南堡滩海大位移井钻井关键因素优化设计

大位移井钻井实施过程中表现最为突出的问题是摩阻扭矩大,它制约着井眼轨迹的有效延伸,尤其在常规钻完井技术时表现得更为明显。冀东油田近年来基于常规钻完井技术条件下,通过对井眼轨道优化设计、钻具组合优化、摩阻扭矩精细预测与控制、井眼延伸极限评估等方面的精细研究与优化设计,有效地模拟分析和论证了南堡滩海中深层大位移井钻井井筒力学行为,提升了对大位移井钻井实践可行性认识和指导了钻完井方案的设计。在南堡滩海成功实施了几十口水平位移大于3000 m的大位移井,最大水平位移达4940 m,为南堡滩海在常规经济技术条件下大位移井的钻井实施提供了技术支持。     

页岩气储层井周孔隙压力传递数值分析方法

由于页岩基质致密、层理和裂隙发育、富含黏土矿物,使得页岩具有超低渗透、各向异性和水敏等特性,钻井液与页岩接触产生的水化作用引起自由水在页岩中传输,从而导致井周孔隙压力不断变化,但现有方法并未考虑页岩物性特征的影响。为此,基于非平衡热动力学理论,建立了各向异性页岩的井周压力传递数学模型及有限差分求解方法,分析了井周压力分布特征、传递规律及影响因素。结果表明,各向异性页岩井周压力分布与井周角有关,并以主方向呈对称分布;钻井液化学作用对井周压力传递的影响显著,低浓度钻井液情况下井壁附近孔隙压力显著增加,而高浓度钻井液情况下却显著降低,井周压力传递集中在1倍井径范围内;井周孔隙压力的增加不利于井壁稳定,而孔隙压力的降低有利于井壁稳定;溶质扩散系数越小、膜效率系数越大、水力扩散系数越小,则井壁附近孔隙压力变化幅度越大;反之,孔隙压力变化幅度越小。该方法比常规方法更符合实际,且更加实用。     

塔河油田稠油井解堵抑堵剂研制

塔河油田稠油井在掺稀开采过程中常常出现井筒堵塞的情况,严重影响正常生产。堵塞物的四组分分析结果表明,其主要成分为沥青质,所占质量分数达57%。考察了不同类型化合物对堵塞物的溶解性能,并考察了助剂的复配效果,研制了复合解堵抑堵剂RPDA-02,该剂对堵塞物的饱和溶解量达2.0 g/g,显著优于现场使用的对比剂。考察了RPDA-02的抑堵效果,结果表明,该剂对沥青质沉积的抑制时间超过60 天。研究了现场工况条件对该剂解堵抑堵性能的影响,结果表明,使用温度变化对其性能影响很小。开发了掺稀连续加剂工艺,可较好地解决稠油井堵塞问题,并对采出液的后续处理无不利影响。     

井筒管流、喷嘴节流及地层渗流耦合的聚驱分注井分层流量调配方法——以大庆油田为例

在聚合物的注入过程中,聚合物从井口注入后在油管内流动,利用非牛顿流体力学原理建立垂向管流沿程压力损失方程。当聚合物溶液流过喷嘴时损失一部分压力与粘度。通过室内的聚合物溶液过喷嘴实验,得出了喷嘴的长径比（L/D₁）及摩阻系数λ与雷诺数Re之间的关系。应用纲量分析的方法,建立了聚合物流过喷嘴后的压力损失Δp和粘度损失Δη的基本方程。结合实验数据,利用SAS软件进行回归分析,分别得到了压降及粘降关联公式。聚合物溶液流过喷嘴后进入地层,在聚合物溶液压力的作用下,聚合物溶液与岩石空隙的骨架相互挤压,聚合物的注入量也随时间逐渐降低。按照非牛顿流体在地层岩石中的渗流特点建立的单相非牛顿流体径向流的偏微分方程,结合大庆油田聚合物注入井的实际数据和前面的井筒管流、喷嘴节流产生的压力损失Δp和粘度损失Δη来束缚方程的边界条件,使用有限差分将方程离散,并应用软件求解,得出了聚合物注入压力、注入量与时间的关系,为聚合物分层配产提供了理论依据。     

雾化/泡沫钻井用两性聚合物防塌剂WPZY-1的研制

以阳离子单体(YD-1)、丙烯酸(AA)、丙烯酰胺和烷基取代丙烯酰胺为原料,过硫酸铵和亚硫酸氢钠(质量比1∶1)为引发剂,合成了一种雾化/泡沫钻井用两性聚合物防塌剂WPZY-1,考察了该剂抑制防塌性能。以单体总量计,引发剂、AA和YD-1最佳加量分别为0.5%~1.0%、3%~5%和5%~10%。性能评价结果表明,WPZY-1吸附能力强、抑制防塌性能好。饱和吸附量达100.98 mg/g。0.5%WPZY-1溶液48 h二次页岩相对回收率为99.3%,岩心24 h膨胀量为1.58 mm,人造岩心浸泡10 d后形状规则完整,无明显裂纹及剥落掉块现象。WPZY-1与雾化/泡沫钻井流体处理剂的配伍性良好,可有效提高抑制防塌性能,延长井壁稳定时间,满足高出水地层的应用需求。     

水平井井筒变质量流动压降计算新模型

为了使水平井变质量流压降模型更具合理性和准确性,更有效地分析油井产能和生产动态,通过回顾和分析以往关于水平井筒压降模型的计算理论与方法,利用现有实验数据回归分析建立了一种新的射孔完井压降计算回归模型,该模型能够实现射孔完井孔密、相位角连续变化时综合摩擦系数的求取和井筒压降的计算。通过实例对比分析可以看出,该模型和目前常见模型的计算精度较为接近、计算结果较为合理。该模型的提出可以为进一步改进油藏渗流与井筒流动耦合模型的理论研究提供参考。     

泥页岩井壁稳定影响因素分析

 考虑泥页岩钻井液体系中电化势渗透产生的流体流动和离子运移以及与固体变形的联合作用,提出泥页岩井壁稳定耦合新模型。通过有限元计算泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场,分析泥页岩及钻井液性能参数对井壁周围地层坍塌破坏系数和坍塌压力的影响。研究结果表明,泥页岩渗透率增大,溶质扩散系数增大,泥页岩单位表面电荷数减小有利于泥页岩井壁稳定。通过使用高浓度、高反射系数的钻井液能够提高泥页岩井壁的稳定性,对于泥页岩地层使用过高的钻井液密度反而会导致井壁不稳定。泥页岩钻井液体系膨胀系数减小,泥页岩水化程度能够减轻。在钻井液浓度大于泥页岩孔隙流体浓度的情况下化学反渗透可能使泥页岩失水,与大尺寸井眼相比,小尺寸井眼坍塌破坏指数随时间变化较显著。     

利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法

准确获取深部地层地应力的方向和大小,对于井眼轨道设计、井壁稳定、压裂增产等具有重要意义。重点研究了利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法,提出结合测井资料分析采用数值模拟方法反演最大水平主应力大小的方法。研究表明:利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力大小的数值模拟方法可行,能够真实反映深部地层的应力环境、地层岩石的力学特性,比较准确地确定最大水平主应力的大小,且方法简单易行。      

山前高陡构造节理围岩的井壁失稳机制研究

 我国西部山前的高陡构造油气蕴藏丰富,但剧烈构造运动形成的节理岩体在钻井过程中容易出现井壁失稳问题,严重制约了勘探开发效益的提高。深入研究节理岩体井壁失稳机制对解决这一难题具有重要意义。结合中国天山山脉南缘霍尔果斯构造的地质情况,利用RFPA2D-flow软件建立山前构造节理岩体的井眼模型,探讨了井眼周围应力场和渗流场的特点,模拟了井壁围岩失稳坍塌的过程,讨论了稳定井壁的对策。井壁周围的应力集中出现在水平最小主应力方位上,而渗流则主要发生在水平最大主应力方位的节理面上,随着渗流作用节理面上流体压力逐渐升高,并导致围岩在节理面上发生拉张破坏而坍塌,井壁坍塌主要出现在水平最大主应力方位上。这一结果合理解释双井径测井曲线上井眼长轴发生翻转的现象。研究结果表明,降低节理面的渗流速度能够明显地减轻节理围岩的失稳,说明加强钻井液封堵性能对稳定井壁具有针对性;过低的井眼液柱压力会导致水平最小主应力方位上井壁围岩剪切破坏,然而过高的井眼液柱压力却对水平最大主应力方位上节理围岩的稳定产生不利影响,说明控制泥浆密度上限是必要的。研究成果对山前高陡构造钻井的井壁稳定问题具有参考价值。     

塔河油田超深井井筒掺稀降粘技术研究

基于热量传递原理和两相流动理论,建立了井筒掺稀油降粘工艺中产液沿井筒流动与传热的热力学模型。计算了产液沿井筒的温度分布和压力分布,同时进行了不同掺稀条件下降粘的室内实验。运用该模型结合实验结果对塔河油田稠油井掺稀降粘效果进行了计算,分析了不同工艺参数对掺稀降粘效果的影响。结果表明,井筒掺稀油降粘工艺适合于含水率低于20%的油井,开式掺稀油反循环比开式掺稀油正循环生产更有利于提高降粘效果,塔河油田井筒掺稀降粘合理的掺稀比率为1:2至1:1。