连续油管技术在页岩气勘探开发中应用前景

页岩气存在于盆地沉积层中,由于聚集机理特殊,不能用常规方法开采。连续油管技术具有许多优点,已在钻井、压裂、冲砂等领域得到应用。在页岩气开采中采用连续油管技术,即,欠平衡钻井、水平井拖动酸化、压裂等,将使这些能源具有开发价值。美国的开发实践也证明了该技术的可行性,我国应加强连续油管设备研究及在页岩气勘探开发中的应用研究。     

中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了水平井、欠平衡钻井、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、海洋钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国深层、海洋、非常规油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、海洋钻井成套装备和技术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

三低砂岩油藏增产措施分析

通过对钻井伤害表皮系数与伤害带半径、 伤害程度的关系分析, 给出了三低砂岩油藏采用常规钻井产生的表皮系数范围。在对常规钻井、 酸化解堵、 欠平衡钻井、 垂直井压裂改造、 水平井多段压裂改造、 鱼翅型多分支水平井等钻井、 增产措施产生的表皮系数分析基础上, 对比了三低砂岩油藏不同增产措施开发效果。利用垂直井开发三低砂岩油藏时一般需要水力压裂进行增产, 分析了垂直井压裂产生的不同表皮系数与增产效果的关系。特殊结构井开发三低砂岩油藏时, 能够大幅度提高井筒与油藏的接触面积, 从而改善开发效果。讨论了特殊结构井开发三低砂岩油藏可以采用的井型和完井方法。以经济高效开发三低砂岩油藏为目的, 提出了三低砂岩油藏需要开展的工作重点及增产技术的发展方向。     

欠平衡钻井随钻储层监测评价技术研究

通过对储层欠平衡钻井过程中流体、压力及各项钻井参数的随钻监测和实时解释评价,可以实时获得储层的多项特征参数并综合判断井筒工况条件.为此,首先研究了储层欠平衡钻井随钻监测原理及流体、压力、钻井参数和钻井液监测的系统组成,然后研究了井筒压力、地层压力、储层产能、井筒欠平衡状况评价的基本原理和方法,最后探讨了该项技术在欠平衡钻MRC井、欠平衡钻井安全监测与风险控制,及欠平衡钻井随钻完井决策等方面的应用.研究结果表明,欠平衡钻井随钻储层监测评价技术有助于准确快速识别评价产层、判断欠平衡钻井条件和井下复杂,提高欠平衡钻井工艺水平和综合效益,具有良好的应用前景.     

侧钻井钻完井一体化工程可行性探讨

某低孔低渗-特低渗气藏深层进行了2轮次的勘探,虽发现了高产井,但后期展开勘探未能规模突破;钻遇的深部硬脆性泥岩和火成岩地层井壁稳定性差,出现坍塌、掉块、漏失等复杂井下事故;储层试油、压裂改造效果不理想,发现和解放油气藏是面临的难题。提出在老井眼上进行开窗侧钻,尽可能保护储层高效开发的钻完井兼顾储层改造一体化工程设计思路。利用测井资料预测了储层出砂可能性及出砂临界压差,结合完井风险评估和储层改造要求,确定了侧钻井采用复合完井方式较好;进行了侧钻井地层三压力剖面预测,地层坍塌压力大于孔隙压力,实施欠平衡钻井易造成井壁坍塌;提出目的层进行储层专打的思路,论证了液相精细控压钻井优于气体欠平衡钻井,并配套了储层保护的液相钻井液体系。储层改造建议下部地层采用裸眼笼统压裂, 压裂后产能预测达到了增产改造目的。     

欠平衡钻井技术新分类与油藏筛选方法研究

总结了目前国际上欠平衡钻井的分类方法,并在综合考虑地层孔隙压力、流体类型及欠平衡应用的情况下,提出了一种新的欠平衡钻井分类方法,然后就欠平衡钻井油藏筛选方法进行了系统论述.主要从井壁稳定性、地层潜在伤害、作业可行性、作业风险性和经济效益等几个方面进行了分析,得出了欠平衡油藏筛选的系统方法,有利于促进欠平衡钻井的科学选区、选井和选层,减小决策的盲目性,促进欠平衡钻井技术在油气田勘探开发中的应用.     

松辽盆地北部深层天然气勘探钻井技术

松辽盆地北部深层天然气勘探的主要储层营城组火山岩为裂缝和孔隙双重储集介质,富含凝灰质或为凝灰岩储层,常规钻井施工中,储层污染严重;井底压差高,井径不规则,影响录井和测井对气层的发现和评价,这些问题直接影响到对天然气的发现和探明。近几年来,根据常规钻井中存在的问题,开展了井身结构优化、与地层流体性质和储层压力系数相匹配的低密度钻井液体系研究与应用、欠平衡井底负压值控制技术研究、欠平衡钻井参数自动采集及分析系统的开发、欠平衡随钻井底压力和温度测量工具的研究、地层压力求取与压井液密度确定技术等7 项工作,形成了配套的近平衡、欠平衡钻井完井工艺技术。通过在松北深层徐深1 井等3 口井应用近平衡钻井技术,卫深5 井等8 口井应用欠平衡钻井技术,钻井过程流钻点火,及时发现和有效保护气层,压裂后试气获得高产商业气流,取得了非常好的勘探效果,为松辽盆地北部深层徐家围子地区天然气勘探展现1000×108m3 储量规模起到了关键作用。     

欠平衡钻井技术新进展

欠平衡钻井是指在设计条件下 ,钻井液液柱静压头对井底所施加的压力低于要钻地层的压力时所进行的钻井作业。欠平衡钻井包括泡沫钻井、低密度钻井液钻井和注气欠平衡钻井等多种钻井方式。欠平衡钻井技术可减轻地层损害 ,提高机械钻速 ,克服漏失和卡钻 ,是开发枯竭油层的一种好方法。近年来 ,欠平衡钻井的设备已经系统化 ,使欠平衡钻井作业趋于标准化 ;为解决欠平衡钻井日益突出的腐蚀问题 ,目前已经开发出 3类经济可行的防腐方法 :非化学方法、化学方法和非欠平衡方法 ;原来只能在直井和水平井中应用的欠平衡钻井技术 ,现已在多分支井钻井中…     

适合川西难动用储量开发的钻井配套技术

中国石化西南油气分公司针对川西难动用储量的钻探特点。实施了以满足大型压裂和分层压裂相适应的井身结构优化技术、以保护储层的欠平衡钻井技术、以提高裂缝钻遇机率和延长稳产期的水平井钻井技术以及快速钻井等配套技术。通过应用，钻速得到较大提升，油气层保护成效显著，水平井产能较常规直井提高了2～3倍以上，实现了难动用储量的有效利用，获得了显著的经济效益。     

新场构造三压力剖面计算方法

新场构造地层岩石致密、硬度大、可钻性差,机械钻速低,欠平衡钻井能有效地提高机械钻速,由于该地区地层压力高、泥页岩发育稳定性差,有必要开展欠平衡钻井适应性研究,建立地层三压力剖面,优选适合欠平衡钻井地层及确定合理的欠压值,为工程施工优化设计提供科学依据.在分析欠压实理论的基础上,运用伊顿法利用测井资料,结合实测资料建立了新场构造钻遇地层准确的孔隙压力剖面;通过井壁力学理论分析,结合实钻井资料,确定了井眼扩大率为60％是新场构造允许井眼最大垮塌范围,然后计算出井眼扩大60％时地层坍塌压力;根据岩石最大拉应力理论,结合钻井试压和储层水力压裂资料,建立了较准确的地层破裂压力剖面.三压力剖面计算结果表明,新场地区地层破裂压力比孔隙压力和坍塌压力高,差值较大,具有较宽的泥浆窗口;须二以上地层坍塌压力与孔隙压力之差相对较大,适合液体欠平衡钻井,欠压值在0.3 g/cm3左右,须二地层孔隙压力与坍塌压力接近,不适合液体欠平衡钻井;同时须二段地层孔隙压力与上部须三段地层坍塌压力一致,目前以须二段为目的层的常规钻井四开次钻井身结构可以进一步优化,简化井身结构,加快建井周期.     

现代欠平衡钻井技术

欠平衡钻井是国际上９０年代初再次兴起的提高勘探开发效益的钻井新技术。我国在总结以往经验教训的基础上,近几年来在油、气田勘探开发方面已有一些单位进行了技术研究和现场试验,并取得了显著的效益。文中介绍了欠平衡钻井的基本概念、条件、优点;实现欠平衡钻井的主要方法、关键技术;欠平衡钻井主要装备及其作用;国内外欠平衡井现状和技术水平;并对四川油气田发展欠平衡钻井技术提出了几点建议。     

全尺寸实物欠平衡钻井模拟器

全尺寸欠平衡实物钻井模拟器是在PDS-1钻井模拟器的基础上增加了旋转密封头、气液分离器及相关仪器等硬件设施而研制出的全尺寸实物欠平衡钻井模拟器,该模拟器可以完成低密度欠平衡钻井、地面充气欠平衡钻井、气体钻井和泡沫流体欠平衡钻井演示和操作模拟,并进行欠平衡钻井的设计和计算。文章介绍了欠平衡模拟器的结构、工作原理,说明了欠平衡模拟器主控台与前端控制台和图形控制系统之间在Windows系统下实现通讯的主要技术和关键问题。     

国内外页岩气勘探开发技术研究现状及进展

页岩气是二十一世纪潜力巨大的非常规天然气资源,可以作为常规能源的重要补充,能够有效地缓解世界能源压力。页岩气开采对于中国来讲既是机遇又是挑战。页岩气存储于泥页岩中,具有自生、自储、自保的特性,且每个页岩气藏都其自身勘探开发的特性。国外页岩气开发正处于发展阶段,先后经历了直井、单支水平井、多分支水平井、丛式井、PAD水平井钻井的发展历程,水平井及欠平衡钻井技术的应用加速了页岩气的开发进程,页岩气固井主要采用泡沫水泥固井技术,完井方式以套管固井后射孔完井为主。在增产方面,采用了大型水力压裂技术,包括清水压裂、直井压裂、水平井分段压裂、重复压裂和同步压裂等,并对裂缝进行实时监测以提高采收率。     

欠平衡钻井技术知识产权保护的分析与对策

为推动欠平衡钻井技术进步和提高中国石油企业对该技术知识产权的保护水平，阐述了欠平衡钻井技术发展概况及中国石油企业与发达国家的差距；通过全面检索国内外欠平衡钻井专利文献及相关技术文献，分析了国内外相关技术领域知识产权保护现状，指出了常规欠平衡钻井和气体欠平衡钻井领域在井控装备、压力控制、充气设备、欠平衡钻完井工艺技术等方面知识产权保护的热点、难点和薄弱环节，以及中国石油企业在欠平衡钻井技术中提高井下安全、实施全过程欠平衡钻井、欠平衡定向钻井等方面的技术创新方向，并提出了加强欠平衡钻井基础专利的申请、保护欠平衡钻井核心技术等知识产权保护策略。     

液相欠平衡钻井合理欠压值设计方法

液相欠平衡钻井井底欠压值的确立和控制直接决定着钻井的成败。目前钻井行业井底欠压值确立方法一般基于现场经验,误差较大,在现场应用时,其控制调节缺乏理论依据。欠压值过大,易导致井壁失稳,出现井控风险及速敏、应力敏感等储层伤害问题;欠压值过小,易导致钻井液进入储层,无法实现有效保护储层及提高机械钻速的目的。为此,利用井眼力学稳定及井控风险分析确定欠压值上限,利用储层毛细管力确立欠压值下限,建立液相欠平衡钻井合理欠压值设计新方法,并结合塔里木盆地塔北地区X井现场数据进行分析优化。结果表明,此欠压值设计新方法能够为欠平衡钻井现场设计提供理论指导,避免了单纯依靠经验值确立欠平衡钻井欠压值导致的钻井事故或储层保护效果不好等问题。     

欠平衡/气体钻井设计与分析软件

国内开发的一些欠平衡钻井软件不能同时满足欠平衡钻井众多工况的综合设计和实时监测的需求,为此开发了欠平衡/气体钻井设计及分析软件。软件包括气体欠平衡、雾化欠平衡、泡沫欠平衡、充气欠平衡、液相欠平衡以及钻井知识库系统、模型对比、钻井方式选择、钻井方式转换、完井方式选择、设备选择、钻井液帽钻井、全过程钻井和动态模拟等功能模块,可以对多种欠平衡钻井方式进行钻前设计、随钻实时监控和完钻事后分析等全过程欠平衡钻井设计与监测,从钻前设计、钻中监控、钻后分析3个方面满足欠平衡钻井设计与施工的需要。现场应用结果表明,欠平衡/气体钻井设计及分析软件优选了欠平衡钻井水力参数计算模型,简化并修正了精度较高、可行性较好的模型,可对环空、钻柱的水力参数进行分段计算,与其他欠平衡钻井软件相比,更适合工程实际应用。     

欠平衡钻井条件下的井径扩大率预测技术

基于弹性力学理论及岩石摩尔-库仑强度破坏准则,提出了欠平衡钻井条件下井径扩大率的预测方法。利用本文方法,可进行欠平衡钻井可行性分析以及欠平衡钻井压差确定。结合渤海某井地应力及地层强度参数得到的井径扩大率预测结果,可为该井区实施欠平衡钻井提供参考。     

基于测井资料的欠平衡钻井地层适应性分析

欠平衡钻井是保护储层和提高钻速的重要技术之一。在欠平衡钻井过程中,由于工艺措施与常规钻井不同,容易导致卡钻、井涌等复杂钻井事故的发生,影响钻井安全。在钻井设计时对工区地层是否适用欠平衡钻井需作出准确的评估。文章首先分析四川盆地川中地区高石梯构造的构造背景、地质分层及岩性特征,总结分析影响欠平衡钻井安全的地质及工程因素,利用测井资料准确预测地层孔隙压力与坍塌压力等参数,判断实际地层是否适合采用欠平衡钻井,并将该方法应用于四川盆地川中地区高石梯构造多口井钻井设计中,为该地区实施欠平衡钻井提供了可靠的地质依据。     

欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型研究

为了给欠平衡钻水平井技术提供工程设计依据，根据气液两相流研究方法在欠平衡钻井中的应用评价结果，利用环空及圆管内的气液两相流力学研究成果，建立了欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型，用数值求解方法求解了该模型，并通过现场测量数据和试验数据验证了该模型的预测结果。该欠平衡钻井模型能模拟欠平衡钻水平井的全过程，预测欠平衡钻井过程中井底压力变化规律，对欠平衡钻井环空及钻柱内压力的预测精度在5%左右，能够满足欠平衡钻井工程设计的要求。该模型为欠平衡钻井井底压力预测及控制提供了理论依据，保证了欠平衡钻井的成功实施。     

欠平衡钻井条件下录井技术方法探讨

近年来欠平衡钻井技术在国内得到广泛应用,并已成为继水平井技术之后的第二个钻井技术发展热点。为做好欠平衡钻井条件下的录井工作,对欠平衡钻井技术特点、适用条件以及不同欠平衡方式对随钻录井资料录取的影响因素进行分析,并结合欠平衡钻进过程中的录井实例,针对性地提出欠平衡钻井条件下常规地质录井、综合录井应掌握的技术关键点及录井设备配套、录井技术方法完善等意见。实际应用分析表明,对欠平衡钻井条件下的随钻资料录取、油气层评价具有一定的指导意义。