页岩油气水平井压裂工艺技术展望简

近年来国外大力发展水平井多级压裂技术，并成功应用于页岩油气实现了商业化开发，为缓解世界能源危机鼓舞了信心。我国能源消耗巨大，对外依赖程度越来越高。尽管拥有丰富的页岩油气资源，但却无法有效动用，其主要原因之一是国内现有增产工艺技术落后。目前国内水平井压裂技术主要针对砂岩储层，而应用于页岩储层则效果不佳。鉴于目前关于页岩油气的渗流机理尚未形成成熟理论，从工艺角度分析页岩油气开发，详细介绍了国外主流增产工艺技术及现场试验效果，并结合国内技术现状提出我国未来压裂工艺技术研究方向，为加快国内页岩油气资源大规模开发提供参考。图5表2参10     

钻铤螺纹联接载荷分布规律与疲劳失效

钻铤螺纹联结失效是钻铤失效的主要因素，在整个钻具失效事故中占很大比例。疲劳是导致螺纹联接失效的主要原因。文中从螺纹载荷分布入手，运用有限元软件分析螺纹疲劳失效机理，最后提出预防螺纹先期疲劳失效的措施。     

我国海上低渗油气田开发钻完井技术探索

我国海上低渗透油气田储量规模庞大,但一直得不到经济有效的开发,其主要原因是海上油田开发成本较高,单井产能较低。受作业条件限制,海上低渗油气田开发仅通过移植陆地油气田开发模式,很难获得成功。分析我国海上现有开发模式在低渗油藏开发中存在的问题和难度,提出经济有效地开发海上低渗储层钻完井工程需具备的技术要求。针对目前存在的问题,提出钻完井技术研究思路,并介绍了近年来所取得的部分成果。     

沁水盆地煤层地应力模型及压裂裂缝形态预测方法

以沁水盆地煤层气井为研究目标,通过压后压力降落曲线求取目标煤层的闭合压力,并结合破裂压力及水平地应力模型建立了沁水盆地煤层地应力模型;基于准确预测的闭合应力、破裂压力及水平地应力模型建立了沁水盆地煤层地应力的计算方法,通过建立破裂压力判据和闭合压力判据评价裂缝破裂和闭合时的裂缝垂直延伸或水平延伸形态,进而预测煤层压裂裂缝形态。通过破裂压力判据预测的目标区块岩样裂缝形态与室内实验结果一致;通过闭合压力判据预测目标区块形成垂直缝的井日平均产水量为5.79 m~3/d,而形成水平缝的井日平均产水量为1.09 m~3/d,即形成垂直缝的井因垂直延伸沟通了上覆水层导致产水量普遍较大,而形成水平缝的井因水平延伸没有进入上覆水层而含水量较小。上述判据结果与室内实验和现场生产效果相一致,验证了本文压裂裂缝形态预测方法的正确性,对沁水盆地煤层气压裂裂缝形态预测、压裂施工出水风险及压后生产效果评估具有指导作用。     

钻杆内加厚过渡区参数优选

钻杆加厚过渡区的内过渡半径(R)及内锥体(Miu)过小,导致表面应力高度集中,引发该区域疲劳失效严重,大大缩短了钻具的使用寿命。通过Ansys有限元软件计算构件的表面应力分布,分析不同的Miu和R对表面应力的影响,优选钻杆过渡区参数组合。     

定向射孔水力压裂起裂压力的预测模型

目前水力压裂起裂压力的预测模型均针对螺旋射孔的情形,忽略套管对井周应力场的影响,已不适用于定向射孔水力压裂起裂压力的预测。定向射孔时,井周未产生微环隙,以此建立了套管井井周应力的解析模型。以渤海BZ25-1油田A1井为例,将该井周应力解析模型与有限元模型进行对比,其最大误差仅为2.3 % 。同时,结合Hossain模型和最大拉应力准则, 建立了套管井定向射孔时孔眼的起裂压力和起裂角的预测模型。考虑流体渗流和套管的共同作用,采用水力压裂的渗流与变形耦合的数值计算方法进行验证,该模型得到的起裂压力与数值计算的误差仅为2.9 % ,表明该模型准确可靠,可以用于指导定向射孔水力压裂的设计。     

钻铤螺纹连接疲劳失效研究

钻铤螺纹连接失效是钻铤失效的主要形式，在整个钻具失效事故中占很大比重。从分析螺纹载荷分布和螺纹应力分布入手，得出造成钻铤螺纹连接疲劳失效的原因是螺纹连接载荷分布极不均匀和应力局部集中，并据此提出了通过降低啮合区螺纹牙高度和采用不同摩擦系数的螺纹脂使载荷分布更合理、加工应力减轻槽改善应力分布和对螺纹表面进行处理预防钻铤连接疲劳失效的工艺技术措施。     

用ANSYS方法模拟横向地应力

横向地应力是油田井网布局、预测原生裂纹发育方向、水平井优化设计等工程的重要参数,过去横向地应力的获取都是依靠仪器的测量。提出运用计算机模拟横向地应力的新方法,该方法在某油田得到了很好的应用,能够满足工程的需要。     

四维动态地应力建模方法及其在寿阳区块煤层气开发中的应用

沁水盆地寿阳区块煤层气主产区15#煤层前期开发过程中大部分开发井出现低产气、高产水等问题,为了提高该区块煤层气采收率,需要对当前地应力状态及变化趋势进行评估以满足加密调整和二次压裂等开发调整方案需求。结合有限差分油藏模拟器CMG和有限元模拟器ABAQUS,提出了渗流-应力耦合的四维动态地应力建模方法,并利用该方法分析了寿阳南燕竹A2区块煤层动态地应力特征,结果表明:地应力反演结果与现场测试结果误差小于10%,证明了本文提出的四维动态地应力建模方法具有较高的计算精度;南燕竹A2区块两相邻单井地应力变化趋势相近,证明了该区块煤层储层连通性较好,但产量或孔隙压力的变化分布强弱对地应力变化和储层压实仍有一定影响;根据A2区块9口在排井地应力变化强弱对比结果,认为SYNY-136井地应力偏转程度最高,二次压裂时容易产生新裂缝,而SYNY-173井地应力偏转程度最低,二次压裂时不易产生新裂缝。本文研究成果可为煤层气排采制度调整、加密井井壁稳定性分析、二次压裂优化设计等提供参考。     

油气井眼井斜角、方位角对盐岩蠕变的影响

 盐岩在应力作用下发生蠕变导致井眼闭合,常引起钻具卡钻事故。现有分析盐岩蠕变模型大都基于二维平面模型,很难有效地分析定向井的蠕变卡钻问题。在空间坐标变换的基础上建立定向井三维蠕变模型,将应力在井斜角方位角的变化转换为井轴坐标系下的变化。利用所建立的数字模型,分析在一定应力条件下井斜角与方位角变化对蠕变的影响,同时提出定向井眼参数存在蠕变“敏感区”的理论,为顺利钻穿盐岩层提供优化设计的定向参数。经过现场实例验证,利用建立的三维数字模型计算得出的安全泥浆密度在盐岩层定向钻井时,能够安全顺利钻穿盐岩层,为盐岩层的定向钻井推荐安全泥浆密度提供参考方法。