羽状分支管增产工具设计与试验

针对缝洞型碳酸盐岩储层酸压改造投入高、效果不理想的问题，基于羽状分支管增产原理，设计了羽状分支管增产管柱和羽状分支管增产关键工具——分支管短节。分支管应力分布和屈曲特性的有限元法分析结果发现，?8.0和?10.0 mm 316L型不锈钢分支管的最大应力小于材料的屈服强度，属于弹性变形范畴，满足使用要求。地面试验结果表明，分支管可以从分支管短节中伸出，启动压力3.0 MPa，最高压力3.5 MPa。性能测试结果发现，分支管启动前经喷嘴高速喷出的酸液可以在岩心上造孔，分支管伸出短节后可以进入岩心并在岩心中穿行。羽状分支管增产技术在塔河油田碳酸盐岩储层改造应用的可行性分析表明，目标区块碳酸盐岩岩样的溶解率达100%，喷酸造孔速率达2.6～14.4 m/h，具备实施该技术的条件。研究结果表明，羽状分支管增产技术具有施工压力低的优点，在塔河油田碳酸盐岩储层改造中应用具有很强的可行性，前景良好。      

微井眼鱼骨增产技术

微井眼鱼骨增产技术是一种裸眼完井增产技术,通过水射流技术使多个微小分支软管喷射进入储层,提高储层导流能力,具有储层改造有效性高、施工简单、作业成本低等特点。介绍了微井眼鱼骨增产技术的基本原理、工具结构和主要特点, 分析了微井眼鱼骨增产技术的关键技术,包括母管与分支管的固定结构设计、分支管材料选择、母管与分支管的密封设计、微型喷射器结构设计、复合破岩机构设计和水力锚设计。现场应用表明,微井眼鱼骨增产技术能在煤岩、碳酸盐岩、砂岩等储层应用, 在碳酸盐岩储层应用后产量提高8.3 倍。围绕微井眼鱼骨增产关键难题进行攻关研究,通过室内和现场试验,形成我国自主微井眼鱼骨增产技术,为低渗透油气高效开发提供支撑。     

连续管钻井减阻技术发展

连续管钻井技术在油气开发领域的应用越来越广泛,尤其在水平井、大位移井、多分支井、老井加深和侧钻等技术领域更具有其独特的优势。连续管因其刚度小、不旋转等原因,导致摩擦阻力大,压力传递困难、易屈曲,严重限制了连续管的应用。针对连续管钻井减阻技术,阐述了振荡减阻器、润滑剂和牵引器减阻原理。介绍了几种先进减阻工具的结构、原理和应用情况。提出了我国连续管减阻技术的研究方向。     

膨胀管定位分支井技术在渤海埕北油田的应用

膨胀管定位分支井技术研究是国家 86 3项目渤海大油田勘探开发关键技术———可控 (闭环 )三维轨迹钻井技术研究的子课题。应用膨胀管定位工具原理 ,完成了定位工具的研制 ,并在大量地面实验的基础上 ,将膨胀管定位技术成功地应用于渤海埕北油田老井侧钻分支井中。实践证明 :所研制的膨胀管定位分支井工具具有 3大技术特点 :①膨胀管定位 ,定位工具在老井中 ,对套管产生的应力集中小 ,有利于保护套管 ;②定位工具在密封后可承受压、扭等荷载 ,完全满足井下作业的需要 ;③定位工具设计合理 ,操作简便。通过在埕北油田A2 2h井的实践 ,钻成一口水平分支调整井 ,在老油田挖潜方面取得 3项突破 :第一 ,使用侧钻分支井挖掘剩余油获得突破 ;第二 ,在分支井油井中使用膨胀管定位工具获得突破 ;第三 ,使用修井机在海上平台钻分支调整井实现突破。膨胀管定位分支井技术及其工具在埕北油田A2 2h井的成功应用 ,使原来产油 11m3/d的老井通过分支井达到产油 112m3/d ,取得显著的经济效益。这项技术将在海上油田增储挖潜和提高采收率方面发挥很大的作用。     

柔性内管注水泥技术

针对常规内管法注水泥技术存在的缺陷,设计了柔性内管注水泥技术方案,分析并论证了该技术方案的可行性;根据可行性分析结果设计了两种柔性内管注水泥工具,介绍了该工具的工作原理及使用方法、固井工艺,描述了注水泥工艺的操作步骤,地面试验及现场应用表明该工艺能够成功完成内管注水泥作业;消除了常规内管注水泥工艺存在的不足,提高了大直径套管内管固井成功率。     

微型多分支钻管延伸距离影响因素

钻管穿出轨道的距离决定着微型多分支增产技术的效果。根据微型多分支技术的工艺原理,建立了钻管穿出轨道的有限元模型。文中基于瞬态动力学理论进行计算,利用钻管应力和弯曲度2个评价参数,分析了不同轨道类型和钻管参数的影响规律。室内实验结果表明:初始段曲率半径相对较大、整个轨道曲率半径变化平稳的轨道,对应的钻管应力和弯曲度较小;轨道出口角度从30°增大至60°时,钻管应力和弯曲度逐渐增大;轨道间隙从2 mm增大至10 mm时,钻管应力和弯曲度逐渐减小;随钻管直径与壁厚增大,钻管应力和弯曲度增大;地层对钻管起矫直作用,间接增加了钻管的延伸距离。针对不同的油层厚度,应选择出口角度不同的轨道,保证贯穿整个油层,并最大化泄油面积。基于瞬态动力学的钻管穿出轨道数值模拟,为微型多分支增产工具参数优选提供了理论依据。     

“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术研究与现场试验

超短半径水平井在油气田老井改造、剩余油挖潜方面作用很大,但常用的柔性钻具超短半径水平井钻井技术存在起下钻周期长、作业成本高的问题。考虑连续管钻井具有钻井效率高、成本低和安全可靠等优点,提出了将连续管与柔性钻具相结合的钻井新思路,并研制了高速和低速大扭矩螺杆、改进了柔性钻具结构、研制了叠加式斜向器和造斜PDC钻头等关键工具,优化了配套施工工艺,初步形成了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术。该技术在江汉油田陵72-5CZ井开展了首次现场试验,成功完成了长30.21 m的超短半径水平分支井眼,平均机械钻速0.8 m/h,实钻井眼轨迹与设计井眼轨道吻合良好,水平段平均稳斜角为88.17°。现场试验结果验证了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术的可行性,为剩余油挖潜和低渗油田高效开发提供了一项新技术。     

如何提高柔性钻具强度的探讨

根据国家"八五"攻关短半径水平开工具工工艺研究专题,柔性钻具的研究是其中之一。此项研究工作是由大港石油管理局定向井公司和钻采工艺研究院联合进行的。通过方案论证,认为柔性钻具的设计采用割缝形式强度低。这种工具研究的核心是在保证曲率半径6~12m范围内,重点研究如何提高柔性管的强度。其技术关键是,如何确定割缝形状,选择何种钢材、加工工艺、热处理工艺及焊接工艺等,保证工具柔中有刚。通过室内拉、扭及拉扭综合试验,使柔性钻杆达到设计要求。     

提高分支井侧钻成功率的对策

针对中原油田分支井侧钻普遍存在作业成本较高、钻井速度慢、施工周期长等问题,分析了影响分支井侧钻成功的因素,通过改进和完善柔性管分支井侧钻技术、开窗侧钻小井眼技术、悬空侧钻技术和小井眼固井技术等关键技术措施,成功地解决了分支水平井存在的一些技术难题,减少了井下事故和复杂情况的发生,缩短了施工周期。其中采用柔性管分支井侧钻技术后,其经济效益显著,胡19-9井由原来的不出油达到平均日产油10.4t;开窗侧钻小井眼技术的实施大大提高了油气层钻遇率;悬空侧钻技术的应用为油田后续开发提供了借鉴;小井眼固井技术的改进与完善,提高了侧钻井的固井技术水平和施工质量。     

水平井管柱力学研究现状分析和发展趋势

水平井管柱力学是水平井技术应用的理论基础和施工依据。通过深入分析水平井管柱在井下的受力与变形情况,能够准确判断管柱的强度、刚度和稳定性,合理的设计管柱组合及完井方案。本文通过对大量国内外现有文献的分析讨论,总结了目前国内外关于水平井管柱力学方面的研究成果,归纳了研究水平井管柱力学的几种常用方法,以及影响水平井管柱屈曲的几个主要影响因素,并对水平井管柱力学研究的未来发展趋势进行了探讨。     

鱼骨刺柔性管在碳酸盐岩缝洞型油藏应用的数值模拟研究

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井酸压投产时,存在笼统酸压效果不理想,分段酸压难度大、工具选择困难、裂缝走向难控制等问题,为此,采用数值模拟方法分析了碳酸盐岩缝洞型油藏水平井采用鱼骨刺柔性管完井时的增产效果及经济性。结果表明:鱼骨刺柔性管未连通有效缝洞体时,单井产油量随着鱼骨刺柔性管装置数量增加而增加,但是平均单套装置的增油量呈现先增加后减小的趋势,连通缝洞体概率较低的井建议采用6~10套鱼骨刺柔性管装置进行完井作业;连通单个有效缝洞体时,产油量随缝洞体的体积增大而增加;连通多个缝洞体且缝洞体总体积相同时,累计产油量随着连通缝洞体的数量增加而增大;连通1个以上缝洞体即可取得较好的经济效益。研究结果表明,塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏水平井可以采用鱼骨刺柔性管完井。      

The Influence of Sedimentary Microfacies Distribution on Fishbone Wells Steam Stimulation Effect

The nonuniform distribution of the sedimentary microfacies has a significant impact on fishbone wells steam stimulation effect. Different location and direction relationships that fishbone wells may have with the sedimentary facies belts and the provenance direction have been designed, and the numerical simulation method has also been applied to the research on the influence of provenance direction and facies belt distribution on fishbone wells steam stimulation effect to optimize well spacing. Results show that (a) the better properties of the phase where fishbone wells drill, the better steam stimulation production may achieve; and (b) the facies ordering has a significant effect on fishbone wells steam stimulation, when fishbone wells are perpendicular to the provenance direction.     

铝合金钻杆在长水平井段延伸钻进的可行性

目前国内页岩气钻井的重点研究攻关目标是垂深4 000 m以深的长水平段水平井,长水平段钻柱需要钻杆传递更大的轴向力来抵抗沿程的摩擦阻力,采用轻质铝合金钻杆是一种具有较大实施可行性的延伸钻进变革性新技术,而对于其摩阻扭矩特性、钻压传递规律、屈曲特性以及安全可靠性等问题则尚未开展系统研究。为此,基于Hamilton原理建立多尺寸铝合金钻柱动力学模型,通过HHT-α法对模型进行求解,进而对比了水平井段铝合金钻具和钢钻具的接触摩阻、钻压传递规律及其影响因素。研究结果表明:①铝合金钻杆在水平段的压力损耗明显小于钢制钻杆;②因其材质较软,小尺寸的铝合金钻杆在钻井过程中极易发生屈曲,导致钻压传递效率下降,甚至发生"钻杆自锁"现象;③较大尺寸的铝合金钻杆屈曲变形较小,其减摩减阻效果优于小尺寸铝合金钻杆,外径147 mm的铝合金钻杆的摩擦阻力仅为外径129 mm铝合金钻杆的71.9%。结论认为,小尺寸铝合金钻杆的刚度无法满足苛刻的长水平段页岩气钻井条件,而大尺寸铝合金钻杆则是解决其延伸钻进难题的重要前提条件之一。     

松辽盆地北部深层火山岩气藏压裂配套工艺技术

针对松辽盆地北部火山岩地质特征,采用火山岩储层压裂风险预测技术、测试压裂现场快速解释技术、火山岩储层水力压裂裂缝延伸控制技术的火山岩储层压裂优化设计方法,以及火山岩压裂施工工况分析、判断和现场实时控制方法,同时针对火山岩储层温度高、施工时间长、施工压力高的特点,通过研制耐高温、耐剪切压裂液体系、井下工具压裂管柱以及地面排液和效果评价系统等,进行了技术配套,初步形成了松辽盆地北部深层火山岩气藏的压裂增产改造技术。     

Local buckling failure analysis of high-strength pipelines

Pipelines in geological disaster regions typically suffer the risk of local buckling failure because of slender structure and complex load. This paper is meant to reveal the local buckling behavior of buried pipelines with a large diameter and high strength, which are under different conditions, including pure bending and bending combined with internal pressure. Finite element analysis was built according to previous data to study local buckling behavior of pressurized and unpressurized pipes under bending conditions and their differences in local buckling failure modes. In parametric analysis, a series of parameters,including pipe geometrical dimension, pipe material properties and internal pressure, were selected to study their influences on the critical bending moment, critical compressive stress and critical compressive strain of pipes.Especially the hardening exponent of pipe material was introduced to the parameter analysis by using the Ramberg–Osgood constitutive model. Results showed that geometrical dimensions, material and internal pressure can exert similar effects on the critical bending moment and critical compressive stress, which have different, even reverse effects on the critical compressive strain. Based on these analyses, more accurate design models of critical bending moment and critical compressive stress have been proposed for high-strength pipelines under bendingconditions, which provide theoretical methods for highstrength pipeline engineering.     

底水稠油油藏蒸汽吞吐底水与夹层关系数值模拟

蒸汽吞吐属衰竭式开采,相比于常规注水开发油田,油藏压降大,边底水更容易锥进淹没油层,增加开采成本,降低油层动用程度和油藏采收率。常用的解析方法不能很好地定量描述底水锥进和稠油油藏开采效果。因此,从底水锥进和绕过夹层的原理出发,运用数值模拟方法,采用三相两组分数学模型,根据油田实际生产数据,研究了底水和夹层对底水稠油油藏吞吐效果的影响,及夹层与底水在蒸汽吞吐过程中的关系。该研究对底水稠油油藏的开采具有一定的指导意义。     

挠性软管在渤海海底管道的应用

本文结合在渤海海底管道工程中应用挠性软管的实践,论述了挠性软管的几个主要技术问题,如挠性软管的结构和材料特性,不同输送介质条件对挠性软管结构和材料的影响,挠性软管与普通钢管的连接方式以及运输、安装等方面的一般要求。此外,还探讨了挠性软管在渤海海底管道工程中可以应用的几个方面。     

伊拉克H油田Sadi油藏鱼骨井井眼布置方案研究

为有效开发伊拉克H油田特低渗透油藏Sadi油藏,针对该油藏的特征和鱼骨井钻井条件,综合考虑地质、油藏及工程因素,进行了鱼骨井井眼布置方案优选方法研究,以获得既能满足开发要求又能在极限钻井条件下顺利钻井的鱼骨井井眼最优布置方案。以Sadi油藏地质条件和常规定向井钻井能力为基础,确定了鱼骨井主井眼及分支井眼的极限钻井深度;以累计产油量为目标,分析了鱼骨井主要参数（分支井眼数量、分支井眼长度、相邻分支井眼的间距、分支井眼与主井眼夹角）及不同鱼骨井井眼布置方案对累计产油量的影响,确定出累计产油量较高的井眼布置方案;以鱼骨井不同井段井眼轨道的钻井难度,建立相应模型评价了鱼骨井井眼不同布置方案的钻井风险,确定出钻井成本较低的井眼布置方案,最后优选出4分支井眼、分支井眼长730.00 m和3分支井眼、分支井眼长800.00 m的最优井眼布置方案。采用优化的井眼布置方案,累计产油量较高,钻井风险可控,钻井成本低。提出的鱼骨井井眼布置方案优选方法将钻井工程和地质油藏工程紧密结合,为油藏工程师优选鱼骨井井眼布置方案提供了思路,并为其他相似油藏进行鱼骨井井眼布置方案设计提供了借鉴。      

油气藏增产措施优选的灰色决策方法研究

油气藏增产措施优选是一个多目标决策问题。对该问题建立评价指标(即:措施投入、措施增油量、措施净收益、措施有效期、投资回收期、地质有效率、经济有效率、措施投入产出比、措施最低增油量)的相关矩阵,运用线性变换将相关评价指标转换成彼此独立的指标参数,并根据这些参数对总体特征的贡献率确定新指标权重,在新的评价矩阵和权重的基础上,应用灰色关联度决策方法对措施方案进行评价和优选,消除了指标相关性的影响,决策结果更为有效。