油套管腐蚀速率影响因素敏感性试验研究

油管是油井生产的关键器材,井下管柱的腐蚀是油田开采过程中面临的重要问题,分析各因素对腐蚀速率的影响规律,从而提出有层次的防腐建议至关重要。结合海上油田生产实际和各种影响因素,通过自主研制的腐蚀试验装置,模拟了温度、含水率、CO₂分压、铬含量等因素对其影响程度,并利用灰色关联度的方法对各个影响因素进行了排序和分析。腐蚀损害因素的关联度排序为:温度>含水率>CO₂分压>铬含量。影响腐蚀速率最主要的因素为温度和含水率,在深度较深或者地层稳定梯度较高的井,首先应考虑管材的腐蚀,而在油田前期设计管柱材料时,要对全生命周期内的含水率进行综合考虑,以最大含水率条件为极限腐蚀情况。     

胶凝态水泥浆渗透率测试装置研制及应用

为解决胶凝态水泥浆渗透率性能测试需求,满足水泥凝结过程中的早期窜流风险预测和水泥浆防窜工程性能评价,基于胶凝态水泥浆渗透率预测模型,研究了胶凝态水泥浆渗透率试验测试方法。提出了气侵危险时间内平均渗透率的概念,并研制了对应的胶凝态水泥浆渗透率测试仪。该装置具有结构简单、易于操作,试验测试集成化、简单化和自动化,能有效测试胶凝态水泥浆渗透率在凝固过程中的时变关系曲线等技术参数。可对水泥浆本体防气窜能力的研究提供参考,有助于提高固井质量。     

聚能射孔对水泥环的冲击损伤试验及数值模拟

对于聚能射孔,现有研究主要集中于射孔后套管的破损及强度变化,对聚能射孔动态冲击载荷下水泥环损伤研究涉及较少。鉴于此,以聚能射孔冲击对水泥环的损伤为研究对象,开展了带温压的实弹射孔打靶试验,研究分析了射孔弹类型及水泥环自身性能对其损伤程度的影响。结合聚能射孔弹结构特性,采用有限元数值模拟软件建立射流形态仿真模型,可有效模拟射流的形成、发展和冲击动态过程,并计算动态冲击载荷。数值分析与试验结果对比表明,建立的套管-水泥环-地层数值模型和水泥环损伤数值模型可有效模拟射孔动态冲击载荷作用下的水泥环损伤情况。研究结果可为射孔参数优化和水泥浆体系优化设计提供指导,对提高射孔后水泥环的力学完整性,降低射孔冲击对水泥环的损伤,延长油气井寿命具有重要意义。     

射孔水泥环损伤评价及压裂裂缝扩展规律

为了进一步提高储层段水泥环在射孔作业、压裂充填完井或水力压裂作业过程中的力学完整性,满足后期增产作业对固井质量的需求。以射孔作用下的水泥环损伤响应为研究对象,在模拟地层温度和压力工况条件下分别采用大孔径和深穿透2种射孔弹开展射孔实验,分析射孔水泥环损伤与射孔弹及水泥环性能的关系。结合射孔弹结构,建立射孔动态冲击载荷作用下的水泥环伤响应数值模型,提出以累计塑性应变率和最大偏应力为关键指标,形成射孔水泥环冲击损伤量化评价技术。基于流固耦合理论和压裂裂缝扩展力学理论,建立非均值特性水泥环压裂裂缝延展数值分析模型,针对射孔水泥环初始裂纹的4种状态,开展了压裂过程中的水泥环损伤及裂缝延展规律研究。研究结论可指导优化固井设计、优化射孔方案和优化压裂完井方案,对保障井筒安全具有重要意义。      

超声兰姆波成像测井在X井套损检测中的应用

为解决现有套管损坏(简称"套损")检测手段存在的精度低、无法评价套管居中度、应用效果欠佳等技术难题,满足渤海油田套损井检测需求,基于脉冲回波和挠曲波成像技术研制超声兰姆波成像测井仪,并建立套损检测和套管居中度分析模型。利用垂直入射探头记录的套管表面反射波及后续共振波进行套损检测与评价,通过直达兰姆波和二界面回波在不同介质中的传播速率差异计算环空水泥环厚度,从而实现套管居中度的分析。超声兰姆波成像测井仪成功应用于曹妃甸油田X井套损检测,为该井的复杂情况处理措施提供了决策依据,成功指导该井的作业。应用表明,超声兰姆波成像测井仪套损检测精度高,可有效满足渤海油田套损检测需求。该仪器还可用于套管环空介质检测、低密度水泥环固井质量评价,可为油田射孔、弃井作业、套管处理等作业方案提供决策依据,推广应用前景广阔。     

不同试验因素对激光粒度分析结果影响研究

准确测试岩心粒径分布对海上疏松砂岩储层合理设计防砂精度至关重要,直接影响油气井的防砂完井寿命和井筒安全。针对激光粒度分析试验过程中的前处理、系统误差、砂砾分散程度、测试次数和仪器清洗时间等因素,对粒度分析结果的影响开展研究。前处理对激光粒度分析结果的影响主要在于研磨过程中的人为因素,对粗砂岩粒度分布测试结果的影响较细砂岩大,更适合于细砂、极细砂岩和粉砂岩质储层粒度分析; 测试过程中的砂粒分散程度和测试次数均会对分析结果造成影响粒度,建议在测试过程中打开超声波分散仪或采用其他化学分散手段增强颗粒测试时的分散程度,同时建议同一样品至少测试3次以上,求取平均值作为最终测试结果,确保测试数据的可靠性; 激光粒度分析仪的系统误差较小,试验重复性较好,粒度分析结果不受测试仪器清洗时间的影响。研究成果可进一步指导和优化试验步骤,确保激光粒度分析结果的准确性,对海上疏松砂岩储层防砂精度优化设计具有指导意义。     

射孔完井工况下固井水泥环破坏研究进展

射孔完井作为国内外应用最为广泛的完井方式,对油气井增产有着非常重要的意义。随着射孔完井的不断推广,射孔后水泥环层间封隔完整性越来越受到重视,尤其是薄差油气层,而现有研究主要集中于射孔后套管损害及强度影响,对射孔完井工况下水泥环破坏涉及较少。为了更好地促进射孔后水泥环完整性的研究与发展,结合油气井射孔威力大、时间短、温度高、破坏性强等特点,分析指出了射孔完井工况下固井水泥环破坏研究难点主要集中于室内射孔模拟实验难、射孔后水泥环完整性破坏程度难确定、实际工况下水泥环抗冲击破坏能力难确定以及射孔参数影响不清楚等方面,综述了国内外射孔模拟实验、射孔水泥环完整性、水泥环抗冲击韧性、射孔作业参数影响的研究现状,探讨了目前研究存在的不足。提出了以自修复水泥、水泥浆及水泥石性能设计、优化射孔参数、井下水泥环动态破坏预测技术为核心的技术对策与趋势。      

渤海油田注水井酸化效果预测评价方法

针对渤海油田注水井酸化低效的问题,以注水井酸化低效最为典型的SZ油田Ⅱ期注水井为例,统计注水井酸化60余井次,采用灰色关联度分析法进行渤海油田注水井酸化影响因素及预测评价方法研究。结果表明,渤海油田注水井酸化曲线类型主要归纳为戒下型、双台阶型、平均型、快速下降型等4种,以戒下型为主。其中,戒下型平均有效期最长,快速下降型平均有效期最短。从影响酸化增注效果的作业参数、储层参数和堵塞程度等因素出发,深入分析了各影响因素对注水井酸化增注效果的重要性等级,明确了注水井酸化增注效果的关键影响因素主要包括酸液类型及溶蚀解堵能力、酸化前视吸水指数、酸化半径、有效厚度、渗透率和孔隙度等,研究建立了酸化有效期、累计增注量预测评价分析模型。研究成果可用作注水井酸化效果事先预判和评价,有助于注水井酸化设计方案优化,延长酸化有效期和增加累计增注量,确保注水井酸化效果,助力渤海油田稳产3000万吨。      

疏松砂岩复杂压力储集层保护技术

渤海某油田经过多年注水开发,疏松砂岩储集层呈现局部压力系数低、层间差异大的特点,储集层保护难度大。目前国内外针对疏松砂岩储集层出砂机理及防砂措施研究较多,而针对疏松砂岩复杂压力体系调整井钻井液及钻井优化技术研究不足。基于此,针对该油田开发情况,结合疏松砂岩和地层压力复杂的特点,开展了储集层伤害机理研究,利用室内实验进行了钻井液体系优化研究并优化设计了钻井施工工艺。结果表明:钻井阶段储集层损害的主要原因为黏土吸水膨胀、外部或内部固体颗粒运移堵塞孔喉或孔隙导致渗透率降低,以及施工工艺不完善等;使用胺基硅醇、LPF-ZP-HTC复配能提高钻井液的抑制性和封堵承压能力;并通过施工工艺的优化研究,形成了一套疏松砂岩复杂压力储集层保护技术。渤海油田现场试用情况表明,该技术的应用能够实现易造浆井段的流变稳定、提高起钻速率、缩短建井周期及提高单井产量。     

渤海油田井下管柱CO2腐蚀规律与防腐选材现状

随着渤海油田的快速发展,CO2腐蚀成为阻碍油气田开发的关键因素之一,由 CO2引起的油气井管材腐蚀破坏问题日益严峻,严重影响井下管柱的使用寿命,制约着渤海油田降本增效的发展目标。综述了CO2对井下管柱的腐蚀机理及影响因素,总结了渤海油田中油气产量较高区块的CO2腐蚀情况及防腐选材研究现状,针对性调研了绥中36-1、埕北等10个油田的生产井的CO2分压、温度分布及腐蚀情况,探讨了渤海油田水介质、pH值、CO2分压、温度对CO2腐蚀的影响规律。结果表明CO2分压小于0.023 MPa时,碳钢油管未发现严重腐蚀;当CO2分压超过0.2 MPa时,井下管柱腐蚀破坏率迅速增加, CO2分压为0.3 MPa时,碳钢油管腐蚀比例约为19.15%,这和理论研究一致。在渤海油田油气开发生产过程中,各种因素可能同时出现,并相互作用,加剧管材的 CO2腐蚀。合金元素 Cr能显著提高油套管的抗腐蚀性,低Cr钢具有良好的耐腐蚀性能和经济性,未来低Cr油套管在渤海油田的适应性评价需要开展进一步的研究。