南海北部超深水气田探井测试作业实践与认识

随着油气勘探逐步走向深海,如何安全高效的实现油气井测试已成为深水油气勘探的关键。南海北部陵水LSE-1井为我国第一口超深水气井,测试作业面临着多个难题:低温高产流体在测试管柱内水合物生成风险极大,超深水条件下多种动载荷联合作用更为复杂,安全风险高;气层埋深仅在泥面以下1 200 m,孔隙度高,出砂风险极高;常规取样方式不能满足安全要求和样品品质要求。基于面临的困难,结合已有深水测试作业技术与经验,通过调整水合物防治措施、制订严格的应急解脱决策系统及节点管控预案、改进模块化地面测试流程、采用新型一开一关测试程序以及压控式井下PVT取样技术等关键工艺措施,安全高效地取得了测试作业的成功,准确评价了我国首个超深水气田。新工艺的成功应用将为我国深水油气勘探提供有力的技术支撑。     

深水气井测试水合物生成的预测及防治

深水气井测试时,海水段较长且温度较低,天然气容易在泥线至海平面之间形成水合物,堵塞井筒,导致测试失败。建立深水气井井筒温度-压力模型,模拟南海西部某深水探井测试制度,求解得到井筒流体温度、压力分布;对该区域天然气样进行水合物生成实验,得到天然气水合物生成临界条件。结合测试模拟结果,认为温度是影响水合物生成的主要因素且常规测试过程中该井会在泥线附近生成水合物。隔热油管能够降低井筒整体传热系数,提升流体温度,模拟显示采用隔热油管后流体温度整体升高30℃左右,不同产量下测试均不会生成水合物,能够保证测试顺利进行,该井实测情况也证实了这一预测。实测不同产量下井口温压数据与模拟结果对比,误差均小于5%,证明了模型的准确性,表明该方法能够为深水气井测试过程中水合物预测和防治提供依据。     

深水钻井井筒水合物生成风险评估研究进展

国内外对于水合物在集输与采油过程中水合物生成堵塞研究较多,但深水钻井工况下水合物生成堵塞研究很少,水合物生成堵塞风险综合评估仍有待进一步研究。深水钻井过程中水合物易造成井筒堵塞,并诱发系列的井下事故风险,本文针对在深水钻井过程中在井筒低温高压条件下水合物在钻进、起下钻、压井等工况中的水合物生成堵塞风险评估开展理论与实验方面的调研。通过系统介绍天然气水合物的生成风险类型,水合物的生成风险评估环境分为钻遇含天然气地层井筒和在正常深水钻井井筒两种情况。当前深水钻井水合物生成风险预测模型：①基于V-P模型推导、②基于络合溶解理论、③基于智能算法等;水合物生成风险实验评估主要包括基于光学检测、基于超声检测、基于电学检测、基于CT技术、基于核磁共振成像技术等。水合物生成风险定量评估方法主要基于过冷度和无量纲施工参数。综合分析发现深水钻井过程中现有的水合物生成风险预测模型存在计算复杂,无法很好的深水钻井工况契合;而水合物生成风险实验评估都存在无法很好的模拟还原深水钻井循环,起下钻,关压井等复杂工况下生成堵塞风险。结合琼东南深水气田群开发钻完井关键技术研究子课题深水钻井多边界条件下水合物生成风险评估与处理方法研究项目对来深水钻井天然气水合物生成风险的研究重点进行了展望。     

琼东南深水钻井井筒天然气水合物抑制剂推荐浓度确定方法

中国石化将对琼东南深水区域展开油气勘探开发工作,而深水钻井时部分井筒处于高压低温环境中,若有气体侵入,易形成天然气水合物,导致诸多复杂情况的发生。通过对根据琼东南海水温度场的分布规律,考虑不同井段、不同钻井工况、不同钻井水力参数条件,分别建立琼东南深水钻井井筒内温度场和压力场的计算方法,并对深水钻井条件下天然气水合物相态平衡条件进行研究。建立了天然气水合物相平衡压力-温度条件的确定方法。结合深水钻井井筒中的温度场、压力场以及天然气水合物的相平衡条件,联合建立了琼东南深水钻井井筒中天然气水合物生成区域的预测方法和抑制剂浓度的确定方法,并通过琼东南华光区域某一口深水井进行实例计算,得出了各开次水合物可能形成的区域。并分析了钻井工程相关参数对水合物形成区域的影响规律。最终得出了抑制剂的推荐浓度方案。     

深水钻井液高效水合物抑制剂研究

通过分子结构优化,研制出海洋深水钻井新型水合物动力学抑制剂SDH。利用自行研制的天然气水合物抑制性能评价实验装置模拟超深水海底低温/高压环境,进行水合物抑制性评价实验。结合压力-温度曲线和温度、压力随时间的变化情况,分析SDH作用下水合物生成的动力学过程,探讨其作用机制。考察低剂量的SDH与热力学抑制剂NaCl的复配使用效果。研究表明:在SDH作用下,可将水合物生成过程划分为水合物成核、水合物缓慢生长和大量生成3个阶段; SDH可吸附在水合物表面,通过空间位阻作用有效抑制水合物的生长,其最优加量为1.0％;低剂量的SDH与热力学抑制剂NaCl的复配具有很好的协同作用,在模拟3km水深条件下(2℃,30MPa),1.0％SDH与10％NaCl复配使用可保证钻井液搅拌12h无水合物生成,满足超深水钻井需要,同时可降低成本。     

油井含砂在线监测技术研究

井口含砂在线监测是国外近年来发展起来的一种高精度实时监测油井出砂研究手段。在引进SandQTM 含砂监测系统基础上对其配套技术进行了优化,首先,利用FEPG 系统开发了三维声波传导有限元程序,对井口声波测试弯管壁厚进行了优化,建议壁厚为510 mm;其次,建立了近井渗流稳定时间分析有限元模型,优化井口测试程序,结果表明,对于高渗疏松砂岩油藏,生产制度调整后24 h 以内近井渗流即可达到稳定,结合现场实际,将油井工作制度调整频率设计为1 次/d;最后,进行了现场试验,研究表明,该技术对于抽油机及电潜泵井采油树均具有较好适应性,对于产出液黏度较小的油井适应性强、测试精度高,对于产出液黏度较大（动力黏度>1 824 mPa
s）油井,适应性较差。     

含甲烷水合物沉积层渗透率特性实验与理论研究

含水合物沉积层的饱和度与渗透率关系研究,是深水油气及海洋水合物资源勘探开发的基础性工作.利用两种平均粒径分别为0.110和0.210mm的玻璃砂模拟沉积层环境,通过体积测量法确定其孔隙度分别为0.364和0.368.测量甲烷水合物在沉积层中渗透率随饱和度的变化,并将得到的结果与平行毛细管模型、Kozeny颗粒模型以及Masuda模型进行了比较.结果表明：模拟的沉积层可以近似认为是等径球体颗粒堆积物,其渗透率与孔隙度基本符合修正的Kozeny-Carman公式关系;沉积层中甲烷水合物的存在使其渗透率急剧下降;与多个模型比较后发现水合物占据孔隙中心的平行毛细管模型与实验结果吻合得较好,说明实验中甲烷水合物主要是在沉积层的孔隙中生成而不是对玻璃砂颗粒形成包络;甲烷水合物饱和度低于25%的沉积层渗透率与饱和度的关系成指数递减关系.     

水合物储层颗粒间微力测试与分析

海域天然气水合物储层具有离散特征,从颗粒角度研究水合物与储层泥砂之间的力学行为,有助于揭示水合物储层力学和出砂行为的微观机理,为离散元数值模拟提供参数.本文基于自行搭建的颗粒间微力测试装置,分析了模拟水合物储层中水滴与砂团的吸附行为,测试了水合物颗粒与砂板在干燥和润湿条件下的黏附力,以及不同法向力、接触时间和温度条件下...     

钻井液中天然气水合物生成影响因素研究

深水钻井中,极易在钻井液中生成天然气水合物,给深水钻井带来极大的危害。利用研发的钻井液中天然气水合物形成抑制试验装置,系统的研究了钻井液中天然气水合物生成过程及其影响因素。研究表明天然气水合物最先于气液界面处生成;随着搅拌速率的增大,天然气水合物生成速度加快;在钻井液处理剂中,Na Cl可有效延缓天然气水合物生成时间,聚合醇、聚胺次之,膨润土、PAC-LV、XC、SPNH等无明显抑制效果;天然气组分也对天然气水合物生成产生重要的影响,对于烷烃来说,分子量越大,越易于生成天然气水合物。     

天然气水合物井完井用形状记忆材料研制

为了能够更加有效地解决天然气水合物井在完井过程中的出砂问题,保证天然气水合物井的稳产与高产,开展天然气水合物井完井用形状记忆材料的研制。选用PCL/PM 200-体系,采用物理发泡与化学发泡并用的方法,一步法合成了开孔型形状记忆聚氨酯泡沫;在此基础上,对其力学性能、玻璃化转变温度、形状记忆性能、泡孔结构、耐温性能等性能进行了表征与测试。实验测试结果表明,该材料体系合成工艺简单,形状恢复率高,力学性能好,开孔性均匀,耐温性能好,具有玻璃化转变温度,符合温敏型形状记忆材料的变化规律,能够满足天然气水合物完井用形状记忆材料的性能要求。将该体系用于生产天然气水合物井完井用的形状记忆材料,制造形状记忆筛管,为日后天然气水合物的试采和商业开发提供了一种新型的且行之有效的完井手段。     

页岩气深度富集带理论研究及应用

页岩气是一种自生自储的非常规天然气资源。研究表明：页岩含气量分布特征主要受页岩储层埋深、储层构造形态、有机碳含量以及储层物性等因素的影响。页岩气是吸附气、游离气和溶解气三种赋存状态的动态平衡。通过页岩气的勘探与开发实践，我们获得重要的理论认识：页岩含气量与地层埋深是一种抛物线关系模型，即页岩深度富集带L-W模型。页岩气勘探开发实践表明，向斜为页岩气富集的主要构造控制因素。因此，在我国总体构造运动比较强烈的地质背景条件下，寻找构造运动比较弱的部位，比如地层产状比较平缓的向斜地区，确定有利勘探方向的页岩气目标区域。     

输气管网中气体漏失位置的计算公式

文献〔1〕中采用laplace变换方法得到一个确定漏失位置的计算公式,经验算其计算结果是错误的。本文对管网中气体漏失过程的一般模型,采用laplace变换的渐近方法,推出确定管网中气体漏失位置和漏失流量的近似公式,方便适用,测量和计算简单,原则上对复杂管网内气体漏失问题也一样适用。     

舟山燃气的现状分析与天然气应用的探讨

舟山市蓝焰燃气有限公司地处浙江舟山海岛,是舟山本岛唯一管道燃气生产供应企业,也是全市液化石油气销售市场的龙头。本文通过该企业发展历史、现状和当前面临困境的分析,结合国际和国内燃气的发展趋势,提出了舟山燃气的前景是引进天然气。并从液化天燃气资源、液化天燃气的价格优势、液化天燃气在培育城市燃气市场中的作用及液化天燃气在城市燃气中的应用技术等方面分析其应用的前景可行性.。     

减压渣油热转化的气相烃分布

在Ｎ＿２、Ｈ＿２气氛下用非等温方法考察了大庆、胜利减压渣油的热转化过程，借助气相色谱对两种渣油在不同热反应温度下产生的Ｃ＿１～Ｃ＿６气态烃分布进行了测定。结果表明，在所测定的５个热反应温度下，ＣＨ＿４的含量均最高。随着渣油热转化率的增加，ＣＨ＿４的含量不断减少，Ｃ＿２～Ｃ＿４逐渐增加，Ｃ＿５及Ｃ＿６亦呈上升趋势，但在４５２℃处存在一最大值；气相产物中Ｃ＿２和Ｃ＿３的含量相近，Ｃ＿６以烯烃为主。本实验条件下，气氛改变基本不影响渣油热转化产物中气态烃的组成。     

涪陵页岩气储层含气性测井评价

针对涪陵页岩气泥质含量高、电阻率测井响应识别气层存在偏差的问题,开展了含气性测井定量表征方法及应用研究。涪陵地区页岩储层的黏土矿物主要为伊利石、伊蒙混层和绿泥石;随深度增加,黏土矿物含量减少,但伊蒙混层占的比重增大。利用有机碳-密度测井曲线交会法、有机碳-铀测井曲线交会法以及声波-电阻率曲线法等三种方法计算TOC含量;对比岩心实验结果,密度曲线拟合的相关系数最高。利用测井曲线计算得到的含气饱和度、流体压缩系数、岩石弹性模量、游离气量、吸附气量等参数可以实现对储层含气量的定量表征。涪陵地区页岩气纵向、横向含气量测井评价实践表明,龙马溪组下部——五峰组页岩气储层自下而上可划分为中、高两个含气段,且该区页岩气储层横向含气量稳定,具备应用水平井开采技术等增加单井产量的地质条件。     

云桂铁路老石山隧道浅层天然气分布探究

通过现场地质调查、取样、测试分析,研究了老石山隧道天然气来源与分布特征。研究认为龙泉寺断裂为天然气向上运移通道,志留系黑色页岩为生油生气层,而砂岩和灰岩则是良好储层。综合判断老石山隧道为高瓦斯隧道,其中里程DK717+210～DK718+900为高瓦斯工区,其余区段为低瓦斯工区。     

气相色谱法测固体酸催化剂表面酸度

本文用气相色谱法测定了HZSM-5分子筛催化剂不同活化温度下的表面酸度及不同含量的无定形硅铝催化剂表面酸度.结果表明:HZSM-5催化剂的表面酸度在550℃左右出现极大值;而无定形硅铝催化剂的酸度随Al_2O_3%的增加而下降.     

零维多组分模型

本文提出了一个凝析油气藏数值模拟计算的简易模型,即零维多组分油气藏模拟器。该模型可用于凝析油气藏一类油气田的开发设计和动态预测。与其它商业性软件相比,该模型操作简便,具备多组分模型的许多特性,且节省时机。模型不仅可用于凝析气藏开发对比方案的计算,在给定目标函数的条件下,还可用来确定干气回注时的最优工作制度。对实际凝析气藏,在几种不同回注速度下进行了模拟计算,其结果比较合理。     

土壤地下空间耦合下天然气泄漏扩散数值模拟

随着燃气管道数量和规模的增加,由于燃气泄漏至相邻地下空间导致燃气爆炸的事故日益突出。为了研究天然气管道泄漏后气体在土壤和地下空间耦合下的扩散过程及规律,本文采用COMSOL软件中建立燃气管道泄漏在土壤和阀门井中扩散的数学模型,分别研究不同管道压力、土壤孔隙率、泄漏口到阀门井水平距离对燃气泄漏扩散的影响,结果表明：随着管道压力和土壤孔隙率的增加,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间相应减小;不同孔隙率条件下阀门井内甲烷摩尔分数差值逐渐稳定在一个定值;泄漏位置距离地下空间小于12.5 m时,阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限的时间小于7天,距离大于12.5 m时阀门井内甲烷摩尔分数到达爆炸下限需要一周以上的时间。     

瓦斯隧道压入式通风风管漏风对瓦斯分布的影响

压入式通风风管漏风对瓦斯隧道施工中的瓦斯分布规律影响颇大。本文以何家坡高瓦斯隧道通风为工程背景,采用计算流体动力学软件Fluent模拟了风管漏风工况下的瓦斯隧道通风案例,分析了漏风面积与漏风位置对隧道瓦斯分布的影响规律。研究结果表明:①风管出风口的射流作用导致掌子面靠近风管一侧无瓦斯聚集,而掌子面与出风口之间的涡流作用导致该区域出现大量瓦斯聚集;②风管漏风面积越大,漏风处上游涡流强度和下游射流强度越大,因此上游瓦斯聚集程度与下游瓦斯稀释程度越明显,两者均随着漏风面积的增加呈线性增加;③风管漏风位置越靠近掌子面漏风处上游瓦斯聚集的程度越明显,瓦斯聚集的增量随轴向距离呈指数减小的关系,风管位置越远离掌子面漏风处下游瓦斯的稀释与扩散程度越显著,瓦斯浓度减小的程度随轴向距离呈指数增大的关系。本文研究结果可为瓦斯隧道施工中的瓦斯监测及传感器布置提供一定的理论借鉴。