环空带压先期预防封堵工具研究与应用

针对储气库等气井环空带压问题的先期预防环空封堵工具,采用液压方式完成第一、二胶结面的先期有效密封,后期利用自膨胀材料对微裂缝进行补偿密封,阻止油气上窜,同时利用减震锚定机构,降低管串振动对胶筒封堵效果的影响。通过数值模拟方法对工具关键结构进行模拟分析,封隔能力能达到50 MPa以上,锚定减震机构针对P110套管的最大锚定力小于600 kN,减震效果明显,工具功能及分析结果均得到现场试验有效验证,应用井环空带压预防效果明显,环空带压问题得到改善。

山西煤层气井压裂工艺技术与研究

煤层气井的储集条件特殊,煤层气的产出条件也不同于常规的油气井压裂的工艺要求。由于我国煤层松软、割理发育、表面积大、吸附性强、压力低等特点,在开采煤层气时,存在单井产量低、经济效益差的普遍情况。以山西某区块实施压裂的煤层气井为例,对该区块的煤层气井进行了压裂液体系优选、支撑剂优选、施工参数优化、总体实施效果的评价,结合相关理论,形成了初步结论,为下步山西煤层气开发提供指导性意见。

页岩油前置超临界二氧化碳压裂造缝技术

针对松辽盆地南部G1H井青一段泥页岩储层天然裂缝不发育的特点,为解决该井常规体积压裂缝网复杂程度有限的难题,研究了前置大排量超临界二氧化碳造缝技术。利用超临界态二氧化碳表面张力低,流动性、扩散性强的特点,提高裂缝破岩能力,增加裂缝复杂程度。温度场模拟显示,G1H井近井筒9 m以上的位置,温度都能超过31℃,同时地层压力达到25 MPa,井底满足超临界二氧化碳的形成条件。该井施工过程中,微地震裂缝监测显示裂缝形态复杂,改造体积较大,压后评估二氧化碳压裂事件产生效率约是水力压裂的4.6倍,造缝效果很好;测试过程中,稳产油36 t/d,增产效果显著。该技术对青一段泥页岩储层具有较好的适用性,为后续松辽盆地页岩油的高效开发提供了借鉴。

小井眼三联合胶塞固井技术及关键工具研究

小井眼三联合胶塞固井技术可以解决小井眼固井顶替量准确控制、管柱验封的技术问题,关键工具为校准塞承压盘,其破裂效果及胶塞的耐磨性能影响着小井眼固井顶替量的准确性。介绍了小井眼三联合胶塞固井技术工艺原理、校准塞结构原理。通过理论计算、模拟分析及室内试验等,对施工工艺及校准塞进行研究。现场试验成功率100%,校准塞破裂盘打开压裂误差小于5%,验证了工艺的可行性及关键工具的可靠性。

先期防砂筛管顶部固井一体化技术

巴彦油田LH等区块储层出砂严重,井壁稳定性差,井径扩大率大,次生腐蚀介质,局部膏岩对筛管挤压强度高,现有筛管顶部注水泥技术无法满足油田长期开发的需求,为此,进行了先期防砂与筛管顶部固井相结合的一体化技术研究。通过优选高性能等离子割缝筛管,配套筛管外封隔器,实现对稳定性差、易出砂的储层段的先期防砂和封堵;优选叠加交错式金属钢带骨架结构,改进了高扩张比封隔器保护套,可以实现井径扩大率15%情况下的有效封隔;对压差式分级箍进行碳化钨喷涂处理,提高其抗冲蚀性能,确保分级箍可靠关闭。3口井的现场试验结果表明,采用先期防砂固完井一体化施工,储层疏松砂岩及局部泥岩封堵有效,未见明显出砂、垮塌及筛管失效,扩径井段封隔效果可靠,水泥浆未发生窜流,分级箍关闭后未出现密封失效问题,有效解决了该区块固井与防砂难题。

大北X井盐膏层尾管精细控压固井技术

大北X井是塔里木盆地库车坳陷克拉苏构造带克深区带的一口预探井,该井五开φ177.8+182 mm尾管固井存在纯盐层易发生蠕变、高低压互存,裸眼段长、环空间隙小、套管下入深、钻井液安全密度窗口只有0.03 g/cm^(3),极易出现上喷下漏、上漏下喷、漏涌交替发生等复杂,为了解决该井固井施工存在的技术难题,尝试实践了精细控压固井技术,通过精确控制井口压力,防止溢流、井漏的发生,采取正注精细控压固井+反挤平推水泥浆的方案,配套防窜压稳和防漏等固井技术措施,安全顺利完成了大北X井固井施工,经CBL/VDL测井,重叠段和裸眼段封固质量合格,管鞋以上200 m封固质量优质,六开降钻井液密度后钻进正常。该技术为窄密度窗口井段安全固井施工积累了经验,并对该区块类似复杂井固井施工提供了借鉴意义。

相贯线处圆角半径对泵头体自增强性能的影响研究

为了研究压裂柱塞泵泵头体相贯线处圆角半径大小与其自增强性能的关系,以某型号的压裂柱塞泵泵头体为研究对象,利用有限元分析软件,建立了泵头体的参数化有限元模型,针对不同相贯线处圆角半径大小,对其进行了有限元分析。分析结果表明:相贯线处圆角半径为7mm时,泵头体极限载荷较大;相贯线圆角半径为6.35mm时,泵头体残余应力最大;在综合考虑相贯线圆角半径大小对泵头体极限载荷及自增强处理后的残余应力的影响,压裂柱塞泵泵头体相贯线处圆角半径最佳值为6.35mm。

微量物质示踪剂对页岩油水平井压后排液诊断技术

为分析页岩油水平井、直井压裂施工后各层段返排产液情况,评价压裂效果,合成了20种微量物质示踪剂系列产品。施工时在每一段入井压裂液中加入一种示踪剂,通过检测不同时段返排液中各种示踪剂的种类及含量,判定各层是否出液及出液顺序;通过分析计算得出各层返排液量及产液剖面,形成页岩油压裂返排示踪诊断技术。该系列产品经室内实验评价,检出限均在80 mg/m3以内,可同时检测,灵敏度高,互无干扰,且与压裂液配伍性好。现场用于页岩油水平井吉岩油X井20段压裂,压后累计测试119 d,获取各层段产液顺序、启动时间及产液量,落实了该井的产液剖面。该技术可为同区块后续压裂工艺参数的精确优化提供技术支撑。

新型耐磨钻井泵缸套试验研究

钻井泵缸套的早期失效主要是耐磨性不足造成的。采用新型耐磨材料与基体材料热膨胀粘合工艺,研制出高抗磨缸套,内层硬度>70HRC。实验室试验与钻井现场应用结果表明,该缸套的磨损率是国内外高铬高碳双金属缸套的1/25;使用寿命比双金属缸套高50倍。该新型耐磨缸套适用于石油钻井等恶劣工况,能节约钻井成本、提高钻效率。

北塘地区沙三段储集层沉积相研究

北塘地区位于黄骅坳陷北部,靠近沧县隆起和燕山褶皱带两大物源供给区,砂体成因及陆源碎屑供给区一直是争论的焦点。围绕该焦点问题,通过分析西、北两大沉积体系轻、重矿物的组合特点指出了物源方向;对扇三角洲层序特征、滑塌重力流层序特征分别进行了讨论,确定了该地区的沉积层序特征;利用粒度分析、砂体分布特征以及沉积演化的研究对砂体成因类型提出了新的看法,认为该区砂体属扇三角洲和滑塌重力流沉积,同时指出滑塌重力流砂体是今后该区域勘探的重点对象。

歧北次凹深陷区沙河街组储层类型及次生孔隙成因研究

歧北次凹深陷区沙河街组发育两套岩性油气藏,储层孔隙类型主要有次生孔隙、残余原生孔隙、混合孔隙三大类,储集空间以次生粒间孔为主。铸体薄片、图像分析、阴极发光及孔渗数据分析研究结果表明,研究区发育两个次生孔隙带。孔隙的形成与长石及岩屑的溶蚀,黏土矿物的脱水,沉积相及烃源岩的空间组合,深层异常高压等有关。高含量的岩屑和长石为次生孔隙形成提供了物质基础,有机质演化过程中生成的酸性流体溶蚀了紧邻烃源岩的砂体,为次生孔隙发育提供了有利条件。黏土矿物脱水释放的层间水为有机酸运移提供了载体。异常高压为酸性流体的运移提供了动力,扩大了溶解作用发生的范围和深度。

煤层多分支水平井安全钻井技术

通过对煤层地质特征、钻井工程特点以及现场实践分析,归纳了煤层损害与井壁失稳机理,提出了煤层多分支水平井安全钻井策略。研究表明:应力敏感、流体及固相侵入、水相圈闭是煤层损害的主要类型;控制钻井液滤失量,增强滤液与煤层配伍性,提高煤层能量,完善煤层损害解除方法是保护煤层的有效手段;地质情况复杂,煤岩强度低,钻进液性能不稳、密度不合理,清水充气不均是清水充气欠平衡钻进多分支井水平井煤层损害和井壁失稳的主要机理;开展三维地震优选布井,钻井工艺,清水改性及暂堵-返排钻井液体系等配套技术研究有利于煤层多分支水平井钻井安全。

地震属性分析技术在苏里格气田苏76区块储集层预测中的应用

以苏里格气田苏76区块三维地震区为例,综合应用地震属性提取及分析技术,结合地质、测录井等多种资料,在层位精细标定和构造精细解释的基础上,提取40多种地震属性,从中优选出与研究目标有关的最敏感的均方根振幅、平均瞬时频率、最大波峰振幅、总能量4种地震属性,并依据这4种地震属性的分布特征,对储集层的平面分布特征进行了描述。在此基础上,结合实钻井的动、静态资料进行综合分析,认为S 55、S 76-6、S 76-18等井区的强振幅、低频反射区为有利储集层发育带。

阿尔油田定丛井井眼轨迹控制技术

针对华北油田阿尔凹陷区块地质构造特征，采用定向丛式井开发，井眼采用三段制井眼轨道设计剖面。该区块地层互层多、倾角大，上直井段钻速快、易井斜、跑方位、轨迹控制难度大，延长了钻井周期，制约了开发速度。在该区块进行丛式井开发，布井多，井网密，整拖距离5～8m左右，井问碰撞因素较多，钻井施工过程中绕障难度大，钻具摩阻、扭矩较大，对井眼轨迹控制和监测技术要求高。实钻过程中采用了定向剖面优化设计，MWD无线随钻定向与监测，及时调整井眼轨迹，保证了井眼轨迹规则，减少了后期采油杆管的偏磨效应。

水平井用液体胶塞制备与放大试验研究

根据液体胶塞的作用和具体参数要求,制备出水溶性高分子聚合物的液体胶塞,让其在井筒内进行交联聚合反应,并以大块的形式固结实现对筛管壁与井壁的封堵。本研究考察了单体、引发剂、交联剂、温度等主要因素对液体胶塞强度的影响,并进行了35 kg级模拟水平井的放大试验。结果显示,当单体为丙烯酰胺且其质量分数为35%时,在60℃下用量10-5g数量级的过硫酸钾-亚硫酸氢钠引发剂,且用10^(-4)g数量级的交联剂丙烯酸羟乙酯进行交联反应,制备的液体胶塞具有较好的强度且无脆性,可以满足施工的使用要求。

聚醚脂肪酸类油基钻井液提切剂的研制与应用

针对油基钻井液切力低,易导致沉砂卡钻等严重问题的现状,合成了一种聚醚脂肪酸类油基钻井液用提切剂LQZ。利用红外光谱、热重曲线、凝胶强度和界面扩张流变参数等测试方法,分析了提切剂的结构、热稳定性、凝胶性能和作用机理,同时探究了基础油、油水比、密度和温度对其提切效果的影响。结果表明,该提切剂分子中含有羟基、酰胺基、酯基、醚键,能形成网架结构,提高悬浮能力,且具有快速弱凝胶特点;300℃无明显热分解;加量小于0.85%时有利于乳液稳定性;该提切剂对白油基、柴油基和合成基钻井液体系普遍适用,且白油基中效果最好;当钻井液油水比为8∶2、密度为2.1 g/cm^(3)、190℃时提切效率最佳,动切力、φ6及φ3读数和静切力增长约1倍;与国外同类产品相比,LQZ具有提切不增塑性黏度的优势。LQZ在现场页岩油气井应用时,动切力、φ6及φ3读数和静切力基本增加100%,塑性黏度无明显增长。LQZ能够提高油基钻井液悬浮能力,不显著增加塑性黏度,具有很好的推广应用前景。

随钻导向钻井提速技术在大港油田的应用

现阶段,随钻导向钻井提速技术在易产生扭曲且具有开发高摩擦阻力等难题的油井开采中应用广泛,该提速技术能够改进对油田开采的井眼轨迹进行控制,提速技术还能全面提升油井机械钻速,进而缩短钻井建设工期,降低油田建设成本。本文以大港油田中的随钻导向钻井提速技术为例,分析了随钻导向钻井提速技术的技术要点与应用实验。

中深层多压力系统优快钻完井配套技术

大港油田歧口凹陷自2007年以来完钻探井30口，平均井深为3378m．平均机械钻速为8．52m／h．其中井深大于3500m的井为15口，占总井数的50％，平均机械钻速为5．9ndh，平均钻井周期为93．1d，井深大于5000m的井3口，平均机械钻速为4．8m／h，平均钻井周期为143d。钻井速度慢严重影响了歧口凹陷大油气田的勘探开发进程．钻井提速已经成为亟待解决的问题。通过研究并集成应用了地层压力预测、井身结构优化设计、高效PDC钻头、耐高温螺杆钻具、多压力系统固井等优快钻井技术，在平均井深增加31m情况下，2010年机械钻速达到11．02m／h，同比2007年提高了20．83％；建井周期为58．91d，同比2007年缩短了32．32％．促进了歧口凹陷深层钻井提速。

电絮凝处理压裂返排液工艺中H_(2)产生量的SVM优化及模拟试验

为了实现对华北油田某井场电絮凝处理压裂返排液中产气量的控制和优化,对不同电极材料的产气类型和产气量进行了对比,研究不同电流密度、极板间距和电解时间对产气量的影响,通过正交实验确定不同因素的影响程度及交互作用,并利用SVM模型对实验结果进行训练和回归。通过隐含层节点数和核函数敏感性分析,得到最优模型,用于预测最小产气量的工艺参数,并对比处理前后的水样特性。结果表明:实验中的产气类型以H_(2)为主,CO_(2)和H_(2)S的产量较少;电流密度、极板间距和电解时间对H_(2)产量有显著性影响,而三因素间无明显的交互作用;通过SVM模型对全局最优点进行搜索,得到最小H_(2)产量为38.46 mL,对应的工艺参数为电流密度53 mA/cm^(2)、极板间距5.8 cm和电解时间31 min,结果相对误差为1.46%;处理后的压裂返排液各项指标参数符合胍胶压裂液体系回用配水要求。研究结果可为电絮凝处理技术的安全推广提供实际参考。

泡沫减重水泥浆体系及其微观孔隙分布

泡沫减重水泥浆体系对保障低压易漏地层井下生产安全至关重要。通过亲水链十四烷二酸甲酯、疏水链N,N-二甲基-1,3-二氨基丙烷及刚性链接单体二溴代联苯制备了耐高温高效发泡剂FPJ-S,并通过增黏型稳泡剂和协同型稳泡剂的优选复配得到了耐高温稳泡剂WPJ-S,基于FPJ-S和WPJ-S建立了泡沫减重水泥浆体系,并对其发泡能力及泡沫减重水泥石中的孔隙分布进行了分析。研究结果表明,相较于传统发泡剂,FPJ-S的发泡倍数提高了40%,1 h沉降距降低了58.8%;WPJ-S的稳泡能力和耐温能力均得以提升;建立的泡沫减重水泥浆体系在0.90~1.60 g/cm^(3)下密度可调,浆体沉降稳定性较好,并且不同密度泡沫减重水泥石的24 h抗压强度均大于3 MPa;基于压汞法及工业CT(XCT)技术表征可知,该泡沫减重水泥石的孔隙分布均匀,形态较为规则完整,且未发现大量联通孔。