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非平面PDC切削齒破岩有限元仿真及試驗
謝晗, 況雨春, 秦超
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019043
[摘要](112) [HTML全文](65) [PDF 1180KB](6)
摘要:
為了給PDC鑽頭設計提供參考,研究了三棱形、斧形PDC切削齒與常規平面PDC切削齒的破岩性能。利用有限元軟件建立了PDC切削齒直線切削岩石和垂直壓入岩石的三維有限元模型,模拟了相同布齒角度下、不同形狀PDC切削齒垂直壓入岩石和不同切削深度直線切削均質岩石及非均質岩石的過程,發現不同形狀PDC切削齒破岩的過程存在明顯差異。與常規平面PDC切削齒相比,三棱形PDC切削齒更易壓入地層形成破碎坑;三棱形和斧形PDC切削齒破碎均質砂岩時所需的切削力較小,與岩石接觸均勻,岩石産生的預破碎區域更大;三棱形和斧形PDC切削齒破碎非均質岩石時的切向力波動幅度小,更易破碎岩石。根據模拟結果,進行了三棱形齒PDC鑽頭鑽進混合花崗岩地層的試驗,結果表明,有限元模拟可以為PDC鑽頭設計提供參考。
塔河油田溶洞型碳酸鹽岩油藏注入氮氣垂向分異速度及橫向波及範圍研究
劉中雲, 趙海洋, 王建海, 丁保東
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019092
[摘要](143) [HTML全文](127) [PDF 1547KB](4)
摘要:
塔河油田溶洞型碳酸鹽岩油藏的溶洞發育規模及形态不确定性大,非均質性強,注水開發效果越來越差。為了給注氣開發提供依據,分析了該類油藏注入氮氣的垂向分異速度和橫向波及範圍。根據力學關系,建立了溶洞條件下氮氣垂向分異速度解析式;采用3D打印技術制作了物理試驗模型,基于物理模拟試驗,驗證了數值模拟的正确性;結合數值模拟,研究了氮氣注入速度、原油黏度、油水界面和氣水比對氮氣在溶洞型油藏中橫向展布的影響。研究結果表明,氣體橫向波及範圍會随着注入速度的提高、原油黏度的降低、油水界面的升高而增大,但氣水比對氣體橫向波及範圍的影響無明顯規律。
基于人工智能的抽油機井結蠟預警方法
邴紹強
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019093
[摘要](10) [HTML全文](11)
摘要:
針對依靠現場經驗确定的清蠟周期不準确而導緻蠟卡躺井的問題,開展了基于人工智能的抽油機井結蠟預警方法研究。利用皮爾遜相關系數分析方法,分析了17項油井自動采集參數與結蠟程度的關聯性,确定了7項主控參數,創建了結蠟預警規則模型;将7項主控參數的合并指标歸一化後得到結蠟綜合特征指标(WPSC),并利用結蠟預警規則模型産生的樣本數據,建立了結蠟井WPSC樣本集,選用長短時記憶神經網絡(LSTM)對樣本集進行訓練,得到WPSC機器學習模型,可以定量預測抽油機井的結蠟程度。該方法在勝利油田樁23區塊的現場應用結果表明,清蠟周期得到延長,且有效避免了蠟卡躺井。研究結果表明,基于人工智能的抽油機井結蠟預警方法實現了油井結蠟程度的定量化預測與預警,對精準确定清蠟時機具有較好的指導作用。
四川盆地威遠頁岩氣藏高效開發關鍵技術
伍賢柱
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019074
[摘要](94) [HTML全文](68) [PDF 1193KB](14)
摘要:
威遠頁岩氣藏地質條件複雜,工程技術面臨很大挑戰,因此根據威遠頁岩氣藏的特點,通過地質和工程技術的相互融合,以“選好區、打準層、壓好井、采好氣”為核心,從地質評價及井位部署優化、水平井優快鑽井及精準地質導向、水平井體積壓裂、排采及動态分析等4個關鍵環節入手進行技術攻關,形成了适合威遠頁岩氣藏勘探開發的6項關鍵技術,即頁岩氣高産區帶評價與優選技術、複雜地表條件下一體化井位部署與優化、長水平段叢式水平井高效鑽井完井技術、頁岩甜點錄井輔助地質導向技術、頁岩氣體積壓裂技術、排采測試及氣藏開發動态分析技術。威遠頁岩氣藏應用上述關鍵技術進行開發,并在開發過程中不斷完善各項關鍵技術,開發效果不斷提高,主力産層龍一11小層的鑽遇率達到98%,鑽井周期縮短至69.2 d,測試産量達到19.7×104 m3/d,單井最終可采儲量增至10 482×104 m3。6項關鍵開發技術為威遠頁岩氣藏的高效開發提供了技術支持,且技術的适應性不斷增強。
天然氣水合物動力學抑制劑與水分子相互作用研究
牛洪波, 于政廉, 孫菁, 徐加放
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019037
[摘要](85) [HTML全文](57) [PDF 862KB](7)
摘要:
為了解天然氣水合物動力學抑制劑的分子結構對其抑制性能的影響,分析了不同結構動力學抑制劑與水分子之間的相互作用規律。采用分子模拟方法,分别研究了含有環狀結構的動力學抑制劑PVP和PVCap、含有鍊狀結構的動力學抑制劑PMC,以及同時含有環狀結構和鍊狀結構的新型動力學抑制劑YZ與水分子之間的相互作用。研究發現,動力學抑制劑與水分子間的相互作用與動力學抑制劑結構密切相關:具有環狀結構的動力學抑制劑可以有效降低溶液中水分子的擴散系數,具有鍊狀結構的動力學抑制劑可以與水分子形成更多的氫鍵,同時具有環狀結構與鍊狀結構的動力學抑制劑其抑制性更強。研究結果進一步明确了動力學抑制劑分子結構對其抑制性能影響的機理,對研制天然氣水合物動力學抑制劑具有指導意義。
LIBS技術在線識别岩屑岩性可行性分析及試驗驗證
楊志強, 李光泉, 佘明軍
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019091
[摘要](54) [HTML全文](35) [PDF 820KB](2)
摘要:
鑽井新技術的發展及其推廣應用,在提高鑽井時效的同時,鑽井産生的岩屑粒徑變小,給常規岩屑錄井帶來了困難。近年來,基于激光誘導擊穿光譜(LIBS)的岩屑岩性識别技術取得了較好的效果,但該技術仍需要人工采集、清洗岩屑樣品,并存在鑽遇地層岩屑樣品代表性難以準确控制、岩屑岩性識别結果與鑽遇地層真實岩性之間具有一定差異等問題。為了解決上述問題,提出了利用LIBS在線識别岩屑岩性的技術構想,在實驗室構建了試驗平台,探索了激光器光源功率對岩屑樣品LIBS信息的影響,通過優選光源功率,提高了岩屑樣品LIBS信息的采集精度,進行了幹樣與濕樣、疏松與壓實狀态下岩屑樣品的LIBS檢測,發現不同狀态下岩屑樣品的LIBS特征較為穩定,岩屑樣品的LIBS特征與其狀态無關。試驗結果表明,錄井過程中岩屑樣品無需處理,可以直接檢測,即利用LIBS技術在線識别岩屑岩性可行。
頁岩油高效開發鑽井完井關鍵技術及發展方向
王敏生, 光新軍, 耿黎東
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019076
[摘要](112) [HTML全文](90) [PDF 1069KB](19)
摘要:
近年來美國的頁岩油産量急劇增長,頁岩油鑽井完井技術也呈現出一些新的特點和動向。為了給我國頁岩油高效勘探開發提供參考和借鑒,分析了國内外頁岩油的勘探開發現狀,介紹了實現頁岩油經濟高效開發所采用的關鍵鑽井完井技術,包括儲層甜點評價與識别技術、長水平段水平井技術、高密度分段壓裂技術、物探–地質–工程一體化技術和大數據分析與工程優化技術等,并結合頁岩油經濟高效開發面臨的挑戰及我國頁岩油的勘探開發現狀,提出了适應我國頁岩油儲層高效開發的鑽井完井關鍵技術及發展方向,以指導我國頁岩油的經濟高效開發,保障國家能源安全。
塔河油田靶向壓裂預制縫轉向技術模拟研究
房好青, 趙兵, 汪文智, 周舟
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019048
[摘要](50) [HTML全文](29) [PDF 1181KB](1)
摘要:
塔河油田超深儲層油氣資源主要儲存于碳酸鹽岩天然裂縫、孔洞中,應用預制縫靶向壓裂技術可以控制裂縫轉向,提高油氣産量。使用修正降阻比法計算管柱摩阻,結合裂縫不穩定滲流理論計算縫内壓力變化,利用位移不連續法計算裂縫轉向距離,并整合建立了裂縫擴展一體化模型。計算分析縫洞型碳酸鹽岩含有預制縫的靶向壓裂裂縫擴展方向角度和擴展延伸長度等參數,并将施工參數與壓裂裂縫轉向距離進行關聯,采用有限元法及物理模拟試驗進行準确性驗證。研究結果表明,壓裂液黏度、預制縫角度、地應力差和地層岩石彈性模量等參數與壓裂裂縫轉向距離呈負相關關系;預制縫長度與裂縫轉向距離呈正相關關系;施工排量需要優選,才能得到最優轉向距離。靶向壓裂預制縫轉向技術模拟研究結果,為塔河油田超深碳酸鹽岩儲層縫洞儲集體的高效開發提供了理論指導和數據支持。
氣體鑽井井下燃爆界限快速測量裝置的研制與試驗
李一博, 李永傑
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019040
[摘要](72) [HTML全文](80) [PDF 1340KB](10)
摘要:
為解決氣體鑽井中的井下燃爆問題,研制了一種現場快速直接測定地層烴類氣體燃爆界限的裝置,提出了該裝置的測試方法,并進行了快速測量試驗。試驗發現,該測試方法可在不同壓力、溫度和混合氣體體積分數條件下準确測量地層烴類氣體的燃爆界限,得出當前地層烴類氣體的燃爆範圍,預防井下燃爆的發生。在以甲烷氣體為對象的試驗中,用0.1 MPa壓力下的測量結果驗證了該裝置的有效性,并揭示了溫度和壓力對燃爆的影響規律。研究認為,氣體鑽井井下燃爆界限測量裝置的研制和相應測量方法的提出,為氣體鑽井中的井下燃爆問題提供了一種有效的預防手段,應用前景廣闊。
智能井多層合采井筒溫度場預測模型及應用
楊順輝, 豆甯輝, 趙向陽, 柯珂, 王志遠
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019049
[摘要](60) [HTML全文](39) [PDF 1065KB](4)
摘要:
智能井多層合采過程中為了優選溫度監測設備和确定測點位置,需要準确預測全井溫度剖面。根據智能井多層合采過程中的井筒内流體流動特征,考慮流量控制閥處節流效應對系統内流體流動參數的影響,建立了含流量控制閥的單油管多層合采井筒溫度預測模型,并結合生産井的工況進行了數值模拟。模型預測結果表明,井筒溫度随産層産出液性質、産液量、産層厚度、産層配比和地層溫度梯度的變化呈規律性變化;與單獨開采各産層相比,合采井的井筒溫度高于單獨開采的溫度平均值,且合采的溫度梯度最小。為了有效應用多層合采井筒溫度場預測模型,基于流量控制閥處溫度測量誤差最小的原則,提出了溫度傳感器指标及測點的優選方法;基于井筒溫度、溫度梯度及流量控制閥處溫降變化規律,提出了産層溫度異常的解釋方法。智能井多層合采井筒溫度場預測模型為優選智能井多層合采溫度測量裝置和解釋溫度變化規律提供了理論依據。
水下井口套管懸挂器偏磨事故預防技術
張志剛, 張華衛, 崔廣亮
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019090
[摘要](564) [HTML全文](208) [PDF 753KB](12)
摘要:
為了防止半潛式鑽機施工過程中水下井口套管懸挂器及其連接短節發生偏磨,破壞油氣井的完整性,以海上高溫高壓探井M井鑽井過程中ϕ273.1 mm套管懸挂器及其連接短節發生嚴重偏磨事故為例,分析了作業時海況、鑽機偏離井口程度、隔水管撓性接頭是否扭卡和套管懸挂器耐磨補心的内徑等可能造成套管懸挂器偏磨的因素,結合有限元軟件計算結果,提出了以精确監測鑽機偏離井口程度及時糾偏和選用與套管内徑一緻的套管懸挂器耐磨補心為主的預防技術措施。M井填井側鑽及後續的11口井進行鑽修井、棄井作業時,4條半潛式鑽機在施工中嚴格采取相應的預防技術措施,套管懸挂器及連接短節未發生明顯偏磨。現場應用表明,預防技術能夠有效保護水下井口套挂懸挂器,保證油氣井的完整性。
基于損傷力學的HL級抽油杆疲勞分析研究
丁雯, 彭振華, 張園, 任向海, 張辛, 吳超
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019041
[摘要](4370) [HTML全文](1683) [PDF 785KB](11)
摘要:
抽油杆在使用過程中受到損傷會對其安全性能造成影響。為分析損傷對HL級抽油杆安全性能的影響程度,根據損傷力學原理建立了抽油杆疲勞損傷演化模型,采用有效應力法與ANSYS有限元軟件,對裂紋損傷、蝕坑損傷和偏磨損傷3種損傷形式下HL級抽油杆的剩餘疲勞壽命進行了數值模拟。通過正交試驗分析了3種損傷形式下深度、寬度、角度等影響因素對HL級抽油杆剩餘疲勞壽命的影響,并利用多元回歸方法得到了疲勞壽命與影響因素的關系式。模拟結果表明,3種損傷形式下影響抽油杆疲勞壽命的因素,按影響程度高低排列:裂紋損傷,依次為裂紋的位置、角度、深度和寬度;蝕坑損傷,依次為蝕坑的位置、深度和半徑;偏磨損傷,依次為偏磨的位置、深度和長度。3種損傷形式下HL級抽油杆疲勞壽命與影響因素回歸關系式的調整決定系數分别為82.0%、94.0%和90.9%。研究結果表明:損傷位置對HL級抽油杆疲勞壽命的影響極其顯著;裂紋深度、角度,蝕坑深度和半徑及偏磨深度的影響顯著;裂紋寬度也有一定影響。3種損傷形式下HL級抽油杆疲勞壽命與影響因素的回歸關系式,可為判斷HL級抽油杆的剩餘壽命提供依據。
水平井分段控流完井應用效果評價方法
孫榮華, 陳陽, 王紹先, 張磊, 萬緒新
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019089
[摘要](54) [HTML全文](34) [PDF 827KB](0)
摘要:
為合理評價分段控流完井技術應用效果,基于累計産油量、日産油量年遞減率、年平均産液含水率和産液含水率年上升幅度等4項生産指标,建立了理論評價方法和綜合評價方法。理論評價方法以D311P5井為實例井,使用數值模型計算常規完井條件下實例井的生産指标,以搭建起分段控流完井條件下實例井與常規完井條件下2口鄰井實施對比的中介橋梁,該方法适用于應用井較少或需要精細評價特定井的情況;綜合評價方法以D311斷塊為例,為12口實例井匹配24口鄰井,建立96個對比樣本,充分利用現場生産數據對比分析實例井及其鄰井的生産指标。理論評價結果顯示,D311P5井在常規完井方法條件下的生産指标與2口鄰井基本持平,該結果與這3口井開采條件相近的實際情況相符,而D311P5井在分段控流完井條件下的生産指标明顯優于其常規完井條件;綜合評價結果顯示,實例井生産指标優于鄰井的對比樣本數為70個,占比72.9%。研究結果表明,分段控流完井技術在D311斷塊應用效果良好,達到了增油、穩油、控水和緩水的目的,對其他區塊的完井技術應用效果評價具有一定的指導作用。
ϕ228.6 mm射流沖擊器研制及硬地層現場試驗
索忠偉
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019085
[摘要](84) [HTML全文](49) [PDF 683KB](7)
摘要:
涪陵頁岩氣田二開ϕ311.1 mm直井段鑽遇的龍潭組、茅口組地層堅硬,可鑽性差,鑽頭使用壽命短,機械鑽速低。為了提高該層段的機械鑽速,研制了ϕ228.6 mm射流沖擊器,進行了台架試驗。台架試驗結果顯示,ϕ228.6 mm射流沖擊器性能參數可調範圍大,當行程、沖錘質量和排量變化而其他條件不變時,沖擊力、單次沖擊功、沖擊頻率随之呈近線性變化。在台架試驗的基礎上,優選了ϕ228.6 mm射流沖擊器的結構及性能參數,優化了鑽具組合及旋沖鑽井參數,并在焦頁109-1HF井進行了現場試驗。現場試驗結果表明,ϕ228.6 mm射流沖擊器提速效果顯著,較鄰井二開平均機械鑽速提高104.9%。ϕ228.6 mm射流沖擊器的成功研制,為涪陵頁岩氣田二開直井段硬地層鑽井提速提供了有效的技術手段。
水下采油樹30CrMo鋼/625合金異金屬腐蝕機理實驗研究
許亮斌, 李朝玮, 王宇, 肖凱文, 盛磊祥
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019034
[摘要](93) [HTML全文](46) [PDF 971KB](4)
摘要:
針對水下采油樹在海水和内部流體的長期作用下極易發生腐蝕的問題,借助高溫高壓反應釜,對流花11-1油田水下采油樹的30CrMo鋼/625合金的電偶腐蝕和堆焊金屬腐蝕分别進行了腐蝕浸泡模拟實驗,采用掃描電子顯微鏡和能譜分析儀分析了腐蝕産物膜的微觀形貌和化學成分,分析了30CrMo鋼和625合金的異金屬腐蝕機理。研究發現,水下采油樹異金屬接觸面的30CrMo鋼側更容易發生較嚴重的均勻腐蝕,接觸位置及堆焊焊縫處30CrMo鋼存在較嚴重的溝槽腐蝕。采油樹異金屬接觸腐蝕的原因包括電偶腐蝕和縫隙腐蝕,堆焊修複後熱影響區金相組織的不均勻性也會加劇縫隙腐蝕。研究結果表明,采油樹應盡量避免異種金屬接觸形成異金屬電偶腐蝕體系,修複已發生局部腐蝕失效的采油樹時應合理選擇堆焊材料并進行全覆蓋堆焊,避免異金屬腐蝕風險。
油氣鑽井技術在幹熱岩開發中的适應性分析
思娜, 葉海超, 牛新明, 王磊, 馮建赟, 靳瑞環
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019042
[摘要](79) [HTML全文](54) [PDF 705KB](15)
摘要:
幹熱岩地熱資源潛力巨大,其開發技術主要依賴于油氣鑽井技術的移植。鑒于幹熱岩地熱資源的特殊性,需要分析油氣鑽井技術在其開發中的适應性,以便進行改進,從而更快、更好、更經濟地開發該資源。在分析幹熱岩地熱資源地層分布特征及其與常規油氣資源異同點的基礎上,總結了幹熱岩地熱資源開發對鑽井工程方面的技術需求;結合當前油氣資源開發在安全高效快速鑽井、耐高溫、高效破岩、高精度表征描述、低成本開發等方面的技術特點,分析了常規油氣鑽井技術在幹熱岩地熱資源開發中的适應性,明确了可移植于幹熱岩地熱資源開發的油氣鑽井技術,提出應重點研制耐高溫井下工具和工作流體。研究表明,部分油氣鑽井技術可移植于幹熱岩地熱資源開發,但是鑒于幹熱岩地熱資源對鑽井技術的特殊要求,還需要開展針對性的科技攻關。
川深1井超高溫高壓尾管固井技術
羅翰, 何世明, 羅德明
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019094
[摘要](60) [HTML全文](46) [PDF 812KB](9)
摘要:
針對川深1井四開固井超高溫高壓地層長效密封的需求,通過增大矽粉加量和合理匹配矽粉粒徑抑制水泥石強度衰退,優選高溫苯丙膠乳、納米液矽等改善水泥漿的防氣竄能力、力學性能、穩定性等,設計了适用于超高溫高壓地層的高密度防氣竄水泥漿。其性能為:密度2.05 kg/L,防竄系數SPN小于0.43,氣竄模拟未見氣竄現象發生;其形成的水泥石在180 ℃下養護14 d抗壓強度達到了41 MPa,未見強度衰退現象;水泥石氣測滲透率0.008 1 mD,水泥石單軸彈性模量為7.54 GPa。川深1井四開采用高密度防氣竄水泥漿,并采取“替淨”、“壓穩”和“封嚴”等固井技術措施,有效封隔了高壓氣層,為後期作業提供了良好的井筒環境。這表明,超高溫高壓地層通過優選合适的水泥漿,并采取相應的技術措施,可以解決超高溫高壓地層的固井技術難點,提高固井質量。
哈薩克斯坦SIPC油田開發主要問題與技術對策
趙全民, 何漢平, 何青水, 陳向軍, 王寶峰
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019075
[摘要](76) [HTML全文](60) [PDF 640KB](5)
摘要:
哈薩克斯坦SIPC油田開發年限較長,儲層地質特征存在較大差異,開發過程中存在注水效率低、儲層無法自然投産且改造難度大、儲層易受到傷害、出砂嚴重、鑽井速度低成本高和環空帶壓等問題。為此,在分析問題原因的基礎上,基于油田特點和技術現狀,制定了應用高效注水技術、攜砂采油技術、高效鑽井技術等成熟技術,研制智能儲層保護劑及研究複雜砂岩可控穿層壓裂技術的技術對策。現場應用表明,該油田采用制定的技術對策,提高了注水效率和儲層壓裂改造效果,解決了地層出砂問題,降低了儲層傷害程度和鑽井成本,實現了低油價條件下降本增效的目的,支撐了哈薩克斯坦SIPC油田項目的順利實施。
基于溶脹–熟化機理的疏水締合聚合物速溶壓裂液技術
呂振虎, 邬國棟, 鄭苗, 楊建強, 向英傑
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019018
[摘要](1892) [HTML全文](266) [PDF 1036KB](23)
摘要:
針對疏水締合聚合物配制壓裂液時分散性能差、溶脹時間長和不适合現場連續混配的問題,綜合機械與化學方法,研究了疏水締合聚合物速溶壓裂液技術。通過優化助溶劑加量,減小配液用水的溶度參數,利用負熵因素加快聚合物溶脹速率;設計了同軸雙向攪拌裝置,提高固液混合物紊流程度,縮短聚合物熟化時間。試驗結果表明:溶度參數與溶脹膠團直徑是影響聚合物溶脹與熟化的關鍵因素;4%助溶劑可使疏水締合聚合物的溶脹率在4 min内達到92%;攪拌速率對疏水締合聚合物熟化時間的影響較小,攪拌方式是影響疏水締合聚合物熟化速度的主要因素,同軸雙向攪拌6 min時的溶脹率達到86%,形成的速溶疏水締合聚合物壓裂液在90 ℃條件下的抗剪切性能大于180 mPa·s,滿足現場施工要求。速溶疏水締合聚合物速溶壓裂液技術實現了聚合物壓裂液連續混配,降低了聚合物壓裂液殘液、餘液對環境的影響,為大規模體積壓裂工廠化作業模式提供了技術支撐。
海南福山凹陷花東1R井幹熱岩鑽井關鍵技術
葉順友, 楊燦, 王海斌, 崔廣亮, 趙峰, 董洪铎
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019030
[摘要](97) [HTML全文](68) [PDF 710KB](5)
摘要:
為探索海南島福山凹陷古近系流沙港組流三段、長流組熱儲情況,在花場區塊部署了第一口幹熱岩探井花東1R井,該井鑽探中存在下部地層可鑽性差且井眼軌迹控制難度大、深層取心收獲率難以保障、地層溫度高影響鑽井液性能穩定與固井質量等一系列問題。為保證花東1R井順利成井,在分析該地域地質構造與岩性特征基礎上,采用牙輪鑽頭+螺杆的鑽具組合及抗高溫井下測量儀器,控制定向鑽進井眼軌迹;根據取心井段地層特點,優選取心工具和優化取心鑽井參數,提高取心收獲率;采用抗高溫鉀鹽聚合物鑽井液解決鑽井液在高溫環境下性能穩定性差的問題;采用抗高溫雙凝水泥漿和采取針對性的技術措施,保證高溫環境下的固井質量。花東1R井實鑽過程中應用上述技術及措施,克服了由地層可鑽性差和地層溫度高引發的鑽井技術難點,保證了該幹熱岩井順利成井。該井的順利完成為海南島幹熱岩鑽探提供了經驗。
基于支持向量機的鑽井工況實時智能識别方法
孫挺, 趙穎, 楊進, 殷啟帥, 汪文星, 陳緣
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019033
[摘要](90) [HTML全文](84) [PDF 1168KB](4)
摘要:
目前的鑽井時效分析通常是依靠人工進行事後分析,具有主觀性和随意性,不能及時準确地反映真實的現場情況。為了實時準确地對鑽井工況進行自動判别,提高鑽井效率,提出了一種基于支持向量機(SVM)的用數據驅動的鑽井工況實時識别方法,建立了多個智能模型,并對其中的核函數進行分析比較,得出了最優的模型參數取值。采用4口井的錄井數據驗證了模型的準确性,識别結果與實際工況基本一緻,6種工況的識别正确率均達到95%以上。鑽井時效分析與應用表明,鑽井過程中應用工況識别結果,減少了不可見非生産時間。支持向量機實現了鑽井工況的實時智能識别,提高了鑽井時效,符合油田數字化和智能化發展的要求。
刀翼式孕鑲鑽頭設計及在哈山101井中的應用
張進雙, 張增寶, 王學才
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019083
[摘要](143) [HTML全文](110) [PDF 854KB](8)
摘要:
為提高準噶爾盆地哈山區塊火山岩地層機械鑽速、增大單隻鑽頭進尺、降低井眼失穩掉塊卡鑽風險,進行了提速鑽頭設計。通過全尺寸取心室内試驗,分析了地層岩石力學特性。在此基礎上,研發了新型胎體合金材料以提高鑽頭研磨性,采用孕鑲切削塊鑲嵌以增強鑽頭破岩能力,優化設計了刀翼式孕鑲鑽頭結構和防卡流道,地層掉塊落入斜傾角排屑槽可被向上推出、防止鑽頭卡死。研究發現,超細合金材料相互聯結成鍵、牢固粘結,鑽頭胎體力學性能提高30%以上。刀翼式孕鑲鑽頭複配高速大扭矩螺杆動力鑽具在哈山101井火山岩地層進行了應用,單隻進尺增大4倍,機械鑽速提高54.3%。該技術同時有效降低了掉塊卡鑽風險,成為該類地層中安全高效鑽井的有效技術手段。
S135鑽杆接頭缺口疲勞行為研究
李皓, 曾德智, 高定祥, 劉飛, 田剛, 施太和
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019013
[摘要](10508) [HTML全文](5414) [PDF 1523KB](38)
摘要:
鑽杆接頭疲勞失效是鑽杆失效的主要形式,因此,為提高鑽杆的使用壽命,對S135鑽杆接頭的疲勞行為進行了研究。根據鑽杆接頭的受力特征設計了疲勞試樣,采用PQ–6型旋轉彎曲疲勞試驗機和掃描電鏡研究了應力集中對S135鑽杆疲勞性能的影響。結果表明:S135鑽杆疲勞性能對V形缺口具有一定的敏感性;缺口根部半徑越小,應力集中系數越大,對疲勞性能的影響越嚴重,應力集中系數和疲勞強度符合幂函數關系;疲勞裂紋從缺口根部開始萌生,存在許多裂紋源(呈環形排列);應力相同時,随着應力集中系數增大,缺口根部的撕裂現象減弱,斷口變得光滑、平整,疲勞條紋變得細而密。研究結果表明:對鑽杆接頭螺紋的牙型進行優化設計,可以降低或減緩齒根的應力集中,降低S135鑽杆疲勞對缺口的敏感性,提高S135鑽杆的使用壽命。
可解挂雙向錨定懸挂封隔器關鍵技術
梁文龍, 薛占峰, 馬蘭榮
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019017
[摘要](5243) [HTML全文](1148) [PDF 826KB](31)
摘要:
針對常規雙向錨定封隔器存在的提前坐挂坐封、密封失效和坐封後無法解挂等問題,研制了集成重載錨定、高壓密封、防提前坐封和解挂等多種功能的可解挂雙向錨定懸挂封隔器,開展了高承載技術、高壓密封技術、防提前坐封技術和解挂技術等關鍵技術研究,并采用有限元方法分析了整體式卡瓦張開後的應力應變情況。性能測試結果表明,各功能單元的性能參數均達到了設計要求。可解挂雙向錨定懸挂封隔器在20多口井進行了現場應用,坐挂坐封均成功,解決了常規雙向錨定封隔器存在的問題。可解挂雙向錨定懸挂封隔器的成功研制,為多種完井工藝的順利實施提供了一種可靠的錨定封隔工具。
預防氣體水合物堵塞的深水油氣井測試安全閥下入位置研究
張偉國, 曹波波, 金灏, 汪紅霖, 馬鵬傑, 高永海
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019045
[摘要](2659) [HTML全文](794) [PDF 1056KB](29)
摘要:
深水油氣井測試過程中,容易發生氣體水合物堵塞井下安全閥的問題,為避免出現該問題,研究了安全閥合理下入位置的确定方法。利用氣體水合物相平衡微觀試驗裝置,在室内模拟了地層水礦化度下多組分氣體水合物在水中的相變過程,得到了溫度和壓力對氣體水合物相平衡的影響規律;分析了氣體組分、水深、地溫梯度和井口壓力對生成氣體水合物的影響,預測了氣體水合物的生成區域,從安全和成本2方面考慮給出了安全閥最小下入深度的确定方法。研究發現,氣體組分、水深、地溫梯度、井口壓力均會影響安全閥的下入位置,産出氣中乙烷、丙烷和丁烷含量增加更容易生成氣體水合物;同時,水深越深,地溫梯度越小,井口壓力越大,生成氣體水合物的區域越大,安全閥需要下入到更深的位置。研究認為,上述研究成果可為深水油氣井測試中安全閥下入位置的确定提供參考。
大斜度井段岩屑床休止角預測模型的建立及修正
孫曉峰, 張克博, 袁玉金, 倪曉東, 陳烨
當前狀态:  doi: 10.11911/syztjs.2019039
[摘要](2530) [HTML全文](649) [PDF 1117KB](39)
摘要:
大斜度井段岩屑床容易失穩或整體下滑迅速堆積成砂塞,而岩屑床失穩位置不好預測。為解決該問題,分析了岩屑床在大斜度井段的受力平衡,研究了岩屑床休止角的預測方法。基于楔入堆積模型,通過分析平均岩屑床面顆粒滾動與滑動時的受力情況,結合泥沙沉積學中的容重概念,建立了岩屑床休止角預測模型;同時,通過岩屑在不同濃度聚丙烯酰胺聚合物(PAM)溶液中的休止角測量試驗,對該預測模型進行了修正。得到的不同濃度聚丙烯酰胺聚合物溶液中岩屑床休止角的試驗值分别為26.9°、27.5°、29.7°和30.2°,由滑動休止角預測模型得到的理論值分别為24.2°、25.8°、27.1°和28.5°,而滾動休止角理論值也不超過30°,理論值相較于試驗值偏于保守,但按理論值可保證鑽井作業安全。研究認為,建立和修正後的大斜度井段岩屑床休止角預測模型,其預測結果較為可靠,可在确定井眼清潔工具有效位置、判斷井下故障位置時應用和參考。
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2019年第3期封面
2019, 47(3).  
[摘要](759) [PDF 484KB](25)
摘要:
2019年第3期目錄
2019, 47(3).  
[摘要](778) [HTML全文](267) [PDF 316KB](18)
摘要:
專家視點
大位移井鑽井延伸極限研究與工程設計方法
高德利, 黃文君, 李鑫
2019, 47(3): 1-8.   doi: 10.11911/syztjs.2019069
[摘要](3746) [HTML全文](320) [PDF 1079KB](48)
摘要:
大位移井在海洋、灘海、湖泊及山地等複雜地區油氣資源的高效開發中應用廣泛,大位移井鑽井技術具有約束因素多、作業難度大、作業風險高等基本特點,其井眼延伸極限的預測和控制對于安全鑽進意義重大。在概述國内外大位移井鑽井延伸極限研究進展的基礎上,重點介紹了大位移井鑽井延伸極限的預測模型和分布規律,提出了基于延伸極限的大位移井鑽井優化設計方法,并應用大位移井鑽井延伸極限理論分析了薩哈林地區Z–42大位移井的水平段旋轉鑽進極限及完井管柱下入極限,認為提升鑽機性能可大幅度提高井眼延伸極限,旋轉接頭和減阻接頭可提高完井管柱的下入極限。研究結果表明,開展大位移井鑽井延伸極限預測理論和控制方法研究,可為大位移井的風險預測、優化設計及安全控制提供科學依據。
鑽井完井
中國石化石油工程技術現狀及發展建議
張錦宏
2019, 47(3): 9-17.   doi: 10.11911/syztjs.2019061
[摘要](2335) [HTML全文](666) [PDF 651KB](57)
摘要:
石油工程技術是實現油氣勘探開發的手段,是推進油氣發展的重要動力。為了實現複雜油氣藏的高效勘探開發和剩餘油氣的挖潛增效,滿足勘探開發日益迫切的石油工程技術需求,中國石化近幾年重點開展了優快鑽井完井技術、複雜地層測井錄井技術、特殊儲層改造技術等技術攻關和相關裝備的研制工作,有力支撐了中國石化70多個盆地、500多個區塊的油氣勘探開發和海外5大區域近40個國家油田技術服務市場的開拓。綜述了中國石化石油工程技術的發展現狀,着重介紹了鑽井完井、測井錄井和儲層改造方面取得的技術突破;結合中國石化石油工程技術的發展目标和新的技術需求提出了發展建議,即加快發展關鍵核心技術,進一步完善适用于超深油氣藏、頁岩油氣藏、緻密油氣藏、東部老油田等的集成配套技術,并重視非常規能源、深水油氣開發技術的研究,全力打造一體化服務能力。
文23地下儲氣庫關鍵工程技術
趙金洲
2019, 47(3): 18-24.   doi: 10.11911/syztjs.2019063
[摘要](3809) [HTML全文](689) [PDF 766KB](43)
摘要:
文23儲氣庫是我國中東部地區最大儲氣庫,工程建設過程中遇到固井難度大、井漏嚴重、井筒封閉性評價困難、注采管柱要求高和老井井況複雜等技術挑戰,為此開展了鹽膏層固井、超低壓儲層防漏及保護、蓋層段井筒封閉性評價、注采完井管柱設計和老井封堵與評價等技術攻關,形成了文23儲氣庫關鍵工程技術,解決了文23儲氣庫建設中的技術難題。文23儲氣庫關鍵技術在現場應用後,固井質量顯著提高,鑽井液漏失量降低52.3%,井筒封閉性評價提高了施工決策效率,保障了儲氣庫工程建設的順利施工。文23儲氣庫示範工程的建設,為類似儲氣庫建設提供了技術保障和示範。
海相碳酸鹽岩超深油氣井安全高效鑽井關鍵技術
曾義金
2019, 47(3): 25-33.   doi: 10.11911/syztjs.2019062
[摘要](3658) [HTML全文](372) [PDF 1155KB](42)
摘要:
塔裡木盆地及四川盆地海相碳酸鹽岩油氣資源埋深超過7 000.00 m,地層具有層系多、非均質性強和高溫高壓等特點,鑽井難度大、風險高,存在機械鑽速低、井筒完整性易失效等突出工程問題。為此,研制了一批新型鑽井提速工具及耐高溫測量儀器與固井工具,研發了耐高溫的高密度鑽井液體系、環保型低摩阻鑽井液、高性能堵漏漿和防氣竄固井水泥漿,發展了硬地層協同破岩快速鑽井技術、縫洞型高壓油氣井“預–監–控–壓”閉環式安全控制鑽井配套技術及超深小井眼水平井井眼軌迹測控關鍵技術,完成了多口井深超8 000.00 m的高難度超深井鑽井施工,創造了多項工程紀錄,有力支撐了新疆順北、川西超深海相碳酸鹽岩油氣的勘探開發。
深層油氣勘探開發需求與尾管懸挂器技術進步
馬開華, 谷磊, 葉海超
2019, 47(3): 34-40.   doi: 10.11911/syztjs.2019055
[摘要](3449) [HTML全文](235) [PDF 692KB](28)
摘要:
深層油氣勘探開發中,存在地質條件複雜,地層堅硬、研磨性強,井眼失穩嚴重,固井封固段長和間隙小等問題,這對尾管固井技術提出了更高要求。為應對深層尾管固井中尾管下入更深、負荷更大,尾管下入更加困難,井底溫度更高、壓力更大,以及井下環境更加惡劣等帶來的挑戰,十多年來國内進行了持續攻關和創新,取得了一系列重要進展—尾管懸挂器的功能從基本型、保險型、增強型,發展到了集成型;研制了内嵌式卡瓦、可旋轉及液壓丢手、平衡式雙液缸、高壓封隔和多功能集成型懸挂器,滿足了深層油氣開發需求,取得了顯著的現場應用效果。與此同時,研制的各種尾管懸挂器,為順北油氣田、元壩氣田、涠洲油田和川西地區等深層複雜油氣田的規模化開發提供了固井技術支撐,并起到了很好的推動作用。綜合研究認為,由于材料、信息、控制和制造等相關領域技術不斷進步,尾管懸挂器技術以後将向集成化、智能化、信息化和實時化發展,從而滿足更深層油氣勘探開發的需求,支撐石油天然氣工業持續、健康、快速發展。
中國石化固井技術進展及發展方向
丁士東, 陶謙, 馬蘭榮
2019, 47(3): 41-49.   doi: 10.11911/syztjs.2019073
[摘要](3569) [HTML全文](366) [PDF 895KB](34)
摘要:
近年來,中國石化持續加大了深層超深層油氣、頁岩氣和緻密油氣的勘探開發,為滿足油氣勘探開發需求,研制開發了自愈合、納米液矽、溫度廣譜性等高性能新型油井水泥外加劑,開發了具有自身特色的抗高溫、高密度和低密度(兩高一低)以及彈塑性水泥漿,形成了超深井高溫高壓固井技術、頁岩油氣固井技術以及超長封固段大溫差固井配套技術,基本滿足了複雜地質條件下的 固井技術需求,推動了中國石化油氣勘探開發進程。成功開發了系列高性能尾管懸挂器、分級注水泥等系列化固井工具、新型自動化控制的水泥車和一體化注氮泡沫水泥漿系統等固井裝備、具有自主知識産權的固井優化設計軟件,提高了我國固井技術水平和核心競争力。展望未來,中國石化固井技術發展要堅持以需求為導向,重點發展複雜深井超深井固井技術、低滲透與頁岩油氣固井技術、老油田調整井複雜壓力體系固井技術,更好地服務于複雜油氣藏高效勘探開發。同時,加強跨界融合,研發新型多功能、廣譜化、智能化、一體化新型固井材料以及大功率、自動化、智能化、設計監控一體化固井設備是未來固井技術發展的方向。
井下機器人研究進展與應用展望
劉清友, 董潤, 耿凱, 朱海燕, 趙建國
2019, 47(3): 50-55.   doi: 10.11911/syztjs.2019067
[摘要](3679) [HTML全文](424) [PDF 836KB](45)
摘要:
針對水平井測井、壓裂等作業中井下管柱下入困難的問題,國内外開展了井下機器人的研究與應用。根據井下機器人的結構特點及功能,将其分為井下牽引機器人和井下鑽井機器人2大類,并詳細介紹了其支撐機構、驅動系統、控制系統和能源供給系統等4大關鍵技術的功能、設計方案及性能參數。同時,總結歸納了國内外井下機器人的最新研究進展,指出小型化和安全性是井下機器人研究的目标、伸縮式智能控制鑽井機器人是井下鑽井機器人的主要發展方向,并基于井下機器人技術提出了連續油管多分支微小井眼水平井完井技術、連續油管智能閉環鑽井技術和無線單橋塞水平井分段壓裂技術。研究結果為我國井下機器人的研究、設計和應用提供了參考和借鑒。
控制壓力固井技術研究進展及展望
孫寶江, 王雪瑞, 王志遠, 馬金山, 齊金濤, 郗鳳亮, 周英操
2019, 47(3): 56-61.   doi: 10.11911/syztjs.2019066
[摘要](3596) [HTML全文](301) [PDF 845KB](38)
摘要:
控壓固井技術能夠解決窄安全密度窗口、淺層氣、淺層流等複雜地層條件下的固井技術難題,防止井湧、井漏和氣竄等複雜情況的發生。在介紹控壓固井技術原理的基礎上,分析了目前國内外控壓固井的發展現狀、應用情況及關鍵技術,包括控壓固井技術的工藝流程、硬件裝備和軟件系統,并探讨了控壓固井技術存在的問題與發展趨勢。現場應用表明,控壓固井技術能夠顯著提高固井成功率和固井質量;但現有控壓固井技術未能充分結合固井作業的具體特征,存在計算模型缺乏、控制軟硬件不配套和工藝不完善的問題。針對控壓固井技術特征和目前存在的問題,給出了技術發展建議,以期為我國控壓固井技術的發展提供指導和幫助。
基于SVM的套管最大von Mises應力預測方法
狄勤豐, 吳志浩, 王文昌, 覃光煦, 陳鋒
2019, 47(3): 62-67.   doi: 10.11911/syztjs.2019065
[摘要](3529) [HTML全文](272) [PDF 969KB](23)
摘要:
為了預測非均勻地應力條件下不居中套管的最大應力,提高套管安全性,研究了基于支持向量機(SVM)的套管最大von Mises應力預測方法。首先确定了影響套管最大應力的關鍵因素,包括非均勻地應力、水泥環的彈性模量及泊松比、套管偏心距等8個因素;然後利用ANSYS軟件構建了套管應力實驗樣本;最後建立了\begin{document}$\varepsilon {\rm{ - SVR}}$\end{document}模型,實現了套管最大應力的預測。通過自學習,基于徑向基核函數的SVM回歸方法對于訓練樣本達到了很好的精度,5個測試樣本的平均相對誤差僅為1.32%,具有較好的預測精度,滿足工程需求,且可以實現非均勻地應力條件下不居中套管最大應力的快速求解。研究結果為現場安全施工提供了理論依據。
PCDS精細控壓鑽井技術新進展
周英操, 劉偉
2019, 47(3): 68-74.   doi: 10.11911/syztjs.2019071
[摘要](3507) [HTML全文](370) [PDF 771KB](24)
摘要:
為解決鑽進複雜地層時普遍存在的井湧、漏失、坍塌和卡鑽等井下故障,特别是“溢漏同存”窄安全密度窗口地層安全鑽進的問題,研制了PCDS精細控壓鑽井系列裝備,形成了欠/近/過平衡精細控壓鑽井技術,以及9種工況、4種控制模式、13種應急轉換的精細控壓鑽井工藝,并在不同類型的複雜地層進行了應用,解決了“溢漏同存”窄安全密度窗口地層安全鑽進的難題,提高了油氣勘探發現率,大幅延長了水平井水平段長度,提高了單井産量。詳細介紹了PCDS精細控壓鑽井裝備的發展過程及最新進展,分析了PCDS精細控壓鑽井技術的現場應用效果,指出了控壓鑽井技術将向高效一體化方向發展,應用領域也将不斷拓寬,其與信息化、智能化結合,将形成智能井筒安全控制鑽井技術,為未來智能鑽井技術奠定基礎。
BIO–OIL環保基液的研制與現場試驗
趙景芳, 劉雪婧, 耿鐵
2019, 47(3): 75-81.   doi: 10.11911/syztjs.2019072
[摘要](2841) [HTML全文](202) [PDF 915KB](10)
摘要:
為滿足深水鑽井環保要求,開發了一種用于合成基鑽井液的環保基液BIO–OIL,對比了BIO–OIL基液與常用基液的基本物理化學性能、黏溫特性、碳原子數分布、生物毒性和乳液微觀流變性,用BIO–OIL基液配制了深水合成基鑽井液及高溫高壓合成基鑽井液,并評價了其性能。結果顯示,BIO–OIL基液的基本性能滿足現場需求,生物毒性符合一級海域排放要求,乳液流體類型與3#白油乳液流體類型相同,具有三維網狀結構,可配制滿足現場需求的深水合成基鑽井液和高溫高壓合成基鑽井液。用BIO–OIL基液配制的合成基鑽井液在南海西部某區塊3口井進行了現場試驗,結果表明,該鑽井液流變性能穩定,攜岩性能強,井眼清潔效果好。研究表明,BIO–OIL基液是一種可用于合成基鑽井液的環保基液,用其配制的合成基鑽井液的性能滿足深水鑽井需求。
深水鑽井抗高溫強抑制水基鑽井液研制與應用
耿鐵, 邱正松, 湯志川, 趙欣, 苗海龍
2019, 47(3): 82-88.   doi: 10.11911/syztjs.2019036
[摘要](4381) [HTML全文](1633) [PDF 738KB](39)
摘要:
深水鑽井時存在複雜地層井眼失穩、大溫差下鑽井液流變性調控困難等技術難題,需要研發适用于深水鑽井的抗高溫強抑制性水基鑽井液。以丙烯酰胺、烷基季铵鹽和2–丙烯酰胺基–2–甲基丙磺酸為單體,采用水溶液聚合法合成了深水鑽井用低相對分子質量的聚合物包被抑制劑Cap;以Cap為主要處理劑,并優選其他處理劑,構建了深水抗高溫強抑制水基鑽井液。室内性能評價表明,低相對分子質量的聚合物包被抑制劑Cap對鑽井液流變性的影響較小,包被抑制作用強;深水抗高溫強抑制水基鑽井液低溫流變性良好,可抗160 ℃高溫,高溫高壓濾失量小于9 mL,三次岩屑滾動回收率大于70%,抑制性強,可分别抗25.0%NaCl、0.5%CaCl2和8.0%劣土污染。該鑽井液在南海4口深水油氣井鑽井中進行了現場試驗,取得了良好的應用效果,解決了低溫增稠及井眼失穩等技術難題,具有現場推廣應用價值。
勝利油田鑽井環保技術進展及發展方向
韓來聚, 李公讓
2019, 47(3): 89-94.   doi: 10.11911/syztjs.2019057
[摘要](3531) [HTML全文](428) [PDF 591KB](20)
摘要:
為了解決勝利油田鑽井過程中廢棄物總量大、存在環境污染風險等問題,研究開發了抗高溫環保鑽井液,形成了鑽井液随鑽治理一體化、廢棄鑽井液資源化利用和廢棄鑽屑無害化處理等一系列鑽井環保技術。該環保技術在勝利油田及其他油氣田的鑽井現場進行了集成應用,解決了鑽井液環保性與功能性之間的矛盾,顯著降低了鑽井廢棄物的總量與污染風險,初步實現了對鑽井廢棄物“源頭設計,過程控制,末端治理”的目标。研究認為,勝利油田鑽井環保技術是在鑽井作業“綠色”、高效實施與可持續發展方面探索取得的初步成果,具有現實意義。結合目前環保技術發展所面臨的實際問題,指出了勝利油田鑽井環保技術應在廢棄物前期處理随鑽化、經濟化,配套設備小型化、智能化,以及末端産物資源化等3個方面開展攻關研究。
國内鑽井液技術進展評述
王中華
2019, 47(3): 95-102.   doi: 10.11911/syztjs.2019054
[摘要](3647) [HTML全文](286) [PDF 628KB](47)
摘要:
随着深井、超深井以及特殊工藝井越來越多,對鑽井液性能的要求也越來越高。為滿足安全、快速、高效鑽井需要,國内在鑽井液開發與應用方面開展了大量研究與應用,并不同程度地滿足了鑽井工程的需要。尤其是,在抑制性鑽井液、油基鑽井液、超高溫超高密度鑽井液等方面取得了快速發展,形成了一系列實用的鑽井液技術,逐步縮小了與國外的差距,特别是超高密度鑽井液技術已居于國際領先地位。為了更清楚、更全面地了解近年來國内鑽井液技術的發展情況,為國内鑽井液的開發與應用提出有價值的建議,從抑制性和環保型鑽井液、油基鑽井液、超高溫超高密度鑽井液、泡沫鑽井液和合成基鑽井液等方面,對鑽井液的開發、性能和應用情況進行了介紹,在此基礎上分析了國内鑽井液存在的問題和發展方向,并結合鑽井實踐,提出了未來需要重點開展的工作。研究結果對國内鑽井液的開發與應用具有參考價值和指導意義。
井眼軌迹的主法線角及其方程
劉修善
2019, 47(3): 103-106.   doi: 10.11911/syztjs.2019052
[摘要](1834) [HTML全文](270) [PDF 789KB](31)
摘要:
針對井眼軌迹撓曲特性及其變化規律的表征問題,提出了井眼軌迹主法線角的概念及定義,厘清了井眼軌迹彎曲方向與導向鑽具定向方向的本質區别。在此基礎上,建立了井眼軌迹主法線角的通用方程,并結合常用井眼軌迹模型給出了主法線角的具體計算方法及公式;揭示了不同撓曲參數間的關系,創建了用特性曲線表征井眼軌迹撓曲形态的方法。研究表明:井眼軌迹的主法線角不同于導向鑽具的工具面角,基于直角坐标系和極坐标系耦合的特性曲線可表征多組撓曲參數及其相互關系。研究結果厘清了現有理論與技術中的一些模糊認識,發展了井眼軌迹撓曲形态的表征方法。
硬地層穩壓穩扭鑽井提速技術
胡群愛, 孫連忠, 張進雙, 張俊, 劉仕銀
2019, 47(3): 107-112.   doi: 10.11911/syztjs.2019053
[摘要](3463) [HTML全文](222) [PDF 726KB](41)
摘要:
采用PDC鑽頭鑽進硬地層時,如果破岩扭矩較小或波動幅度較大,易造成鑽頭惡性振動和鑽頭使用壽命短,從而導緻機械鑽速低和鑽井周期長。因此,建立了PDC鑽頭破岩所需門限扭矩的計算模型,以門限扭矩定量計算為核心、平穩傳遞鑽柱應變能為手段,形成了硬地層穩壓穩扭鑽井提速技術。該技術通過優化井眼尺寸、選用合适的鑽頭和沖擊類輔助破岩工具,降低破岩門限扭矩和門限鑽壓;通過選擇合适的井下動力鑽具,為鑽頭提供足夠的破岩能量;通過選用減振工具和優選鑽井參數,降低振動,保證鑽頭運動平穩。穩壓穩扭鑽井提速技術在夏河1井古生界硬地層進行了現場試驗,二疊系機械鑽速提高485.6%、全井機械鑽速提高70.4%,取得了顯著的提速效果。研究結果表明,穩壓穩扭鑽井提速技術能夠提高硬地層機械鑽速,可為複雜地層鑽井提速提供借鑒。
順北油氣田鷹1井超深井段鑽井液關鍵技術
林永學, 王偉吉, 金軍斌
2019, 47(3): 113-120.   doi: 10.11911/syztjs.2019068
[摘要](3564) [HTML全文](221) [PDF 1117KB](28)
摘要:
鷹1井是順北油氣田的一口超深重點風險預探井,設計井深9 016.85 m(垂深8 603.00 m)。該井超深井段志留系柯坪塔格組與奧陶系桑塔木組等硬脆性泥岩地層、志留系裂縫性地層和奧陶系破碎性地層,在鑽進過程中易出現井眼失穩、井漏、坍塌掉塊等井下故障。為此,通過室内試驗研究,分析了該井超深井段硬脆性泥岩地層井眼失穩機理、強壓力敏感性裂縫性地層漏失原因及破碎性碳酸鹽岩地層井眼失穩原因,應用“多元協同”井壁穩定基本理論,構建了SMHP–1強抑制強封堵鑽井液,并制定了針對性強的防塌防漏技術措施。該井順利鑽穿大段硬脆性泥岩、裂縫性地層和破碎性地層,未發生井眼失穩及鑽井液漏失,順利鑽至井深8 588.00 m完鑽,創亞洲陸上井深最深紀錄。現場應用表明,SMHP–1強抑制強封堵鑽井液能夠解決深部地層大段泥岩及破碎性地層的井眼失穩與漏失難題,為國内外深井超深井安全鑽進提供了技術借鑒。
川深1井超深井鑽井提速關鍵技術
葉金龍, 沈建文, 吳玉君, 杜征鴻, 睢聖, 李林
2019, 47(3): 121-126.   doi: 10.11911/syztjs.2019056
[摘要](1833) [HTML全文](352) [PDF 795KB](49)
摘要:
川深1井儲層埋藏超深,陸相難鑽地層研磨性強、可鑽性差,大尺寸井眼提速困難,深部地層可鑽性差、井身質量控制困難。為此,根據川深1井的地層特征,優化應用了一系列鑽井提速技術:采用了氣體鑽井和泡沫鑽井技術,以大幅提高機械鑽速;采用了抑制泥岩水化膨脹的泡沫鑽井液體系,以解決上部大尺寸井眼地層出水、井眼失穩及高效攜岩的難題;采取了旋沖鑽井技術、“孕鑲金剛石鑽頭+高速螺杆鑽具”複合鑽井技術鑽進高研磨性地層,以提高鑽井時效;采用了預彎曲動力學防斜打快技術,并配套高效PDC鑽頭和鑽井參數優化,鑽進深部難鑽地層,以提高井身質量。川深1井鑽井提速關鍵技術的應用,确保該井順利鑽至井深8 420 m完鑽,創當時亞洲陸上鑽井井深最深紀錄,平均機械鑽速提高至2.11 m/h,鑽井周期縮短至475 d,取得了很好的現場應用效果,可為國内類似超深井高效鑽井提供借鑒。
油氣開發
海底天然氣水合物開采的環境安全性探讨
李子豐, 韓傑
2019, 47(3): 127-132.   doi: 10.11911/syztjs.2019064
[摘要](3565) [HTML全文](238) [PDF 762KB](41)
摘要:
在能源需求和環保要求的雙重壓力下,天然氣的消費量大幅增長,對海底天然氣水合物進行大規模開采是必然的。目前,海底天然氣水合物的開采還處于初級階段,沒有找到公認的合适的開采方式,最主要的原因是擔心開采天然氣水合物會造成其瞬間大規模氣化,引發環境災難。從人們所擔心的問題出發,通過分析天然氣水合物的開采原理,調研天然氣水合物的開采實踐,指出開采天然氣水合物的主要物理過程是氣化,而氣化需要吸收大量的熱量,但地層傳遞熱量的速度非常慢。為此,天然氣水合物的開采速度非常低。天然氣水合物在其開采過程中雖然不可避免的會對環境産生一定影響,但不會對環境造成災難性影響。
渤海油田分層注水井電纜永置智能測調關鍵技術
劉義剛, 陳征, 孟祥海, 張樂, 藍飛, 宋鑫
2019, 47(3): 133-139.   doi: 10.11911/syztjs.2019044
[摘要](3478) [HTML全文](286) [PDF 878KB](16)
摘要:
為了解決渤海油田常規分層注水中單井測調占用平台時間長、測調效率低,以及水平井和大斜度井适應性差等問題,研究了分層注水井電纜永置智能測調技術。将溫度、壓力、流量等測試單元集成于智能測調工作筒中,以電纜為傳輸電能和數據的介質,實現地面控制多口井、多層水嘴的連續開關,實時監測井下數據,形成了一套适用于海上油田的智能測調技術。38口井的應用實踐表明,采用分層注水井電纜永置智能測調技術可大幅提高測調效率,縮短作業時間和減小作業空間,解決海上大斜度井、水平井測調難題。研究認為,該技術可為渤海油田經濟、高效開發提供支持。
順北油氣田超深碳酸鹽岩儲層深穿透酸壓技術
蔣廷學, 周珺, 賈文峰, 周林波
2019, 47(3): 140-147.   doi: 10.11911/syztjs.2019058
[摘要](1759) [HTML全文](254) [PDF 1345KB](20)
摘要:
順北油氣田碳酸鹽岩儲層具有超深、高溫和高破裂壓力等特點,酸壓改造時存在酸蝕裂縫短、導流能力遞減快等問題,為此,提出了應用深穿透酸壓技術對超深碳酸鹽岩儲層進行改造的技術思路,并進行了技術攻關研究。合成了酸用稠化劑、高溫緩蝕劑,研制了抗高溫清潔酸,并進行了酸液非均勻刻蝕導流能力試驗,分析了在閉合應力為20~90 MPa時僅注入清潔酸、僅注入膠凝酸和先注入清潔酸再注入膠凝酸3種注酸方式下裂縫的導流能力;同時,研究了酸液非均勻驅替流動機理,優化了非均勻刻蝕酸壓工藝參數。研究發現,采用“清潔酸+膠凝酸”組合注入模式,不僅酸蝕裂縫導流能力有較大幅度提高,有效縫長也增加近1倍。超深碳酸鹽岩儲層深穿透酸壓技術在順北油氣田進行了5井次現場試驗,酸壓施工成功率及有效率均達到100%,酸壓後平均日産油107.7 m3,平均酸蝕縫長133.20 m,取得了明顯的儲層改造效果。研究認為,順北油氣田超深碳酸鹽岩儲層深穿透酸壓技術可極大改善超深碳酸鹽岩酸壓效果,可為國内類似儲層的酸壓改造提供借鑒。
測井錄井
高精度随鑽成像測井關鍵技術
路保平, 倪衛甯
2019, 47(3): 148-155.   doi: 10.11911/syztjs.2019060
[摘要](3631) [HTML全文](437) [PDF 1296KB](46)
摘要:
為了解決随鑽地質導向系統距離鑽頭遠、檢測信息少和檢測精度低的問題,基于随鑽扇區掃描原理,結合MEMS動态工具面檢測技術、近鑽頭伽馬旋轉累計計數成像采集算法和随鑽電阻率動态PID調節發射驅動成像采集算法,研制了高精度近鑽頭伽馬成像測井儀和高精度随鑽電阻率成像測井儀,實現了近鑽頭伽馬16扇區測量與随鑽電阻率128扇區測量。現場試驗結果表明:随鑽采集到的近鑽頭伽馬成像測井數據可為複雜油氣藏地質導向鑽進提供技術支持;随鑽電阻率成像測井數據與電纜測井數據吻合,可為随鑽地層評價提供可靠數據。研究表明,利用近鑽頭伽馬成像測井儀和高精度随鑽電阻率測井儀可以獲得高精度的測井數據,為地質導向和地層評價提供支持。
枯竭砂岩氣藏型儲氣庫錄井關鍵技術研究
王志戰
2019, 47(3): 156-162.   doi: 10.11911/syztjs.2019059
[摘要](3554) [HTML全文](235) [PDF 1561KB](16)
摘要:
井筒封閉性對儲氣庫的建設至關重要。枯竭砂岩氣藏型儲氣庫斷層發育,在其建設過程中,存在井漏頻發、鹽膏層段固井質量難以保證等工程技術難題,對井筒完整封閉性構成潛在風險。為此,以文23儲氣庫為例,研究了枯竭砂岩氣藏型儲氣庫錄井關鍵技術。利用文23儲氣庫注采氣井的鑽井錄井資料,并結合前期勘探開發資料,從蓋層封閉性、斷層封閉性2個角度評價了井筒封閉性,建立了該儲氣庫沙三段鹽膏層斷缺條件下的蓋層識别與評價方法,形成了基于鑽井液出口流量曲線變化形态的井漏原因判别模式和斷層封閉性評價方法;為了提高井筒封閉的完整性,建立了該儲氣庫沙三段鹽膏層發育和斷缺2種條件下鑽穿蓋層底界5.00~10.00 m卡準中完井深的方法。應用實例表明,以上述方法為核心形成的枯竭砂岩氣藏型儲氣庫錄井關鍵技術,從地質和工程2方面解決了儲氣庫井筒封閉性錄井評價難題,有助于提高錄井對儲氣庫建設的技術支持力度與技術服務質量。
頁岩氣壓裂技術現狀及發展建議
薛承瑾
[摘要](21649) [PDF 489 KB](19633)
摘要:
頁岩氣分布廣泛,開發潛力巨大,是常規石油天然氣的理想接替能源。但是,頁岩氣成藏規律、儲集空間、滲流規律以及開發模式有其自身特點,特别是儲層具有低孔特征和極低的基質滲透率,給有效開發帶來很大的困難和挑戰,而水平井分段壓裂是頁岩氣成功開發的主體技術。北美地區頁岩氣開發已實現商業化,并逐漸形成了一系列以實現“體積改造”為目的的頁岩氣壓裂技術。我國頁岩氣資源豐富,前景廣闊,但尚處于起步階段。因此,了解北美地區頁岩氣儲層特點和開發技術,加快技術研發和應用力度,盡快形成和配套适應我國頁岩氣壓裂技術應用的基礎理論與技術系列,對于加快我國頁岩氣勘探開發步伐具有現實意義。概述了國内外頁岩氣開發現狀,詳細分析了頁岩氣的儲層特征,重點介紹了國外頁岩氣壓裂技術進展和形成的系列工藝技術,并結合目前形勢對我國頁岩氣壓裂技術的發展提出了一些建議。
頁岩氣儲層岩石力學特性及脆性評價
李慶輝, 陳勉, 金衍, 侯冰, 張家振
[摘要](19197) [PDF 1990 KB](3664)
摘要:
頁岩氣儲層的岩石力學特性對開發影響極大,進行頁岩破壞機理、力學特性和脆性評價方面的研究,可以為頁岩氣鑽井和壓裂設計工作提供技術支撐。采用室内試驗和測井分析相結合的方法,在黑色頁岩力學特性研究的基礎上,分析了其脆性破壞特征及影響因素,提出了一種利用岩石彈性參數和礦物組成綜合評價頁岩脆性的方法,并介紹了利用測井資料計算單井脆性剖面的流程。研究表明,頁岩普遍具有脆性破壞的特征,破壞類型與頁岩種類、取心深度、取心方位和加載條件相關,低圍壓下标準試樣以劈裂式破壞為主,全應力應變曲線經曆極短的塑性屈服階段即發生破壞,高圍壓時多出現雙剪式和單剪式破壞,頁岩的脆性與試樣的彈性參數和礦物組成關系密切。實例分析表明,脆性特征影響壓裂效果,與壓裂造縫能力和産氣情況吻合良好。綜合脆性評價既是儲層岩石力學特性分析的重要内容,也是壓裂選層的重要依據。
控壓鑽井技術探讨與展望
周英操, 崔 猛, 查永進
[摘要](18030) [PDF 385 KB](3267)
摘要:
所有的現代油氣井鑽井技術均包含控壓鑽井技術,明确這一概念,對組織實施和研究發展這一技術至關重要。指出控壓鑽井技術的應用範圍應包括過平衡鑽井、近平衡鑽井、欠平衡鑽井、精細控壓鑽井及自動(閉環)控壓鑽井。其中精細控壓鑽井技術是指在鑽井過程中,能夠精确控制井筒環空壓力剖面、有效實現安全鑽井的鑽井技術。對不同控壓鑽井方式的定義分别進行了明确的闡述,分析了控壓鑽井技術的現狀。從用途出發,将控壓鑽井技術分成了5級,這将有利于鑽井施工的安全評估。對控壓鑽井技術下步發展方向提出了建議,并指出未來控壓鑽井技術發展的目标是在鑽井過程中,能夠自動随鑽監測環空壓力剖面,反饋至地面後能自動調整流量和回壓等控制參數,實現環空壓力的閉環監測與控制。
無線随鑽測量技術的應用現狀與發展趨勢
馬 哲, 楊錦舟, 趙金海
[摘要](16734) [PDF 525 KB](3367)
摘要:
目前,無線随鑽測量技術是石油工程技術發展的一個主要方向。詳細介紹了無線随鑽測量儀器的傳輸方式、國内外無線随鑽測量技術的主要進展和應用現狀,指出了國内外無線随鑽測量儀器的優缺點和應用範圍,分析了無線随鑽測量技術的發展趨勢,并提出我國應在借鑒國外先進的無線随鑽測量技術的基礎上,研制具有自主知識産權的無線随鑽測量儀器,以加快我國無線随鑽測量技術的發展,縮短與國際先進水平的差距。
油田硫化氫腐蝕機理及防護的研究現狀及進展
劉 偉, 蒲曉林, 白小東, 趙昊炜
[摘要](16317) [PDF 388 KB](2606)
摘要:
我國大多數油田含有硫化氫腐蝕性氣體,其中四川盆地是我國含硫化氫天然氣分布最廣的含油氣盆地,而硫化氫腐蝕是井下油氣管的主要腐蝕類型。簡要論述了硫化氫腐蝕的機理和影響因素,分析了國内外硫化氫腐蝕研究的現狀和趨勢,并在此基礎上介紹了采用緩蝕劑、塗鍍層油管、普通碳鋼管材、耐蝕合金鋼管材、玻璃鋼和塑料管材、陰極保護幾種國内外常用的防腐措施,指出了各種方法的優缺點,探讨了高含硫化氫油氣田腐蝕研究的熱點問題及發展方向。
電磁随鑽測量技術現狀及發展趨勢
劉修善, 侯緒田, 塗玉林, 楊春國
[摘要](16779) [PDF 486 KB](3335)
摘要:
随鑽測量是井眼軌迹監測與控制中的一項關鍵技術。氣體鑽井技術的推廣應用為電磁随鑽測量(EM-MWD)技術帶來了有利的發展契機和空間。此外,由于EM-MWD系統的投資和服務費用低廉,所以在淺層油氣資源開發方面也具有良好的應用前景。系統地介紹了EM-MWD技術的國内外現狀、現場試驗及應用情況、應用前景及發展趨勢,提出了未來EM-MWD技術的主要攻關方向:增加EM-MWD系統的有效測量深度、穩定性、可靠性和井下連續工作時間;進一步拓展測量功能并實現地面與井下以及井下短程的雙向通信,進而形成基于電磁信号通信的導向鑽井系統。
頁岩氣網絡壓裂設計方法研究
蔣廷學, 賈長貴, 王海濤, 孫海成
[摘要](16784) [PDF 484 KB](3028)
摘要:
頁岩氣能否有效産出,很大程度上取決于壓裂裂縫和壓裂過程中誘導天然裂縫開啟而形成的相互交錯的網絡裂縫面積大小,其與頁岩氣井生産指數具有一定的相關性,因此,頁岩氣壓裂設計的根本出發點在于如何形成有效的網絡裂縫。在借鑒國外海相頁岩氣壓裂成功經驗的基礎上,針對國内陸相頁岩氣的特殊性,進行了網絡壓裂的探索性研究。确立了頁岩氣網絡壓裂設計原則及相關理論基礎,闡述了網絡壓裂設計的基本思路及優化方法,包括射孔方案、小型測試方案、壓裂材料優選、施工參數及壓後返排參數優化等,并圍繞頁岩氣網絡裂縫的主控因素(頁岩可壓性、誘導應力場、主裂縫淨壓力優化及控制等)進行了系統的模拟分析。基于所提出的優化設計方法,對河南油田某頁岩氣井實施了小型測試壓裂和主壓裂施工,獲得成功并取得了很好的效果。
元壩地區鑽井提速探索與實踐
高航獻, 瞿佳, 曾鵬珲
[摘要](17443) [PDF 426 KB](3481)
摘要:
元壩地區是中國石化天然氣增儲上産的重點區域,但該地區鑽井存在一些技術難點,導緻鑽井施工風險很大:地層研磨性強,可鑽性差;地下斷層、裂縫、溶洞發育,井漏頻繁,穩定性差;存在多套壓力體系、安全窗口窄。這一直制約着該地區鑽井速度的提高。為此,勘探南方分公司開展了鑽井提速提效技術攻關與實踐,采取了井身結構優化、空氣鑽井、欠平衡鑽井等技術措施,并應用了高速渦輪、扭力沖擊發生器、孕鑲金剛石鑽頭等新工具和新工藝,平均機械鑽速提高1倍以上,鑽井周期縮短15%。為進一步提高元壩地區的鑽井速度,提出了完善已有提速技術,研制或優選與之配套的鑽井設備和工具的建議。
超臨界CO2開發頁岩氣技術
王海柱, 沈忠厚, 李根生
[摘要](2625) [PDF 584 KB](3357)
摘要:
頁岩氣藏具有低孔隙壓力、低孔隙度、低滲透率和高含黏土等特點,開發難度較大。為了降低頁岩氣藏開發成本,提高頁岩氣經濟技術可采儲量,需要一種新的高效頁岩氣開發技術。通過分析頁岩氣成藏、頁岩儲層、頁岩氣和超臨界CO2流體的特性,結合超臨界CO2噴射破岩試驗結果和CO2、CH4與岩層吸附特性可知:超臨界CO2噴射鑽井能夠在頁岩層中獲得較高的機械鑽速,同時不會使頁岩層産生黏土膨脹、水鎖等效應;利用超臨界CO2流體進行儲層壓裂改造,能使儲層産生更多微小裂縫,有助于頁岩氣生産,最重要的是CO2與頁岩的吸附強度高于CH4,CO2能置換吸附在頁岩上的CH4,在提高産量和生産速率的同時,實現CO2永久埋存。因此,超臨界CO2開發頁岩氣無論從技術上和經濟上均具有較大優勢,将成為未來頁岩氣高效開發的新技術。
頁岩氣儲層水力壓裂物理模拟試驗研究
張旭, 蔣廷學, 賈長貴, 張保平, 周健
[摘要](3041) [PDF 1115 KB](4069)
摘要:
為了給彭水地區頁岩氣開發提供技術支持,進行了頁岩儲層水力壓裂物理模拟試驗研究,建立了一套頁岩儲層水力壓裂大型物理模拟試驗方法。利用聲發射監測系統實時監測了頁岩壓裂裂縫的産生與擴展演化過程,觀察了水力壓裂裂縫形态,并探讨了壓裂液黏度、地應力差異系數、壓裂液泵注排量等因素對水力裂縫形态及其擴展的影響。試驗結果表明,随着壓裂液黏度降低、地應力差異系數減小,水力裂縫沿着天然裂縫方向延伸,将原有天然裂縫溝通并形成網絡裂縫。根據泵壓曲線變化結果,提出在實際壓裂施工過程中采用變排量的方式提高壓裂改造體積,這可為頁岩氣壓裂優化設計提供依據。
水平井流入剖面的簡捷計算方法
齊成偉, 龍芝輝, 汪志明
[摘要](45172) [PDF 462KB](41692)
摘要:
在分析現有水平井流入剖面計算方法的基礎上,嘗試從純數學、物理的角度建立簡捷的方法,以得出無限導流假設條件下最精确的流入剖面。将遠場的影響用積分近似代替,從而化簡了無窮累和,并通過平衡法得到了無限導流假設條件下無限大均質等厚水平地層中水平井的流入剖面。新提出的方法回避了各種流動參數,隻要已知生産段長度、生産段偏心率、地層厚度和總産能便能求得流入剖面,具有很強的理論性和實用性。與以往的數值模拟方法相比較,該方法簡捷準确,而且,該方法可以作為管-滲耦合下流入剖面各種計算方法精度的退化評價标準。
複雜結構井磁導向鑽井技術進展
高德利, 刁斌斌
[摘要](24098) [HTML全文](71) [PDF 1027KB](23665)
摘要:
複雜結構井可以有效提高複雜油氣田單井産量和最終采收率,磁導向鑽井技術是複雜結構井鑽井的核心技術之一。總結了近年來磁導向鑽井技術的主要研究進展,包括鄰井距離随鑽電磁探測系統、螺線管組随鑽測距導向系統及三電極系救援井與事故井連通探測系統等主要研究成果,重點論述了磁導向鑽井的技術原理及井下磁信标、弱磁探測儀、測距算法及糾偏控制方法等關鍵技術,并介紹了磁導向鑽井技術在SAGD雙水平井、連通井、救援井及叢式井鑽井防碰中的現場應用情況。其中,鄰井距離随鑽電磁探測系統已在稠油SAGD雙水平井鑽井中得以成功應用,不僅在注入井水平段實現了磁導向水平鑽進,而且在造斜井段也實現了磁導向鑽進。分析認為,需加強多學科協同創新研究,以進一步提高磁導向鑽井系統的耐溫性能或研發新型耐高溫磁導向鑽井系統,實現磁導向鑽井技術在複雜結構井的推廣應用,提高鑽井效率,保證鑽井作業安全。
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