油气生产井下动态无线监测系统助力数字油气田建设

目前试油作业采用随管柱下入储存式压力计获取井下数据，在管柱起出后才能获得井下油气层资料，不能及时评价油气藏，效率亟待提高；而油气生产过程中井下动态资料的传统获取途径主要采用生产测井、钢丝下压力计试井等方式，其存在监测覆盖时间短、获取数据量少等不足，为此开发了一套适用于试油作业和油气开采作业的生产动态井下无线监测系统。 1.系统介绍 系统采用“井下动态数据无线采集”＋“井口物联网终端”＋“基地数据中心”的技术架构，将井下动态数据无线采集工具随油管一起送到储层中，采集井下的生产动态数据，并直接通过电磁波发射器上传到地面。利用监测数据，一方面可在试油期间实时优化作业工序， 快速评价油气藏特性，节约试油周期；另一方面，可在油气开采期间指导生产制度的实时精细调整，以提升产能和储层采收率，同时实现水淹、管柱损坏等井下异常动态的报警， 延长井筒服役生命周期。该系统目前具有3 000 m、5 000 m和7 000 m三个应用井深规格，数据传输速率从1组/min ~ 4组/d(可调)，工作时长可达2 ~ 3年。     

永置式光学温度压力计在超深高压气井监测中的应用

大北1气田地层及井筒条件复杂,为准确获取气田的动态资料,引进了井下永置式光学压力温度监测系统。该监测系统由光学温度压力计、温度压力计托筒、井下光缆、井下光缆井口穿越装置,以及光学地面数据采集系统组成,能连续监测并报告井下压力温度变化情况,不影响其它作业。该系统首次成功应用,解决了国内超深异常高压气井的测压问题。     

气井井口智能生产控制系统

通过阐述苏里格气田的集输现状指出开展"气井井口智能生产控制系统"研究的必要性,在此基础上详细介绍了系统内"井口数据采集及无线传输技术"、"远程控制技术"、"电子巡井技术"的基本原理;从现场试验及应用情况来看,该系统为气井及地面管线运行异常时的及时报警、实时监测并获取连续生产数据提供了有效手段,实现了井口数据采集及管理自动化。     

合川气田井下节流气井动态分析新方法

合川气田属于我国典型的低渗透、低产气田,为提高开发效益,合川气田气井绝大多数已应用了井下节流工艺。但是,井下节流阻断了井口油压与井底流压的自然联系,给合川气田气井生产动态分析带来了极大挑战。为实现对井下节流气井井口动态监测资料的有效分析,文中以单井开采系统为研究对象,根据气藏、气水两相井筒管流和油嘴节流理论模型及动态分析特征化方法,建立了新型井下节流气井系统综合生产动态分析方法。该方法将传统动态特征化分析法扩展到井下节流气井,并通过对合川气田实际井下节流气井生产数据的拟合分析,验证了新方法的可靠性和实用性。     

苏里格气田压力监测方法和远程试井技术

苏里格气田普遍采用井下节流的生产工艺,虽达到了简化气井地面流程、节约开采成本的目的,但同时也给气井动态监测和压力测试带来了困难。多年来,苏里格气田不断探索适合实际情况的气井压力监测分析方法,从不关井测压技术、井筒液面监测技术、井口压力折算技术入手,形成了一整套具有苏里格气田特色的压力动态监测方法,并试验成功了基于井口数据采集、集气站进行处理分析的远程试井技术和不稳定试井分析技术,实现了压力计不下入井下开展气井测试工作的目标。现场应用表明,该套技术基本满足了苏里格气田气井动态分析和生产管理的需求。     

油气井试油作业数字井筒建设实践

为提高复杂深井、页岩气井试油作业的安全性、精准性、可控性,将无线传输技术、传感器技术、专家系统等技术结合为一体,把井下压力计数据通过无线电磁波经过"井筒-地层"复合介质发送到地面接收天线,再经过专家系统解析获取井下数据,形成了井下与地面沟通的数字井筒信息平台。在试油期间,既可以实时获取井下温度、压力等数据及时掌握井下情况,又可以通过地面的下传信号实现对井底仪器的控制,达到动态调整作业程序、降低安全风险、提高试油数据录取质量的目的。该技术在四川地区10余口油气井的试油作业期间开展通井刮管、酸化、返排等作业工况试验,实现了井下与地面的数据信息互联:井筒深度适应性达到4 500 m,可连续工作时间450 h以上,信号分辨率达10~(-5)V,具有较好的可行性和可靠性。该技术进一步拓展,有望实现远程遥控井下测试作业,应用前景广阔。     

利用气井动态摩阻系数预测井口流出动态

气井井下油管动态摩阻系数计算方法的提出,提高了气井垂管流动压力计算的精度,对气井生产动态分析和预测起到了很好的推动作用。借助１口干气井的多点回压法试井资料,介绍了如何利用气井稳定试井资料,确定该气井此时此刻井下油管动态摩阻系数;利用产能方程给出产量和对应的井底压力,结合油管动态摩阻系数计算井口压力,建立该井准确的井口流出动态方程并编绘井口流出动态曲线;讨论了随着地层压力递减和井下油管动态摩阻系数变化规律,井口流出动态方程或井口流出动态曲线的变化规律。气井的多点回压法试井资料的利用,可以准确地预测气井井口流出动态,从而提高采收率。     

高精度井口压力监测系统简介

新疆大多数气井井口压力高,用常规的试井工艺无法进行井下测试。采用井口压力监测系统可解决井口压力高、常规试井工艺无法实施的问题,节约高昂的井下测试费用,对油井实现无人值守实时监测,并实现远程数据传输。利用井口压力数据折算到地层中部的方法获得井下油气藏的数据。     

气井水合物实时监测预警系统研究

气井井口温度较低时井筒内易生成水合物,为了避免测试时冻堵井下油管事故的发生,设计了与现场数采设备相配合的实时监测预警系统。以井口附近地面管线监测点实时传输的压力、温度及流量数据为依据,应用井筒多相流理论计算气井沿程压力温度分布,与图解法所形成的天然气水合物P-T图相比较,进而判断是否达到水合物生成条件,并计算可能存在水合物的井段,由此进行报警并采取及时的预防措施。系统中包含了所涉及开井与关井井筒压力温度计算、天然气水合物生成预测、预警预防设置3部分。编制的软件经现场实践可达到实时监测的目的。最后,给出在集成化实时监控下预防气井水合物的对策。     

塔里木油田高压气井井下节流防治水合物技术

塔里木油田高压气井开采过程中水合物堵塞问题严重,影响了气井的正常生产,因而研究应用了合理的井下节流防治水合物技术。利用水合物生成预测模型与气井井筒压力温度预测模型,对高压气井的水合物生成温度和生成位置进行了预测;采用节点系统分析方法,以节流器为节点预测气井井下节流后的温度压力分布,对比节流前后的井筒压力和温度分布,分析高压气井井下节流防治水合物效果。根据高压气井LN422井的水合物相态曲线和井筒内温度压力场,认为水合物形成风险区为500 m以浅井段。应用井下节流技术后,LN422井的井口压力由29.2 MPa降至12.0 MPa,井口温度由21.0 ℃升至23.7 ℃,且井筒中各处的温度均高于该处的水合物生成临界温度。研究结果表明,井下节流技术可显著降低高压气井的井筒压力和水合物生成风险,延长生产免修期。      

井下微地震监测技术在页岩气“井工厂”压裂中的应用

通过井下微地震监测可以获得页岩气井压裂过程中水力裂缝的展布方向、波及长度和地层破裂能量,从而指导压裂方案的实时调整,增大压裂改造体积。为此,威202井区5个平台进行页岩气“井工厂”压裂施工时,应用井下微地震监测技术进行了裂缝监测。在介绍井下微地震监测技术基本测量原理的基础上,以威202井区A平台6口井的应用为例,详细介绍了该技术在有效识别地层中潜在天然裂缝、监测暂堵转向体积压裂效果、指导射孔参数优化等方面的机理与效果。研究表明,应用井下微地震监测技术可以增大页岩气储层改造体积,提高储层均匀改造程度,这对于页岩气的经济有效开发具有重要作用。      

DY2HF深层页岩气水平井分段压裂技术

DY2HF井是位于川东南丁山构造、目的层为龙马溪组海相页岩气的重点探井,具有高温、超高应力的特点。为解决该井压裂作业存在的施工压力高和加砂困难等难题,开展了深层页岩气水平井分段压裂技术研究。根据丁山页岩特征和地应力状态,进行了井口施工压力预测和排量优化,建立了水平井段多裂缝覆盖率计算模型,并结合诱导应力场计算结果进行了段簇优化。根据页岩气网络压裂技术的特点及该井的具体情况,确定采用高减阻低伤害滑溜水和活性胶液进行混合压裂,采用低密度高强度覆膜支撑剂进行组合加砂,并对压裂参数进行了模拟优化。DY2HF井分段压裂井口限压95 MPa,施工总液量29 516 m3,总砂量319 m3,最高排量13.6 m3/min,滑溜水减阻率达78%,胶液完全水化,压裂后获得高产工业气流,实现了深层页岩气水平井压裂技术突破。该井分段压裂结果表明,丁山等深层页岩气已经具备了有效勘探开发的技术基础。      

国内页岩气长水平井JY2-5HF井钻井液技术

JY2-5HF井是中石化在重庆涪陵页岩气田部署的一口开发评价井,完钻井深5965 m,水平段长3065 m。该井二开中下部钻遇地层主要为泥页岩井段,存在井壁垮塌、卡钻、漏失等潜在风险,使用多元协同防塌水基钻井液（BT-200钻井液）钻井,主要处理剂有抑制剂BT-200、K-HPAN、KCl、井壁稳定剂、乳化沥青、非渗透处理剂、聚合醇、多功能固体润滑剂和QS-2。水平段要求钻井液除了具有较强的化学及物理防塌能力,还须具有良好的润滑及悬浮性能,采用了油水比为90:10的油基钻井液,水相为26% CaCl₂水溶液,破乳电压控制在900 V以上。现场实践表明,该套钻井液较好地满足了井下和钻井工程的需要;页岩气井长水平段钻进较适宜采用旋转导向和油基钻井液;压裂后测出的地层压力系数普遍比钻进时高0.1~0.2,建议设计钻井液密度时减去。      

胜利油田页岩油水平井樊页平1井钻井技术

东营凹陷页岩油资源丰富,但油气地质条件复杂,钻井过程中常发生坍塌掉块、油气侵等井下复杂情况,为了勘查东营凹陷博兴洼陷北部沙四纯上亚段页岩含油气情况,部署了页岩油水平井樊页平1井。根据勘查目的,首先对该井进行了工程设计;然后结合樊页平1井钻遇地层的地层岩性,分析了钻井技术难点;针对钻井技术难点,研究形成了井眼轨道优化技术、合成基钻井液技术,制定了安全钻进技术措施。樊页平1井应用研究的各项技术和采取相应的技术措施,顺利完成了钻井施工,钻进过程中未出现井下复杂情况,井径扩大率小,取得了很好的实钻效果。樊页平1井顺利完钻,为胜利油田的页岩油钻井积累了经验。      

四川盆地深层页岩气水平井优快钻井技术——以泸203井为例

泸203井是中国石油天然气集团有限公司部署在四川盆地南部泸县—长宁页岩气区块的1口重点超深页岩气探井,实际完钻井深达5 600 m,测试日产气量为137.9×10~4 m~3,成为目前国内首口单井测试日产量超百万立方米的页岩气井。为了给深层页岩气井优快钻井提供借鉴和经验,以泸203井为例,在分析储层特征对钻井要求的基础上,归纳总结了保障该井页岩气水平井钻井井身质量、优质储层钻遇率、快速钻进以及降低复杂事故率的优快钻井综合配套技术,并对其应用效果进行了评价。研究结果表明:(1)采用旋转导向工具并配合钻柱扭摆系统钻进,减少了滑动定向钻进进尺,成功地控制了钻具托压现象,大幅度降低了定向辅助时间;(2)实施的4种削减钻具振动措施很好地解决了水平段钻进中螺杆故障问题,进一步提高了钻井速度;(3)采用近钻头伽马测量系统实时追踪储层,控制轨迹在优质产层内钻进,保证了优质页岩储层钻遇率;(4)优配钻井装备及高密度的油基钻井液的应用保证了井下动力钻具的动力和井眼携砂的需求以及钻井液性能的净化,确保了井眼畅通、保持了井壁稳定,起到了提高钻井速度的重要作用。结论认为,泸203井按照地质工程一体化的技术思路,采取先打直导眼再侧钻水平井的方式,优质页岩储层钻遇率达到100%,该井的实施进一步完善了四川盆地新区块超深页岩气水平井配套优快钻井技术。     

DBP-140型页岩气井全封可溶桥塞研制

目前,可溶解桥塞已替代易钻复合桥塞,并广泛应用于非常规油气藏的分段压裂完井作业中。但是,现有的可溶桥塞只能封隔桥塞上部压力,不能封闭井下高压,因此在压裂结束后的更换试气井口环节,仍需下入常规易钻桥塞封闭井下高压。为解决这一问题,开发了一种页岩气井用全封可溶桥塞,更换井口装置作业完成后,井口憋压即可击穿桥塞,建立产气通道。阐述了该工具的结构、工作原理和工艺流程。地面试验结果表明,该桥塞的结构设计合理,密封承压和溶解性能满足技术要求。研制的全封可溶桥塞在NC204-1HF井应用,不需要连续油管钻塞作业,节省了施工周期和成本。     

页岩气水平井井筒清洁技术的难点及对策

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状的基础上,总结了页岩气水平井井筒清洁处理面临的技术难点,结合当今世界页岩气井井筒清洁技术的进展,对清洁工具及工艺、工作液性能进行技术攻关,研发了清洁处理工具,提出了清洁处理技术对策,并对其现场应用效果进行了评价分析。研究结果表明:①所研发的针对大通径桥塞处理的套磨打捞一体化工具,可实现工具入井后对大通径桥塞的套铣、打捞一次性作业;②形成的换向旋流冲砂工艺在长水平段中作业时能避免砂粒沉降,能实现将砂粒冲洗出井筒的目标;③常压及高压井可以选用气井返排液、KCl、CaCl2溶液等作为工作液,而低压井则可选用泡沫流体作为工作液;④对于低压井,通过优化设计局部压差打捞工具形成局部压差吸附的方式带动井内碎屑物或沉砂进入工具内部,进而完成打捞作业。结论认为,所形成的适合页岩气水平井的井筒清洁工艺技术为后期大规模页岩气井筒清洁处理奠定了基础。     

连续油管光纤测井技术及其在页岩气井中的应用

水平井复合桥塞分段压裂是国内页岩气井的主要开发方式,由于页岩气井快优钻井造成的井眼轨迹及井深结构的特殊性、钻塞结束后井筒内残留部分桥塞碎屑、水平段多相流的复杂性等,常规产出剖面测井技术难以满足页岩气井的测试要求。针对页岩气井数量众多,钻塞后井筒金属碎屑较多的特性,测井前利用强磁打捞器进行打捞兼通井以提高施工成功率,采用连续油管内穿光纤并下挂流体扫描成像测井仪FSI 的工艺进行产气剖面测井,能得到较真实的产气产液剖面、各射孔簇产气产液贡献,可以有效评价各级压裂效果。连续油管光纤测井方法在页岩气井中的应用前景良好。     

考虑井壁稳定及增产效果的页岩气水平井段方位优化方法

针对页岩气水平井钻井过程中常见的井壁失稳垮塌问题,为提高井壁稳定性和为后期压裂增产提供良好的条件,分析了层理面产状和地应力类型对井壁稳定性的影响,并对压裂缝与水平井段夹角,以及与水平气井产量之间的关系进行了研究,进而提出了通过对水平井段方位的优化来提高井壁稳定性和改善压裂增产效果的技术思路:利用川南地区页岩气井的测井、地应力及岩石力学资料,通过页岩层理面破坏模型及本体破坏模型分析计算出不同方位角下的井壁坍塌压力,找出井壁稳定性最好时井眼与层理面产状和地应力类型之间的关系;通过对压裂缝延伸方向的分析,得出了压裂缝的一般延伸规律;利用产能公式计算裂缝与水平井段呈不同夹角时的产量,以此获得了裂缝与水平井段夹角影响压裂效果的规律。还以川南地区的W201-H3井为例,充分考虑页岩气井壁稳定及增产效果,提出了有针对性的水平井段方位优化设计,使该井能在保持良好井壁稳定性的前提下获得良好的增产效果。