层位;厚层泥岩、致密石灰岩等优质盖层有利于异常高压保存。异常高压主要分布于生烃坳陷周缘、远离主干断裂或活动性较弱的次级断裂。其中,塔北地区异常高压主要由构造挤压与欠压实作用形成,呈多点散状分布于断裂复杂的跃满地区和鹿场地区;塔中地区由流体膨胀形成的异常高压集中分布于塔中10号构造带,储集层一般规模较小且定容。

钻井液用润滑剂与螺杆橡胶的配伍性

对钻井液用润滑剂与螺杆橡胶在高温深井条件下的配伍性开展了实验研究。在不同温度和钻井液处理剂浓度条件下,对比评价油田在用8款橡胶与钻井液处理剂接触后的体积增加率、质量增加率和拉伸强度变化情况。实验结果表明,橡胶样品在添加了润滑剂R-1和R-3的钻井液中变化较大(添加R-1的体积变化率分布在56%~175%,添加R-3的体积变化率分布在49%~148%),随着润滑剂浓度升高,2种类型的橡胶质量变化率和体积变化率随之升高,橡胶溶胀增大。说明润滑剂原料油为螺杆橡胶溶胀的关键影响因素。通过气质联用技术对其进行分析,发现原料油以中质芳香烃为主的润滑剂对橡胶溶胀影响相对较大;并结合润滑剂的应用性能优选出适用于高温深井的钻井液用润滑剂。在台盆区三开和目的层暂停使用中质不饱和烃含量高的润滑剂,螺杆脱胶现象得以明显改善。据统计,该区块每月平均脱胶次数由11井次/月降为0.5井次/月,显著减少了起下钻趟数,提高了生产效率。

库车凹陷博孜超深凝析气藏加砂压裂技术

塔里木油田博孜凝析气藏单井酸压改造后,提产效果达不到预期目标,生产过程中井口温度低于析蜡点温度,井筒结蜡现象严重。根据博孜区块储层特点,采用不同粒径支撑剂组合工艺、纤维暂堵转向分层工艺和树脂覆膜陶粒支撑剂防砂工艺相结合的加砂压裂配套技术,实现了博孜区块超深储层改造作业。博孜X井采用该加砂压裂技术,日产气由4.68×10^4 m^3上升为51.5×10^4 m^3,是同区块3口常规酸压改造井平均气产量的3倍,日产油由0.46 m^3上升为40.97 m^3,效果显著。该技术为国内类似储层改造作业提供了技术支持。

富气乙烷回收流程制冷工艺的分析比选

为比选出基于GLSP乙烷回收流程的最优制冷工艺,首先针对丙烷制冷与膨胀机联合制冷、复叠式制冷、混合冷剂制冷3种制冷工艺进行能耗分析。研究表明,GLSP流程中制冷工艺能耗最低的是丙烷制冷与膨胀机联合制冷工艺,比最接近的复叠式制冷工艺低626 kW。对3种制冷工艺进行[火用]分析后表明,[火用]损失量最大的设备是脱甲烷塔,占总[火用]损量的29.04%。可通过调节物流进料位置和塔板数,让塔内温度变化更为平稳、连续,从而减小脱甲烷塔的[火用]损失。最后通过经济效益分析得出,3种制冷工艺中丙烷制冷和膨胀机制冷的联合制冷工艺的经济效益最为显著,比最接近的混合冷剂制冷工艺年收益多437万元。

富气乙烷回收流程混合冷剂制冷改进工艺

针对乙烷回收传统闭式混合制冷冷剂配比困难、运行调节复杂等现状,提出了开式混合冷剂制冷的GLSP乙烷回收流程,为比较闭式、开式混合冷剂制冷循环两者之间的差异,对两者进行热力学分析发现,开式混合冷剂制冷的GLSP乙烷回收流程具有一定节能效果:综合能耗节约约0.9%,损量减少约14%,且混合冷剂制冷循环有效能利用略优于闭式混合冷剂制冷循环。最后对提出的开式混合冷剂工艺进行特性及适应性分析发现,该开式混合冷剂制冷工艺较适合于超富气气质工况。

全应力-应变条件下气体钻井井壁稳定性研究

气体钻井时井筒内压力较低,气体对井壁支撑较弱,井眼在原地应力作用下不可避免地会出现形变。若按照钻井液钻井时井壁稳定性评价方法进行气体钻井过程中井壁稳定性评价,得到的结果往往与实际施工情况不相符。气体经过喷嘴时发生温降,井筒内温度不同于原地温度,井壁会受到热应力作用,这对井壁围岩的受力状态也将产生较大影响。根据理想弹塑性软化模型,将岩石全应力应变过程简化为弹性、塑性软化和残余3个线性阶段,结合井筒传热理论得到的井筒内压力和温度分布,确定井壁热应力分布,进行井壁围岩应力分析建模。理论分析可知,所建模型具有一定的普适性。实例计算表明,在井底附近,井筒温度远低于地层原始温度,井壁产生的热应力对井壁岩石起到收缩的效果,抵消了一部分井壁围岩在地应力的作用下向井筒内膨胀的作用;而在井眼上部,由于井筒温度高于地层温度,井壁岩石在热应力的作用下发生膨胀,增强了井壁围岩向井筒内膨胀的作用;在进行气体钻井时井壁热应力对井壁稳定性的影响较为显著,井眼下部井壁稳定性得到强化,而井眼上部井壁不稳定性被加剧。

克深Y井盐层固井难点分析与技术对策

克深Y井四开钻遇多段盐层、漏失层和高压水层。盐层蠕变较强,下套管中途遇阻的风险高;高压水层和漏失层共存,固井安全密度窗口窄,仅为0.03g/cm^3,漏失和溢流的风险高;低漏失压力且套管偏心条件下,顶替差,难以封隔高压水层。该盐层固井难题的应对对于该井的钻探至关重要。通过分析地质工程条件,制定了盐层扩眼+模拟管柱通井技术措施;以漏失及溢流压力评估为基础,对固井工艺进行了论证并确立了正注反挤+及时憋压的固井方案;结合软件模拟技术,优化了扶正器方案和隔离液流变性能,并采用大排量顶替和多倍置换等系列措施提高顶替效率。制定的技术措施均在现场应用,结果显示,套管顺利到位,下放过程无阻卡;正注固井未漏失未溢流,反挤固井排量较大塞面可控;喇叭口负压验窜合格,实现了封隔水层的核心目标,为本区块应对盐层固井难题提供了参考。

破碎围岩无机材料注浆加固机理及其应用研究

巷道开挖后,围岩受采动影响及矿压作用而发生破坏,破碎的围岩严重威胁煤矿安全生产,注浆加固是消除威胁的有效手段。采用最优配比试验优选出新型无机注浆材料最佳配比,对新型注浆材料注浆加固机理和固结特性以及流动时间进行了研究,并对新型注浆材料现场加固进行了应用分析,研究结果表明:煤体表面孔隙被絮状凝胶和水化产物充填,提高了界面胶结强度,增强了完整性与致密性;固结煤抗压强度较高,当养护8 h时可以达到13.1 MPa;浆液能够均匀分布在石子、河沙之间,三者粘结在一起,起到加固作用;注浆加固段巷道变形量整体小于未注浆加固段,注入新型无机注浆材料后提高了煤体承载力,对于保持巷道稳定性具有较好效果。

基于混合模拟退火算法的阵列侧向测井实时反演研究

测井资料现场实时反演是判断测井质量及进行精细评价的基础。为在保证反演速度的同时,进一步提高反演精度,结合模拟退火算法和马奎特算法,提出了混合模拟退火算法,用以对阵列侧向测井资料进行3参数(地层电阻率、冲洗带半径和冲洗带电阻率)混合反演。研究发现,初始值的选择对混合反演速度具有明显的影响,引入基于电阻率幅度差信息的冲洗带半径初始值选取策略,能够避免反演结果陷入局部最小值,加快反演速度。实例计算结果表明,混合反演算法的反演速度满足实时反演要求,且反演精度相较传统马奎特算法有明显提高;反演结果与试油结果一致,验证了混合反演算法的适用性。混合模拟退火算法为现场阵列侧向测井资料的反演处理提供了新的技术。

超深高温高压井APR测试工具失效分析与措施研究

随着油气勘探迈向超深层地层温度、压力不断增高,作业工况日趋复杂,APR测试工具的不适应逐渐凸显测试失败井次时有发生。为此整理了库车山前近几年测试井工具失效问题,分析失效原因,研究技术措施。从优选测试压井液性能、涂抹高温高压黄油解决压井液沉淀引起的工具失效问题;根据温压指标,选用合适的密封圈,并通过保存、装配、试压的方法保障密封圈密封性;改进破裂盘倒角、孔径降低循环阀芯轴下行的冲击力与惯性力防止芯轴卡死;引进塑性规检验和试压检测验证破裂盘的到位性与密封性;采用可调式节流控压方法,降低压力波动,减小对井下工具的冲击。应用表明建立的技术措施有效降低了库车山前超深高温高压井的APR测试工具失效率,为同类工具的应用提供重要参考。

基于煤岩波速比及抗剪强度的煤体结构区分

煤层气储层煤体结构类型对储层产能影响巨大。煤岩波速比反映原生结构煤与碎裂结构煤的各向异性差异;抗剪强度反映不同结构煤岩的力学特性差异。利用阵列声波测井资料,提取煤岩纵横比及抗剪强度,通过统计分析,划分了原生结构煤与碎裂结构煤的优势区间,形成了波速比及抗剪强度联合判识煤体结构的划分标准,准确率在84%左右。该方法为煤体结构划分提供一定理论依据。

天然气半贫液脱碳工艺换热网络优化

针对某装置天然气半贫液脱碳工艺中能量浪费的现状,利用模拟软件,对换热器及换热网络进行了分析,发现该工艺中的换热器传热有效度和火用效率均处于较低水平,且换热网络存在跨越夹点传热、公用工程设置不合理等问题。基于夹点分析的换热网络设计准则,对天然气半贫液脱碳单元换热网络进行了优化设计,优化后换热网络可节约热公用工程12855.42 kW,节约冷公用工程8409.81 kW,利用热量31653.90 kW,大幅提高了能量利用率,节能潜力显著。