气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

大庆油田气体钻井井斜控制技术研究

气体钻井以其保护油气层、提高钻速等方面的巨大优势而得到广泛应用,但是气体钻井井斜问题一直没有得到很好地解决,制约着气体钻井的发展.国内外对气体钻井井斜机理及控制方面研究较少,还没有形成系统的理论和技术.根据大庆油田气体钻井实例现从地质因素、井径扩大、钻井参数、井斜角、钻井循环介质等方面分析了气体钻井井斜的原因,基于分析结果并与大庆现场钻井实例相结合,初步给出了气体钻井井控措施,为气体钻井设计和施工提供一定的基础.     

井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律研究

为了研究井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响规律对现场井眼轨迹的有效控制 ,利用专用软件SABHA探讨了已钻井眼轨迹参数对钻头侧向力的影响 .结果表明 ,井斜角的影响表现为在不同的井斜角条件下 ,所研究的 BHA具有不同的造斜能力 ,而且这种造斜能力随井斜角的增加在相应提高 .弯曲平面倾角和井眼曲率的有机结合可以很好的描述井眼轨迹空间形状对钻头侧向力的影响 .当弯曲平面倾角为 0°时 ,钻头上的方位力近似为零 ,而当弯曲平面倾角为 90°或 2 70°时 ,钻头上的方位力很大 .表明当不考虑地层因素的影响时 ,井眼的弯曲平面倾角及弯曲程度是产生钻头方位力的一个主要因素 .在现场井眼轨迹控制过程中 ,应充分考虑这一特点     

鄂尔多斯盆地大牛地气田大17未开发井区下石盒子组盒1段沉积微相及平面分布规律研究

以鄂尔多斯盆地大牛地气田大17未开发井区下石盒子组盒1段为研究对象,通过对区内重点钻井岩心观察,并结合测井资料分析,对盒1段沉积微相类型、特征及平面分布进行了深入研究。结果表明:大17井区下石盒子组盒1段为辫状河沉积,并可进一步识别出高能心滩、低能心滩、泛滥平原微相。在上述基础上,开展了沉积微相横向对比及垂向演化研究;进而,在各小层沉积微相平面图编制的基础上,详细描述了不同时期河道及泛滥平原的展布特征。研究成果为未开发区进一步开发提供了重要的基础资料。     

川西双鱼石构造须家河组岩石抗钻特性研究

川西北部双鱼石构造栖霞组是四川盆地天然气增产上储的重要层系,但该区块以须家河组为代表的难钻地层面临钻头破岩难、磨损快,机械钻速低,单只钻头进尺短的瓶颈问题,严重制约了栖霞组气藏钻井提速和整体勘探开发进程。选取区块须家河组下部(须二、须一段)露头岩样和出井岩屑,开展了岩石可钻性、研磨性和抗钻机理分析实验。结果显示：测试岩样的可钻性级值平均为8.45,须一段岩样均为最高的10级,标准杆件平均研磨量为16.26 mg,整体表现出极强的抗钻性。分析认为：须家河组下部地层孔隙度渗透率极低,石英含量高,胶结强度高,岩石抗压强度和硬度高,不利于钻头冲击/切削破岩和水力辅助破岩,是导致机械钻速极低的主要原因;宏观上的高强度高硬度以及钻屑颗粒在细观与微观尺度上的强研磨性,是导致钻头牙齿冲击破坏和研磨失效的关键因素,也是后续钻头研发和选型的重点攻关方向。     

深井/超深井双作用强侧切开窗钻头研究

针对深井/超深井套管开窗侧钻中套管壁厚且强度高、岩石可钻性差、钻头切削齿极易先期钝化导致的开窗效率低/开窗失败的问题,创新性地设计了一种双作用强侧切开窗钻头。设计中考虑了开窗钻头钻进的稳定性及载荷分布的均匀性,钻头冠部设计为内锥双圆弧面和柱面,采用"等切削、等功率与等磨损"布齿理念和"螺旋高低交错"布齿规律,既能满足高效侧切金属又能快速切削岩石的设计目标;通过专有加工工艺技术的研究,完成了该新型开窗钻头的加工制造,并进行了现场应用。现场实际应用结果表明,与传统磨铣式铣锥开窗相比,研制的双作用强侧切开窗钻头由于采用了优化的布齿设计,钻头轮廓剖面扁平、切削面较短、横纵比较小,在窗口处有较强侧切力,切削套管产生的铁屑为大片状,效率提高了2.6倍以上,节省了窗口形成的施工时间和施工成本,能很好地适应深井/超深井硬地层的开窗侧钻作业。     

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深井井壁稳定性研究

鄂尔多斯盆地西缘冲断带深层页岩气井钻井工程中垮塌、漏失、卡钻等复杂情况频发。为保障安全高效钻井,降低勘探开发成本,早日实现该区深层海相页岩气资源的经济高效开发,基于地应力、岩石力学等室内物理实验,结合现场工程参数及塌漏信息,考虑力学弱面影响,建立了西缘冲断带深井全井段地层力学参数、全井段四压力剖面模型,评价了不同岩性地层力学参数分布规律,揭示了西缘冲断带深井井壁坍塌、漏失等失稳机理。研究结果表明,羊虎沟组以上砂泥岩地层强度较低,约为20~100 MPa,拉什仲组至桌子山组灰岩强度较高,超过100 MPa。较大的水平主应力差,发育的裂缝带、煤层是诱发井壁失稳的主要原因。建立的西缘冲断带深井岩石力学性能及四压力剖面预测,可为该地区井身结构优化设计,关键工程参数选取提供科学依据。     

川南泸州区块五峰-龙马溪组现今地应力特征与页岩气开发

川南泸州区块是中国重要的页岩气产区,其内五峰-龙马溪组页岩气资源丰富,勘探-开发潜力巨大。现今地应力在页岩气运移与富集规律分析、钻完井工程、储层压裂改造以及井网部署等方面均具有重要应用。分析泸州区块五峰-龙马溪组深层页岩气储层现今地应力状态,并探讨在其影响下的天然裂缝活动性与压裂裂缝扩展。结果表明:五峰-龙马溪组页岩气储层现今地应力方向呈现WNW-ESE的优势方位;现今地应力值大小为:水平最大主应力最大、垂向主应力居中、水平最小主应力最小,指示走滑型地应力机制。五峰组和龙一₁¹小层水平主应力差分别介于11.90～15.76 MPa和11.80～16.75 MPa范围内,具备形成复杂压裂缝网的地应力条件。在现今地应力条件下,川南泸州区块五峰-龙马溪组页岩气储层天然裂缝不活动,随着开发流体的注入,天然裂缝逐渐活化,其压力增量的临界值为15～23 MPa;压裂后主要形成垂向延伸的裂缝系统。研究成果可为川南泸州区块深层页岩气效益开发提供现今地应力分析的基础与科学依据。     

长宁区块页岩气水平井组地质工程一体化

四川盆地南部地区下志留统龙马溪组页岩气资源量丰富,开发潜力巨大,但页岩储层渗透率极低,无自然产能,属于典型"人造气藏";必须同时关注储层品质、钻井品质、完井品质,才能获得最大的单井预估最终可采储量(estimated ultimate recovery,EUR)和最高的采收率。因此,为了应对这一挑战,长宁页岩区块开展地质工程一体化技术攻关,形成了地质建模、地质力学、压裂模拟和气藏模拟等4个专业的多项关键技术。采用地质工程一体化研究技术在长宁A平台开展了现场应用。结果表明:①开展地质工程一体化研究,可以实现地质与工程的有机结合,地质模型为工程优化提供技术支撑,工程实践不断校正地质模型,提高精度;②通过地质工程一体化可以打造"透明"页岩气藏,提高研究区域内地质甜点区和工程甜点区的预测精度;③利用地质工程一体化技术可以实现水力裂缝的精细刻画,定量描述和分析水力裂缝的几何形态、净压力、支撑剂分布和导流能力等关键参数;④建立了网格精度小于10 m的页岩气水平井分段压裂三维数值模型,页岩气井的历史拟合精度得到了较大的提高:单井日产气量拟合程度大于98%;井口压力拟合程度大于80%;产液趋势拟合程度大于75%;累产液量拟合程度大于90%。随着地质工程一体化研究不断实施,长宁地区页岩气产量在过去两年中迅速增长。     

塔里木油田深井开采水合物防治技术研究

油气开采中,水合物的产生会严重影响正常生产,塔里木油田在深井油气开采过程中就出现水合物堵塞现象。本文对水合物生成机理进行研究,基于热力学方法建立了水合物生成预测模型;通过分析各种防治技术的适应性,结合塔里木油田的实际情况,筛选出较好的井下节流技术。根据井筒温度、压力的变化可以对气井井筒中水合物的形成位置进行准确的预测,给出了井下节流技术工艺参数设计模型和方法,可设计出井下节流器位置深度及尺寸,防止水合物的产生,该技术在塔里木油田进行了现场应用,取得了良好效果。     

磨溪-高石梯区块断层对裂缝分布的控制作用

为了查明磨溪-高石梯区块断层展布与裂缝分布特征,以地质力学理论为指导,利用地震、测录井、岩芯及相关实验测试资料,识别不同断层类型,划分断层级别,开展裂缝定量预测工作,建立断层与裂缝分布关系模式。结果表明,磨溪-高石梯区块断层在纵向上规模大,延伸长,断开层位多,具有明显的分层性,可划分为3个构造层,且在平面上具有显著的分区性和分带性。不同规模、走向及性质的断层对裂缝的分布影响显著,裂缝密度普遍在1.5~5.0条/m,最高为7.0条/m,高值区主要分布于断层及其周缘。裂缝开度在断层发育带最高可达3 mm。磨溪-高石梯区块是一套断层-裂缝共生系统,主断裂控制次级断裂及裂缝的发育,次级断层控制局部裂缝发育。     

超临界CO_2强化深层卤水开采的井群布设方法

超临界CO_2强化深层卤水开采可显著地提高卤水的开采效率,同时增强CO_2的封存安全也是一种实现卤水高效开发和减缓温室效应的双赢选择.本文通过数值模拟的方法对比研究了不同井群布设方法下超临界CO_2强化深层卤水开采的效果,得到的结论如下:无论是矩形井网法还是三角形井网法,超临界CO_2强化深层卤水开采的效果都是非常显著的.基于提出的4种布井方法,从卤水开采总量、卤水越流风险、CO_2注入总量、CO_2泄漏比和区域压力调控这几个方面对比分析:7B6C与9B4C相当、6B7C次之、4B9C效果略差,整体上集中式的三角形井网法略优于矩形井网法,但这两种布井方法没有明显的优势差别.因此,在实际的超临界CO_2强化卤水开采项目中,可根据现场地形和工程条件选择比较合适的布井方法.     

深抽井新型助抽设备增效机理及优化设计方法

由于存在冲程损失大、泵漏失严重等现象,深抽井有杆抽油系统泵效过低的问题较为突出。实践证明,井下分级助抽器能够有效提升深抽井泵效,但其具体增效机理即主控因素尚不明确,并缺乏有效的优化设计方法。针对上述问题,从分级助抽器增效机理入手,探究各机理的主控因素,构建相应的数学模型,并建立分级助抽器优化设计方法,确定合理参数。分析表明,分级助抽器能够有效降低冲程损失、控制泵漏失量,而分级助抽器间距、直径、气液比、冲程冲次等因素均会影响其增效效果, 建议助抽器间距为40~60m,与油管间隙为1~2mm。上述研究为深抽井的提产增效提供了依据。