水平井钻井过程中钻井液污染油层特点及保护对策

本文阐述了水平井钻井过程中油层损害的特点,介绍了运用室内流动实验对损害的评价方法,并提出了用于水平井钻井的钻井液选择原则。     

深井水平井水平段水力延伸能力评价与分析

对影响水平井水平段延伸能力的因素进行了分析,然后根据钻井液流体力学理论,建立了水平井循环压耗计算模型,分别对水平井总循环压耗和水平段环空压耗进行计算,进而求出了水平井水平段极限延伸长度值;对钻井液密度、钻井泵额定压力、岩屑床高度和钻井液排量对水平段水力延伸能力的影响进行了分析。研究表明,水平段水力延伸能力受钻井液密度、钻井泵额定压力、岩屑床高度和钻井液排量等多个因素共同影响。为了提高深井水平井的延伸能力,应使用较低密度的钻井液;尽量保持较低的岩屑床高度;钻井液排量应尽量小。同时还认识到,深井水平井水力延伸能力主要受到钻井泵额定压力的制约。研发高额定压力的钻井泵,是提高深井水平井水力延伸能力的主要措施。     

水平井数值模拟中关于生产指数的计算

利用Abou-Kassem和Aziz所提出的解析水平井模型,找到一种水平井以任何方式穿过网格块时可以提高生产指数计算精度的方法.运用该方法在三维三相黑油模型基础上编制了水平井数值模拟软件.用该软件的实例计算结果表明:生产指数不但与水平井所穿过网格块的长度呈比例关系,而且与水平井离网格表面的距离有关.     

应用递减典型曲线评价水平气井动储量

在建立圆形封闭气藏水平井不稳态流数学模型的基础上,应用Laplace变换等方法求得了模型的Laplace空间解.通过Stehfest反演算法绘制了水平气井的递减典型曲线图版;并且用实例说明了水平气井递减典型曲线图版的应用过程.计算结果表明,该图版可以很好的计算水平井的动态储量,且精度较高,对以后气田水平井的的储量评价、开发方案设计等方面具有现实意义.     

温度和压力对深水钻井油基钻井液液柱压力的影响

根据不同温度和压力下油基钻井液密度的测量结果 ,建立了温度、压力影响下的油基钻井液密度计算模型。在模型中引入了热膨胀系数和弹性压缩系数 ,利用该模型计算了不同温度和压力下的钻井液密度值。模型计算的密度与实测值之间的最大相对误差小于 0 .3% ,平均相对误差为 0 .11%。利用该模型对深水钻井时不同条件下井眼内钻井液密度和液柱压力变化进行了计算和分析。结果表明 ,在深水钻井中 ,井眼内的钻井液密度通常大于井口钻井液密度 ;最大钻井液密度出现在海底泥线处 ;井眼内钻井液液柱压力的当量密度大于井口的钻井液密度。采用无隔水管钻井时的环空钻井液密度小于隔水管钻井时的钻井液密度。     

薄互层油藏中阶梯水平井产能评价模型研究

基于势叠加原理和微元线汇理论,建立了薄互层油藏中阶梯水平井生产段向井耦合流动模型,模型中考虑生产段油藏渗流与井筒变质量管流耦合作用和分支之间的干扰,并形成了考虑生产段耦合流动的阶梯水平井产能评价方法。采用所建立的耦合模型计算的双台阶水平井产能为64.26 m3/d,采用水平井解析公式计算的平均产量为76.27 m3/d。与该井60.19m3/d的实际日产油量对比,耦合模型的计算误差为6.76％,而采用水平井解析解公式所产生的计算误差则高达26.71％。     

基于酸处理的解除钻井液漏失损害实验研究

裂缝性油气藏钻井过程中钻井液漏失严重制约着勘探开发进程。漏失会导致钻井液固相和液相侵入地层深部,固相沉积及液相滞留会严重损害基质和裂缝渗透率,影响后期开发效果。以九龙山气田须家河组裂缝性地层为研究背景,设计了基于酸处理方法解除钻井液漏失损害的实验评价方法,评价了原钻井液、改性钻井液返排恢复率;并分析钻井液漏失损害机理及酸处理解除钻井液漏失损害原理。     

海域天然气水合物水平井钻井温度场预测

利用水平井开发海域天然气水合物具有产量高、产气快、经济效益好的特点,但井筒温度变化容易引起储层水合物分解,诱发井壁失稳坍塌等事故。因此基于井筒传热学理论和钻井工程参数,研究了海域天然气水合物水平井钻井过程中井筒热量传递过程,考虑钻柱与井壁、套管直接的摩擦生热效应,建立了海域天然气水合物水平井钻井过程的井筒温度剖面计算模型,分析了钻柱摩阻、循环时间、钻井液排量、入口温度、水平段长度等参数对对井筒温度场的影响规律。结果显示,钻柱的摩阻生热不可忽略;钻井液循环一定时间后,井筒温度剖面趋于稳定;钻井液排量对于井筒温度场的影响较大;钻井液的入口温度对于裸眼段的温度剖面影响较小,主要影响海水段的温度剖面;水平段裸眼段越长,裸眼段的温度越高;在海域天然气水合物地层钻水平井时,井周地层中的水合物不会分解。该研究成果可为我国海域天然气水合物水平井钻井设计提供借鉴。     

苏里格气田胺基聚合物防塌钻井液体系

 为解决苏里格气田水平井钻遇泥页岩地层存在的水化膨胀缩径和严重造浆问题,开发了一种强抑制胺基防塌钻井液体系.室内性能评价实验表明,该钻井液体系具有良好的抑制性、很强的抗温、抗钙、抗污染能力,对气层伤害很小,属于清洁水基钻井液体系.在苏里格气田现场应用3 口井取得了良好的效果,表明该钻井液体系有利于提高苏里格气田泥页岩地层井壁的稳定性,解决泥页岩地层钻井液流变性难控制的难题,实现保护储层的要求,能够满足苏里格气田钻井的需要.     

大位移水平井水力延伸能力影响因素分析

大位移水平井是经济有效开采常规油气资源和非常规能源的重要手段之一,水平段极限延伸长度的增加是提高其经济效益的重要指标.综合考虑水平井钻井过程中地层性质、机泵条件、井眼的清洁程度等因素对水平段延伸的影响,给出了考虑井眼清洁程度的水平井段延伸能力的计算方法,对水平井水力延伸能力进行了预测和分析,并对各个因素的影响规律进行了研究.结果表明:井眼清洁程度对水平井延伸能力的影响不可忽略;增加钻杆旋转,合理控制机械钻速,改善钻井液性能,合理搭配钻井液密度和排量,可以提升大位移井的延伸能力以及满足井眼清洁要求.     

复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究

通过三维动力学有限元建立了复合材料蜂窝夹芯板在低速冲击作用下的渐进损伤分析模型。该模型中将蜂窝夹芯等效为均匀的正交各项异性材料。采用基于应变的Hashin三维失效准则和Yeh分层失效准则对面板损伤进行判断。使用部分刚度折减对损伤材料性能进行退化。利用用户子程序将损伤判据和刚度折减方案引入到ABAQUS软件中。模拟了复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤渐进过程,并与试验结果进行验证。证明了该方法的合理性,最后讨论了各种参数对冲击响应和冲击损伤的影响。     

基于拉-压损伤模型的爆破漏斗动力响应分析

以爆破漏斗试验为对象,建立基于H-J-C(JOHNSON_HOLMQUIST_CONCRETE)损伤模型并考虑岩体拉伸损伤的拉-压动力损伤本构模型,运用LS-DYNA软件,在构建动力有限元模型的基础上,研究爆破漏斗的形成过程,分析岩体的动力损伤特征,并与实测数据进行对比。研究结果显示:该模型的计算结果与理论和试验的结果相符,拉-压损伤动力模型可较好地反映岩体的动力损伤特征;通过与实测结果的对比分析揭示爆破漏斗形成机理和岩体的破坏形式;自定义的岩体拉-压损伤模型具有一定的工程应用价值。     

裂缝性致密储层钻井完井液漏失损害带模拟

裂缝性致密储层钻井完井时,钻井完井液固相及其滤液极易侵入储层,使近井地带渗透率下降,影响油气井 产能。以九龙山构造珍珠冲组致密砾岩储层为研究对象,基于双重连续介质模型,建立了钻井完井液在裂缝网络中的 径向溶质运移数学模型,通过有限差分法求解,确定了不同时间下距离井筒不同位置的钻井完井液无因次浓度分布剖 面,定量评价了钻井完井液的漏失损害程度,并通过压力恢复试井解释以及钻井完井液动态损害评价实验对模拟结果 进行了验证。模拟结果表明：钻井完井液的侵入深度随井漏时间的增加而增加;漏失损害带半径约为17 m,表皮系数 为7.50,试井解释及室内实验结果同数值模拟结果的相对误差均小于10%,证明了模型的可靠性。     

用三轴应力防塌实验优选钻井液配方

研究了使用三轴应力防塌实验优选钻井液配方的技术，探讨了制样方法及仪器各测量参数间的关系，用三种不同配方的钻井液分别对吐哈油田台参２井Ｊ３ｑ和Ｊ２ｓ地层的防塌特性进行了评价，其中最好的钾铵基聚磺钻井液经１３６２ｍｉｎ三轴实验后岩样的轴向变化量仅为０．０１２ｍｍ，岩样的冲蚀率约１０％，可有效防止胜北构造井壁垮塌．由于三轴实验的动态实验条件，这种方法优选的钻井液配方比热滚实验更符合钻井实践．但机械成型的人造岩心的内部结构仍无法完全模拟天然岩心，因而流速、围压等实验条件对岩样的水敏破坏评价会有明显影响     

柔性结构疲劳寿命的预测方法

讨论柔性构架结构疲劳寿命的预测方法,建立刚柔耦合多体动力学模型,计算结构危险点的动载荷时间历程;利用有限元准静态分析法,获得应力影响因子;利用模态分析技术获得结构固有频率和模态振型,确定结构的危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合材料特性曲线以及线性损伤理论,进行标准时域的柔性结构应力应变的循环计数,损伤预测和寿命估计.应用该方法对构架结构进行疲劳寿命预测,结果表明,该预测方法预测精度有效,可以有效提高结构耐久性设计质量.     

田菁胶残渣及其对压裂井产能的影响

油层水力压裂施工中常用的水基冻胶压裂液在破胶后一般都有一定量的残渣.这种残渣一方面可堵塞地层和支撑裂缝孔隙,另一方面可形成滤饼,降低滤液侵入地层深度,减轻地层伤害.本文用田菁压裂液研究了其残渣含量对不同渗透率人造岩心伤害程度的影响,并在模拟压裂液滤失条件下测定不同残渣含量的压裂液对填砂裂缝的伤害程度.用数值模拟方法研究了地层及裂缝的伤害程度及压裂液侵入地层的深度对压裂井产能的综合影响.结果表明.当综合考虑压裂井地层和裂缝伤害程度预测出的产能.较接近实际产能.并提出了根据地层渗透率选择压裂液残渣含量的参考方法.     

东海某区块致密砂岩钻井液侵入深度实验研究

针对东海区块在钻井作业中钻井液对储层造成严重伤害的问题,开展了东海某区块致密砂岩钻井液侵入深度实验研究,研究中采用了电阻测试法和体积法两种方法,通过测量钻井液侵入过程中岩样电阻和钻井液滤液最大侵入量,并根据电阻、侵入量与时间的关系拟合出侵入深度和时间的关系从而计算钻井液侵入深度。获得了花港组下段致密砂岩基块岩样钻井液侵入深度,电阻测试法计算的钻井液侵入深度主要分布在34~49 cm,体积法计算结果为30~56 cm,钻井液侵入储层后伤害程度为78.2%~97.9%,伤害程度均为强。实验研究为东海区块在钻井和完井作业中控制滤失,减小损害程度提供了依据。     

原油沥青质沉积引起储层损害的评价与控制

防止沥青质沉积造成的储层损害是疏松砂岩稠油油藏开发生产中遇到的技术难题之一。采用岩心流动实验装置,建立了可定量评价原油沥青质沉积所引起储层损害的新方法,并对沉积过程中影响损害程度的几种因素进行了系统的评价。另外,建立了沥青质沉积抑制剂和清除剂作用效果的评价方法,并筛选出适用于疏松砂岩稠油油藏的沥青质沉积抑制剂YZ-06和DA-80以及沥青质沉积清除剂L-01和L-02,从而形成了从室内评价沥青质沉积引起储层损害到化学方法控制该损害的储层保护新技术。     

用气测渗透率法评价川东南龙马溪组页岩流体敏感性

孔喉致密、黏土矿物含量高使得川东南龙马溪组页岩气层具有严重的潜在流体敏感性损害特征。在目前的页岩液体敏感性评价中,研究人员还只是简单地沿用行业标准法,而没有形成系统地针对页岩液体敏感性的评价方法。提出气测渗透率法来评价页岩流体敏感性,并在川东南地区下志留统龙马溪组页岩储层应用,评价结果表明该区块水敏性强、盐敏性强、碱敏性强、酸敏性中等偏强,为合理开发该区块页岩气藏提供了理论基础。与常规方法相比,气测渗透率法不需计量岩心出口端流量,而是测量液体处理后的岩心烘干后的气体渗透率来评价损害程度,从而解决了因页岩液体渗透率极低而引起的测试时间长、实验误差大等问题。此外,气测渗透率法采用气体为实验介质,更符合气井生产实际。     

地层水矿化度对含水饱和度精度的影响分析

精确确定地层混合液电阻率和阿尔奇参数是剩余油饱和度评价的核心技术,但是在注水开发过程中地层混合液电阻率是动态变化的,同时当地层水矿化度变化较大时,胶结指数m和饱和度指数n随地层水矿化度的增大而增大,影响了由阿尔奇公式确定的含水饱和度的计算精度。提出首先采用变倍数物质平衡法得到地层混合液电阻率,再利用W-S模型和阿尔奇公式建立动态m、n值计算公式,在求准一系列地质参数的基础上再进行含水饱和度的计算。结果表明:采用变倍数物质平衡法能够得到精度较高的混合液电阻率;采用随地层水矿化度变化的m、n值能够显著提高含水饱和度的计算精度。