长庆致密油三维水平井钻井技术研究与应用

长庆油田致密油资源丰富,是上产稳产5 000×104t 战略目标的重要资源基础。由于开发区主要分布在梁峁交 错的黄土塬区,受地貌条件与开发要求的限制,需要开展带有较大偏移距的三维水平井钻井。三维水平井轨迹控制困 难、泥岩坍塌、摩阻扭矩突增等瓶颈难题严重制约了水平井的规模推广。为解决大偏移距三维水平井施工难题,形成 高效开发致密油藏的主体钻井技术,开展了三维井井身剖面优化、轨迹控制攻关、钻井液体系研究,形成了致密油藏 三维水平井钻井技术。并在YAP 5H 井进行了先导性试验,钻井过程中未出现泥岩坍塌、摩阻扭矩正常、井眼轨迹平 滑,完钻水平段长1 535 m,试油产量119.7 m3/d。该井的顺利实施,首次实现了致密油水平井由二维向大偏移距三维 钻井的技术创新与突破,为长庆油田水平井开发方式的转变和实现致密油经济有效开发打下基础。     

非常规油气藏水平井全油基钻井液技术应用

全油基钻井液体系在中原的三口非常规油气藏水平井中进行了应用,最高密度2.15 g/cm3,最大井斜97.5°,水平段最长1216 m,井底最高温度138℃,该体系表现出滤失量低、抑制性强、润滑性、电稳定性及热稳定性好等优点,成功解决了泥岩垮塌,长水平段摩阻大、易粘卡等技术难题,由于可重复使用,能有效降低油基钻井液的配制成本。     

致密油分段多簇压裂水平井电模拟实验研究

致密油储层物性差、天然裂缝发育,水平井技术和水力压裂技术是开发致密油的有效手段,微地震监测资料证明水平井分段多簇压裂后形成复杂的裂缝网络。本文基于水电相似原理,利用水电模拟方法,研究了致密油水平井开发不同压裂方式下的压力场特征,并对分段压裂水平井产能影响因素进行了分析。结果表明：（1）分段多簇压裂水平井近井区等压线较面缝压裂更为平缓,远井区等压线主要边界影响;（2）与面缝相比,分段多簇压裂的体积改造区域越大,压裂水平井产量越大;当体积压裂改造区域规模一定时,改造区域内的渗透率变化对压裂水平井产能影响较小     

鄂尔多斯盆地长7致密油体积压裂水平井产能预测研究

致密油储集层致密,孔隙结构复杂,孔隙度小,渗透率低,储集层微裂缝发育,采用体积压裂后形成复杂缝网系统,水平井单井产量大幅提高。目前的水平井产能公式很难适应于体积压裂水平井产能的预测。以鄂尔多斯盆地长7致密油为例,利用体积压裂水平井与直线无限井排直井的相似性,忽略了水平井筒内流体阻力的影响,将各条压裂缝之间的干扰问题转化为直线无限井排直井之间的干扰问题,依据势的叠加原理,推导出体积压裂水平井稳态产能公式。在推导过程中,考虑了储层的有效厚度、压裂改造后油藏等效渗透率、流体的黏度、水平井水平段长度、压裂段数、压裂段间距和井底流压等因素对水平井产能的影响,使水平井产能计算结果更加合理和符合实际。利用所推导的计算公式,结合鄂尔多斯盆地长7致密油特征,分析了影响水平井产能的几个重要因素,得出了水平井最佳压裂段间距和合理流压,其结果对致密油体积压裂水平井的设计具有一定的指导意义。     

页岩气水平井防塌水基钻井液体系研究

为解决油基钻井液在页岩气水平井中应用时带来的环保问题和钻井液处理成本较高的问题,通过室内实验优选出了性能优良的封堵剂、抑制剂和润滑剂,并结合其他处理剂,研究出一套适合页岩气水平井的防塌水基钻井液体系,室内对其综合性能进行了评价.结果表明:钻井液体系经过130℃老化后,其流变性能稳定、滤失量较小,具有良好的耐温性能;钻井...     

致密油开发水平井段页岩坍塌周期的确定

鄂尔多斯盆地致密油资源丰富,具有很大的开发潜力,但长庆油田A井区在页岩油长水平段钻进时井壁失稳问题突出。现有的水平井防塌技术重点关注钻井液体系优化问题,无法给出页岩的坍塌周期。本井区页岩的主导坍塌机制是钻井液滤液沿天然微裂缝渗入地层,引起黏土矿物水化,导致岩石强度降低。考虑化学势变化和流体流动与骨架变形的耦合作用以及岩石吸水扩散过程和强度弱化规律,建立致密页岩井壁坍塌周期分析模型。结果表明:活度较低、膜效率较高的钻井液可以有效抑制地层孔隙压力增长;封堵性强的钻井液可以降低地层水含量的增长,减缓地层岩石强度的弱化;A井区使用密度为1.3 g/cm3的细分散聚合物钻井液体系和复合盐钻井液体系钻进水平段时井眼坍塌周期分别为4.5和9 d,而使用油基钻井液体系时相同密度下浸泡10 d井眼扩大率仅为4%,油基钻井液体系效果最好,坍塌周期大于10 d。     

致密油储层水平井压后产能预测研究

对于致密油储层水平井压后产能预测,大多基于达西渗流建立产能预测模型,得到相应的产能解析公式,但利用测井资料来预测该类储层压后产能的方法还不甚成熟。本文利用压裂段内各小层长度、孔隙度、含水饱和度和层厚建立近井产能指数,同时基于每米加砂量表征储层的改造程度,综合近井产能指数和每米加砂量得到综合产能指数,综合产能指数相较近井产能指数与示踪剂跟踪监测的各段产能吻合更好。同时对比稳态条件下解析公式计算的产能与综合产能指数计算产能之间的差异,结果表明,综合产能指数考虑了近井储层因素和储层改造程度,更接近实际产能,对测井工作者进行该类储层压后产能评价具有一定的参考价值。     

致密油藏分段多簇压裂水平井电模拟实验研究

致密油储层物性差、天然裂缝发育,水平井技术和水力压裂技术是开发致密油的有效手段。微地震监测资料证明水平井分段多簇压裂后形成复杂的裂缝网络。基于水电相似原理,利用水电模拟方法,研究了致密油水平井开发不同压裂方式下的压力场特征,并对分段压裂水平井产能影响因素进行了分析。结果表明:(1)分段多簇压裂水平井近井区等压线较面缝压裂更为平缓,远井区等压线主要由边界影响;(2)与面缝相比,分段多簇压裂的体积改造区域越大,压裂水平井产量越大;当体积压裂改造区域规模一定时,改造区域内的渗透率变化对压裂水平井产能影响较小。     

鄂尔多斯盆地致密油体积压裂水平井产量预测

目前常用的水平井产量预测数值模拟方法和理论解析方法都难以解决致密油储层横向非均质变化大和人工裂缝发育程度描述难的问题。为解决以上问题,基于测井解释资料和体积压裂施工参数,从地质和工程两个方面对致密油水平井产量进行分析和效果评价,并采用灰色关联分析法,将水平段地质参数（标准录井气测全烃值、渗透率、脆性指数）、油层包络面面积、储层横向非均质系数作为影响储层含油性、渗透性、可压性和非均质性的敏感性参数;将施工参数的单井总入地液量作为产量的工程敏感性参数。通过拟合回归,建立对数预测模型对致密油水平井产量进行预测,达到降低致密油规模开发中的投资风险,提高产建效益的目的。应用该方法对合水长7致密油区块6口水平井进行产量预测,预测值与实际值平均相对误差仅为8.0%,效果较好。     

应力干扰对致密油体积压裂水平井产能的影响

致密油储层的孔喉细小,渗透率低,油井没有自然产能,开发难度大。水平井体积压裂是致密油开发的主要手段。目前关于水平井体积压裂下的致密油产能预测模型研究,均没有考虑到裂缝之间应力干扰的影响,计算结果往往偏大。该文研究了裂缝之间应力干扰对水力裂缝宽度变化的影响,分析了应力干扰对于致密油体积压裂水平井产能的影响。研究结果表明,裂缝之间的应力干扰会降低水平井的产能,在考虑应力干扰的时候,水力压裂的最优裂缝数目会减小,而且裂缝的高度对水平井产能的影响较大。     

致密油藏多级压裂水平井数值模拟及应用

随着越来越多致密油藏投入开发,致密油藏开发已经成为国内外的热点。建立了多级压裂水平井渗流数学模
型,编制了三维三相致密砂岩非线性渗流数值模拟模型。利用成熟商业软件对开发的新模型进行了验证。对实际生
产井进行了历史拟合,对裂缝导流能力、改造区域规模、改造区域渗透率、非线性系数、初始压力等参数进行了分析。
结果表明：开发的新模型能够对致密油藏多级压裂水平井进行有效地模拟,并反映致密油藏渗流的非线性特征。适当
增加裂缝导流能力、增大改造区域、改造区域渗透率能够减小近井周围流动阻力,增大产能,而非线性系数增加了流体
流动阻力,减小了产能。     

致密砂岩油藏流体赋存特征及有效动用研究

利用核磁共振和离心仪,研究了不同渗透率致密岩芯流体的赋存特征。研究表明：致密油藏流体可流动的喉
道半径下限值为0.05 µm;岩芯中纳米级喉道所控制的流体百分数随着岩芯渗透率降低而急剧上升,而纳米级喉道所
控制的可动流体体积随渗透率的减小呈逐渐增加趋势;微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降
低而急剧下降,亚微米级喉道所控制的流体和可动流体百分数随岩芯渗透率降低而先增加后减小,呈抛物线变化趋
势。在此基础上,利用油藏数值模拟方法,通过研究分段压裂水平井不同井型组合不同开采方式对致密油藏有效动用
的影响,得到分段压裂水平井采用注CO2 补充能量开发效果最好,采用注水补充能量开发效果一般,衰竭开采的效果
最差。     

致密火山岩气藏压裂水平井产能预测方法

水平井多段分级压裂是目前开发致密气藏最有效的方式之一,通过对水平井非稳态产能模型的研究可以有效预测压裂水平井的产能特征及确定各因素对产能的影响。将致密火山岩储层多级压裂水平井的渗流划分为3 个阶段,考虑不同区域不同渗流阶段的渗流特征和机理,建立了基质–裂缝、裂缝–近井筒和裂缝–井筒的耦合流动方程。以椭圆形渗流理论和多井干扰下的叠加原理为基础,通过保角变换、当量井径原理,建立了多级裂缝相互干扰下的压裂水平井非稳态产能预测模型,运用于实际并进行了各参数的敏感性分析。实例计算表明,致密火山岩气藏压裂水平井生产初期产量高,产气量随着时间逐渐降低。初期产量高、递减较快,后期产量低、递减较慢、产量趋于平缓。通过对启动压力梯度、敏感系数、滑脱因子等因素进行敏感性分析可知,各个影响因素均存在一个最佳取值范围。     

中国致密油储层改造理念及技术展望

中国致密油分布广泛,地质资源总量可观,对于中国能源安全和供给至关重要。但与国外致密油区相比,中国致密油陆相多期沉积,互层明显、物性更差、单个油区资源量相对偏小,给储层改造带来了更大的挑战。针对中国致密油储层由于受到改造技术与理念的制约,尚未实现规模化开发这一问题,在充分分析国外成功先进改造技术及理念基础上,结合中国致密油储层特征和改造技术现状,全面剖析了中国致密油储层改造技术难点,探讨了大规模效益开发中国致密油储层改造技术发展方向。分析表明,国外致密油成功开发的关键因素在于利于改造的储层条件、长水平段快速钻井技术及长水平井多簇多段多级压裂技术全面应用。指出中国应持续进行地质力学、裂缝起裂及缝网扩展延伸机理及规律等基础理论研究,突破惯性思维,探索新的致密油储层改造模式,强化攻关试验,并不断地借鉴消化、集成国际先进技术,创建适合于中国致密油储层改造的主体技术系列,力争实现中国致密油高效、经济规模开发的突破。     

塞平一井钻井液技术研究

为探索用水平井技术提高安塞油田低压低渗薄油藏的单并产量，长戾油田与西安石油学院合作钻成了一口井深１６５８．２７ｍ、水平并段长度２３６．１７ｍ的水平井—塞平一井．该井采用新研制的ＡＭＬ低固相钻井液在现场应用中较好地解决了井眼净化、井壁稳定、润滑防卡水平井钻井液的三大难题，配合工程措施顺利地钻成了这口井．在应用中探索了水平井使用层流携屑的措施，实现了聚合物钻井液滤失性与泥饼质量的统一，解决了两性离子聚合物钻井液抑制能力不足的缺陷，探索出钻井液复合技术，对钻井液工艺有新发展．     

稠油油藏水平井侧向重力水驱技术研究

针对常规水驱开发稠油油藏效果较差的问题,提出了顶部注水水平井侧向重力水驱技术。在水平井注水室内评价实验基础上,分别从纵向和平面上分析了稠油油藏水平井侧向重力水驱的驱油机理,认为侧向重力水驱技术能够充分利用注入水和底水能量,提高油藏纵向动用程度,同时加大油藏的水驱波及系数和局部驱油效率。以某底水稠油油藏为概念模型,对水平井侧向重力水驱注采井网和生产层位进行了优化研究,得到最优的注采井网形式、注采井距和水平段走向,获得不同底水体积大小和韵律特征下生产井无因次避射高度优化图版和无因次射孔井段长度优化图版。为指导同类油藏实施水平井侧向重力水驱井网设计和纵向射孔层段设计提供了标准和依据。     

致密油藏渗流机理及开发方式研究进展

随着非常规能源开发越来越受到人们的重视,如何开发致密油藏成为学者们关注的话题。基于对加拿大致密D油藏研究和文献调研,提出了致密油藏的特点及与常规油藏的区别,分析了致密油藏微观孔隙结构和渗流机理,综述了致密油藏提高采收率和补充地层能量的方法,包括水平井多段压裂技术、体积压裂技术、CO2混相驱和水气交替注入开发技术等。总结出致密油藏在开发过程中应注意的问题及下一步发展方向,为我国致密油藏的开发提供借鉴价值。     

硅酸盐钻井液的室内研究

为了提高大位移井钻井液携砂能力并增强钻井液的抑制性 ,对新开发的硅酸盐钻井液的流变性和抑制性进行室内研究 .抑制性研究采用滚动回收率法和高温高压膨胀法 .实验结果表明 :硅酸盐钻井液的抑制性好 ,切力较高 ,但滤失性能较难控制 ;硅酸盐加量在 1 .5 %～ 3 %较为合适 ,有机处理剂和粘土含量影响钻井液的流变性能 ,KCl加量过多会破坏钻井液性能 .开发的硅酸盐钻井液携砂性能好 ,具有较强的抑制性 ,可应用于大位移井非油层段钻进