油藏窜流发展与窜流体积计算分析

随着油气田开发普遍进入高-特高含水期,对储层内部窜流机制与调控方法研究日益重要。通过可视化实验窜流通道形状与窜流形式对比分析,发现窜流通道与河流相具有一定的发展相似性,其由"辫状河"-"曲流河"变化的形状与流体性质、多孔介质性质、油藏开发时间有关;窜流通道决策、研究方法可归纳为定性分析、渗流数值模拟、定量决策和矿场测量与实验四大类,提出了一种利用长驱替模型可视化揭示窜流发展机理与优势通道体积计算的方法,可作为验证经验法和理论模型解析解的有力补充,指导实际油藏调堵(驱)药剂用量设计。     

低粘度堵剂在管外窜槽模型中的注入选择性研究

为了研究堵剂在发生管外窜槽井的注入特性,根据管外窜槽模型,分析了低粘度堵剂的注入特性,指出不同渗透率地层的分流情况受窜流通道和地层渗透率的综合影响.在油水层渗透率一定的条件下,窜流通道渗透率越小,水窜层分流率越小;反之,窜流通道对水窜层分流率影响越小,并且最终分流率趋于定值.随着注入速度的增加,水层和油层的压力均增大.在窜流通道和油水层渗透率一定的条件下,若油水层压力不变,则油水层分流率不变.低粘度堵剂注入发生管外窜槽的油水层时,由于油水层压力确定了注入流体的分流率,同时由于油层压力小于水窜层压力,使大量堵剂进入油层,对地层造成严重伤害.因此,建议使用泡沫等具有分流效应的流体,减少对油层的污染.     

套管内敞压候凝防气窜的机理

发生气窜的原因:一是气体通过水泥浆进入环空或管柱丝扣不密封;二是环空有气体窜流的通道。防止气窜的方法是:在注替完水泥浆后,实行敞压候凝防气窜,不能敞开井口候凝的井,一是采取适当打一点重泥浆,二是管内关一较小压力候凝,待快干后立即敞压候凝。     

基于G级水泥水化反应的环空窜流预测模型

针对固井施工中气液混合相对G级水泥水化反应中环空窜流影响规律不明确的问题,分析了固井施工过程中发生环空窜流的原因,通过模拟井下气液混合相发生环空窜流的环境,结合G级水泥水化反应过程,梳理了水泥浆水化失重和水泥浆水化诱导期及凝结期之间的关系,明确了数学模型的区间,提出并建立了在水泥浆水化反应过程中,预测环空窜流的概率统计学数学模型.通过chandler 7200型水泥水化分析仪测得的水泥浆孔隙压力及水化放热曲线和水泥浆体温度变化数据,确定了环空窜流模型需要的相关参数,计算得只有缓凝剂加量不同的2种配方水泥浆的稠化时间相差35 min,环空窜流的概率却相差了1.2％.水泥浆环空窜流预测模型是预测环空窜流的前提,而不是最终决定因素.     

水泥浆防窜性能实验评价及其应用

固井防窜一直是困扰石油工业多年的问题,因水泥浆候凝期间的环空有效静液柱压力不断降低,在其降低到地层流体压力之后,水泥浆能不能抵御地层气体对其液相的置换是固井防窜的关键。为此,从水泥浆窜流能力评价方面着手, 结合现场井况和固井工艺的水泥浆窜流试验方法,对目前常用的一些防窜材料,诸如成膜类、AMPS合成共聚物类、改性纤维素类降滤失剂及胶乳、膨胀剂、微硅等的窜流性能进行了评价。结果表明：在不同条件下各类外加剂的防窜特性不一,低温下成膜聚合物水泥浆的防窜性能有一定保障,但随着温度的升高,其性能就会受到一定影响;胶乳水泥浆体系的防窜能力相对较稳定,在不同条件下保证胶乳的有效掺量就可以保障水泥浆的防窜性能。实验评价结果在川渝地区、长庆苏南、吐哈鲁克沁、玉门酒东等气田进行了超过150口井的胶乳水泥浆现场应用,未发生窜流,固井效果良好。     

油藏注水开发后期窜流通道定量识别方法

窜流现象是油藏注水开发后期提高采收率面临的技术难题。为了能够更精确地识别窜流通道的大小,提高水驱采收率,提出了一种利用动态数据定量研究窜流通道的方法。首先根据油井生产动态曲线识别水窜井,然后根据不同组合情况下注采井之间的相关系数来判断窜通关系,最后利用建立的窜通体积与注采量的关系式计算窜通体积。利用该方法对某区块57220井区的57217井进行了系统分析,并进一步分析了整个区块的水窜情况,得到了其窜流通道分布和对应窜通体积。研究发现,水窜的发生不仅仅局限于井组内,还可能发生在不同井组的注采井之间。窜流通道大小的准确确定,可为调堵措施的实施提供依据。      

窜流通道高速非达西渗流规律实验

我国大部分油田目前都处在高含水或特高含水开发阶段,各种动态监测分析表明,微观上油藏的特定部位形成了几十倍,甚至数百倍丁原始孔道的窜流通道.窜流通道引起的注水低效、无效循环问题已经成为制约油田高效开发、提高原油采收率的主要矛盾.目前,国内外对非线性渗流的研究仍存在很大局限性,而考虑高速非达西渗流的研究更少.以高渗透性填砂管模型为实验对象,设计了窜流通道渗流规律物理模拟实验.根据实验结果,建立了适用于不同级别窜流通道的非达两流系数关系式,揭示了高渗多孔介质的非达西流系数与渗透率、孔隙度之间的内在联系,并在此基础上,进一步研究了达两流向非达西流过渡的临界流速.     

一种评价固井后气窜的新方法

固井作业的失败25%表现为气窜.因此,人们开展研究,对水泥浆的各种性质,如失水量、渗透性、静胶凝强度及其他一些性质进行评价.然而对这些可变量的研究并没有得出防范气窜以及对水泥浆哪些性质的控制能避免这样问题的方法.本文描述了一种控制气窜的方法,研究结果得到了现场实验的验证.该方法包括三个步骤:首先是评价窜流潜能因子(FPF),这是一个预测问题严重程度的参数;然后测量随时间变化的静胶凝强度,得到水泥浆的过渡时间;最后,在窜流分析仪(FMA)上模拟静胶凝强度造成的压力降随时间的变化,从而确定水泥浆是否被气侵.在委内瑞拉东部的Santa Barbara和San Joaquin油田现场实验了3口井.在每口井中,用气层孔隙压力、温度、气层深度及穿过气层的环空尺寸来确定窜流潜能因子的大小.室内研究与现场实验结果一致,室内实验是以对水泥浆过渡时间及窜流潜能因子的定量测量为基础的.应用这种方法可以对水泥浆进行优化设计从而防止生产事故的发生,确保油井的使用寿命.     

高密度防气窜水泥浆

针对南海莺琼盆地地质条件复杂，钻探井深在5000 m以上，井下温度高，地层压力大，压力层系多，易发生气窜等问题。以丁苯胶乳、发气剂作为防气窜外加剂，以1200目铁矿粉作为加重剂，以硅粉控制水泥石强度衰退，研究出了一种新型抗高温防气窜高密度水泥浆体系。结果表明：所研制的水泥浆密度可达2.35 g/cm³、抗温可达180 ℃（BHCT）、失水量可降至70 mL/30 min左右，早期抗压强度高达14 MPa以上，易于保证封固质量；水泥浆的流变性好,稠化时间可调，且稠化时间受温度波动、水质变化以及前置液污染的影响在可控范围内。因此，该水泥浆能够满足现场施工要求；水泥浆的自由水小于0.5%，养护后水泥石没有发生体积收缩且上下密度差较小，具有良好的浆体稳定性和凝结固化稳定性；水泥浆凝固过程，稠化过渡时间短（t_{100 Bc}-t_{30 Bc}＜15 min)，稠度阻力系数值小于0.110，气窜阻力达2.28 MPa，能有效防止气窜。     

水泥浆防气窜能力评价仪的研制与应用

在固井过程中 ,为了防止水泥浆发生气窜 ,需要对水泥浆防气窜能力进行评价。通过对固井水泥浆凝固特性的研究 ,研制出了可模拟井下条件的室内“水泥浆防气窜能力评价仪”。该仪器是根据水泥浆柱的有效压力因失重降至气层压力以下时 ,气体窜入单位长度浆柱所需的压差与上窜距离或上窜速度的对应关系来确定水泥浆防气窜能力 ,对防气窜固井水泥浆的配方设计及防气窜水泥添加剂的开发可起到关键性作用。该仪器的结构、工作原理 ,以及水泥浆防气窜能力评价方法已申请国家专利。     

川深1井超高温高压尾管固井技术

针对川深1井四开井段超高温高压地层尾管固井长效密封的需求,通过增大硅粉加量和合理匹配硅粉粒径抑制水泥石强度衰退,优选高温苯丙胶乳、纳米液硅等改善水泥浆的防气窜能力、力学性能、稳定性等,设计了适用于超高温高压地层的高密度防气窜水泥浆。其性能为:密度2.05 kg/L,防气窜系数SPN值小于0.43,气窜模拟未见气窜现象发生;水泥石在180 ℃下养护14 d抗压强度达到了41 MPa,未见强度衰退现象;水泥石气测渗透率0.008 1 mD,单轴弹性模量为7.54 GPa。川深1井四开井段采用高密度防气窜水泥浆,并采取“替净”、“压稳”和“封严”等固井技术措施,有效封隔了高压气层,为后期作业提供了良好的井筒环境。这表明,超高温高压地层通过优选合适的水泥浆,并采取相应的技术措施,可以解决超高温高压地层的固井技术难点,提高固井质量。      

�ý���ǿ�ȷ�����ˮ�ཬ���������������о�

如何客观、准确评价水泥浆的防窜能力,至今仍是国内外固井界未能很好解决的难题。文章通过室内实验,研究了水泥浆有效浆柱压力、气侵阻力与其影响因素的定量关系,并建立了二者在水泥浆凝结过程中的计算模型,使环空窜流发生条件得以量化而用以预测、评价水泥浆在凝结过程中的防窜能力,从而为固井防窜设计提供了一种新的参考方法。     

延长气田易漏失井不规则井眼固井技术

延长气田地层压力系数低,气层段长,地层含水丰富,不稳定的泥岩、煤层交互存在,形成典型的“糖葫芦”井眼,固井漏失水泥浆低返、环空气、水、钻井液窜槽现象严重,固井优良率仅为16%。通过开展水泥浆体系优选,合理设计浆柱结构,依据孔隙压力、岩石密度、钻速、压力剖面等资料确定较为薄弱的地层,选择分级箍安放位置,正注反挤工艺等一系列措施,成功解决了固井过程中井漏和候凝期间气、水窜槽问题,使固井质量优良率提高到了93.54%,实现了全井水泥有效封固的目的。     

高石梯-磨溪区块高压气井尾管固井技术

针对西南油气田高石梯-磨溪区块高压气井φ177.8 mm尾管固井遇到的气层活跃、安全密度窗口窄、流体相容性差及高温大温差等问题,制定了相应的固井技术措施。开发了适合高温大温差固井的自愈合防窜高密度水泥浆体系,并进行了室内研究。结果表明:该体系密度为2.0~2.8 g/cm3,现场一次混配可达2.6 g/cm3以上;适应温度为常温~180℃;浆体的上下密度差不大于0.05 g/cm3;失水量不大于50 mL;稠化时间与缓凝剂掺量具有良好的线性关系,稠化过渡时间不大于10 min;静胶凝强度过渡时间不大于20 min;24 h抗压强度大于10 MPa,水泥石顶部48 h抗压强度大于3.5 MPa,低温下强度发展快,形成的水泥石体积稳定不收缩,具有类似韧性水泥的力学性能;遇油气产生体积膨胀,保证了界面胶结质量和密封完整性,降低了固井后发生气窜的风险。该固井技术在高石X井和高石Y井中进行了应用,固井优质率和合格率得到较大幅度提高,水泥环后期不带压,获得良好应用效果。      

苏里格气田分层压裂段固井水泥浆体系的研究与应用

针对苏里格气田部分井压裂施工过程中出现的天然气窜槽问题,通过实验优选出性能良好的胶乳与外加剂,研发出防气窜高强度水泥浆体系。室内评价结果表明,该体系在不同温度下游离液低、流变性能好,水泥石抗折强度较常规水泥石提高了10%左右,48 h最大抗压强度29.5 MPa。现场试验3口井,储层段第一界面优质率100%,第二界面优质率大于94%,压裂施工中压力正常,未出现环空窜流,满足了苏里格气田分层压裂对环空水泥石完整性的要求。     

固井早期气窜预测新方法及其应用

水泥浆静胶凝强度过渡时间是固井早期气窜的主要时期,但若初凝前发生较显著的塑性体积收缩,造成孔隙压力大幅度下降,井内压力出现较大程度欠平衡,引发气窜的可能性仍然很高。为此,基于初凝前套管、地层在井下的实际受力工况,建立了水泥浆凝固过程中的"套管—水泥浆—地层"物理模型,并求解得到了初凝前水泥浆塑性体积收缩与孔隙压力下降之间的解析关系。立足于该关系,在综合考虑水泥浆性能、井底温度、压力及套管力学性能等特定工况的前提下,建立了针对初凝前整个塑性态的固井早期气窜问题的气窜预测新方法,即把固井环空水泥浆初凝前的"有效液柱压力与启动压力之和大于地层孔隙压力"作为判别条件。最后,利用X区块2口井的资料进行了气窜风险预测分析,分析结果与施工结果一致。该方法可有效预测固井早期环空气窜风险,为针对性地调整水泥浆体系和措施,避免固井后井口环空带压,保障油气井固井质量和安全提供了分析依据。     

水泥浆失重压力评价技术研究与应用

固井后水泥浆“失重”将导致作用于气层的液柱压力下降,可能引发欠平衡,发生早期气窜。进行准确的失重压力评价是制定固井憋压候凝技术、实现压稳防窜的关键。而目前国内外采用的失重压力经验公式和水泥浆失重测量装置并不能很好地反映井下条件水泥浆失重规律。基于此,采用等比例缩小尺寸方法,研发了一套高温高压水泥浆失重压力评价实验装置,开展了直井和斜井中典型水泥浆失重压力实验。结果表明,初凝时刻,稳定性差的水泥浆液柱压力可能低于等高清水柱,而稳定性好的水泥浆液柱压力可能高于等高清水柱。按照经验法设计环空憋压值,可能憋压不足引发气窜,也可能憋压值偏高压漏地层。因此,提出了一种分段计算水泥浆失重压力的方法,在四川盆地磨溪—高石梯区块高压气井得到检验,指导了环空憋压候凝。固井质量合格,固井后未发生环空气窜。      

水泥浆失重压力评价技术研究与应用

固井后水泥浆“失重”将导致作用于气层的液柱压力下降,可能引发欠平衡,发生早期气窜。进行准确的失重压力评价是制定固井憋压候凝技术、实现压稳防窜的关键。而目前国内外采用的失重压力经验公式和水泥浆失重测量装置并不能很好地反映井下条件水泥浆失重规律。基于此,采用等比例缩小尺寸方法,研发了一套高温高压水泥浆失重压力评价实验装置,开展了直井和斜井中典型水泥浆失重压力实验。结果表明,初凝时刻,稳定性差的水泥浆液柱压力可能低于等高清水柱,而稳定性好的水泥浆液柱压力可能高于等高清水柱。按照经验法设计环空憋压值,可能憋压不足引发气窜,也可能憋压值偏高压漏地层。因此,提出了一种分段计算水泥浆失重压力的方法,在四川盆地磨溪—高石梯区块高压气井得到检验,指导了环空憋压候凝。固井质量合格,固井后未发生环空气窜。