水平井井下流体分段取样技术研究与应用

针对水平井机械找水存在测试周期长的问题,设计了水平井井下流体取样测试方法。该方法克服定向井取样器电缆传输无法下入水平段的难点,研制出水平井井下电控取样器,首次实现水平井段井下流体取样测试。该取样器在地面设定井下控制程序,下入水平井段后按照预设程序由井下微电机带动滑阀启闭取样腔,在正常生产状态下取得地层流体样品,通过化验分析可得各射孔段流体含水、矿化度、水型等资料。现场应用表明,该技术可一趟管柱完成多段压裂水平井取样,大幅度缩短找水测试周期,具有样品准确、测试简便、效率高等特点,为水平井控水增油措施提供可靠依据。     

通过井下流体分析识别储层垂向划分和流体组分变化

在油田开发中,储层流体组分的性质划分和空间分布变化是导致预测与实际情况产生显著差异的两个重要因素.为了获取具有广泛代表性的储层流体样品,而非只是代表局部流体性质的样品,认识和掌握地下流体组分的变化情况是非常必要的.作为电缆测试中的一个新概念,井下流体分析(DFA)技术对这种认知的获取具有重要意义.过去DFA技术产生之前,在缺乏试验流体复杂特性证据的情况下,获取充足样品物质进行实验室分析研究存在很大难度.本文证明DFA技术作为"不可或缺的一环"为优化取样程序和实时确定取样位置提供了必要的信息.大量的DFA测点结合若干DFA指导下的流体取样点数据有效地利用了相关流体分析资源.因此DFA技术对于"连续井下流体测试"的推进和发展具有重要的意义.DFA测试时还能够根据流体特性复杂程度的需要实时增加测点而无需增添逻辑指令.另外由于不同层段可能充填不同的流体,所以流体组分的变化情况可用来划分储层.特别是DFA技术可通过流体密度反演来划分储层.这是一项提高产能预测水平的新型技术.     

井下混合流体光谱在线分析技术研究

地层流体光谱实时分析技术通过光谱学原理对地层流体进行在线测量,可为地层流体取样提供重要参考依据。针对取样过程中出现的水基泥浆对地层原油污染的情况,提出一种基于近红外光谱分析技术的油水比在线测量方法。通过对3组不同的光谱预处理方式的建模效果进行分析和对比,证明了采用校正后连续光谱进行偏最小二乘法回归建模能够更准确地预测混合流体流经光学窗口时的含油比率。     

电缆地层测试器（MDT）井下流体分析资料的解释与应用

电缆地层测试器的井下流体分析模块是MDT最具特色的一个模块，它所提供的成果直观、快捷，可以很好地识别储层流体性质，再结合常规测井资料等信息，可对储层流体性质进行详细地分析和解释，从而解决一些地质难题，帮助地质家进一步认清油藏性质，对地质家作出正确决策提供有力依据。     

地层测试与井下流体取样分析技术进展

回顾了地层测试与井下流体分析技术领域的发展过程;以光学流体分析、声学流体分析、核磁共振流体分析等井下流体分析技术以及聚焦取样、低冲击取样等低污染取样技术为例,对取得突破性进展的关键技术进行了分析和总结;认为目前该项技术研究重点正转向随钻地层压力测试与流体分析取样,所要面对的挑战主要来自于钻铤的强冲击振动、钻柱的巨大扭力、井下流体静压力、钻屑磨蚀及高温高压等恶劣钻井环境条件.提出了相应的研发策略建议.     

预置式油井分层流体取样技术研究及应用

研制了一种通过作业施工预置式油井分层流体取样技术。使用井下取样器或井下开关器与封隔器、监测压力计组合的取样管柱，在油井正常生产状态下获取2～6个分层段流体样品，通过化验分析了解分层段产液的油水比例、矿化度、离子浓度、黏度、界面张力等信息。该技术还能提供分层段监测压力资料。现场应用表明，该技术可作为产出剖面测试技术的补充，了解某些高含水、有特殊需求的多层合采油井分层生产状况；对三元复合驱等驱油新技术现场试验进行跟踪评价；了解油井分层段生产状况，对驱油新技术应用效果进行评价和验证。     

井下挂环技术在多元热流体井筒腐蚀监测中的应用

井筒腐蚀监测是进行腐蚀问题研究与防治的必要环节。基于常用腐蚀监测方法和油田现场应用情况,论述了井筒腐蚀监测技术的发展现状。结合现场实际情况,从工艺流程和监测结果评价方法两方面介绍了井下挂环工艺技术,给出了具体的计算方法和评价标准。以多元热流体注入井为例,介绍了井下挂环技术的应用情况,计算了各挂环的平均腐蚀速率和局部腐蚀速率,并对腐蚀情况进行了评价。研究结果表明：内挂环腐蚀速率整体比外挂环大,最大达到1.85 mm/a;内挂环腐蚀严重部位位于管柱的中部和下部,外挂环腐蚀严重部位位于管柱的下部。根据研究结果可对腐蚀严重区域进行重点防治。     

MDT取样技术在准噶尔盆地储层流体相态分析中的应用

MDT取样是在中途测试阶段进行的一种新型井下PVT油气取样方法。通过对准噶尔盆地腹部、南缘8个油气藏的MDT取样获得的储层流体高压物性资料的统计对比，分析总结了MDT取样在识别油气藏类型、判断油气界面、获取可靠的储层油气流体性质方面的作用及意义。同时指出，MDT样品存在钻井泥浆污染问题。     

井下流体组分分析注气扫描应用实例

塔里木盆地牙哈凝析气田采用循环注气部分保压方式开采,实现了凝析油高效开发。近些年部分采油井出现了回注干气气窜严重、气油比上升加快、底水抬升水淹加剧等问题。为了解回注气的走向和分布,应用斯伦贝谢公司的井下流体组分分析仪进行大规模扫描测试,得到了井下压力梯度及流体组分梯度的分布;认识了回注干气的运移规律,落实了井下流体在纵向、横向分布特征,明确了开采的潜力井段及区域,为牙哈凝析气田整体调整方案奠定了基础。     

Downhole Separation of Petroleum Fluids

Abstract

Oil–water separation is one of the oldest practices in the purification of water or oil. Environmentally concerned organizations pay more attention to the purification of water, while oil companies concentrate on the purification of oil. Water management is particularly an important issue in the production of hydrocarbons, because volumes of water steadily increase as a field ages. In fact, increasing costs of water handling such as separation, disposal, treatment, maintenance, and environmental risks make the oil production scheme uneconomic. Recently, several downhole oil/ water separation technologies have been proposed to reduce water volume in the oil production, but they are not yet technically efficient and cost effective. One of the most recent technologies introduced is membrane separation technology. In the past, polymeric membranes have been used for liquid–liquid separation. These membranes induce high pressure drop and are very expensive. This study identifies a novel material that allows oil to pass through it but not water. After in-depth investigations, a surprising capability of Xerox bond paper having different basis weight (24 lb, 32 lb) was discovered. This material was found to permeate oil selectively from an oil/ water mixture. The recovery of oil was more than 85%, which is high in separation efficiency. The oil permeation flux through the paper surface was measured as a function of various operating parameters. The permeation of oil flux was possible only at finite pressure difference. The recovery of oil was increased with the increase of oil concentration in the feed mixture. The permeation of flux was affected with filtering medium thickness, feed flow rate, and pressure, but these parameters did not affect the ultimate oil recovery.     

Downhole Separation of Petroleum Fluids

Oil-water separation is one of the oldest practices in the purification of water or oil. Environmentally concerned organizations pay more attention to the purification of water, while oil companies concentrate on the purification of oil. Water management is particularly an important issue in the production of hydrocarbons, because volumes of water steadily increase as a field ages. In fact, increasing costs of water handling such as separation, disposal, treatment, maintenance, and environmental risks make the oil production scheme uneconomic. Recently, several downhole oil/ water separation technologies have been proposed to reduce water volume in the oil production, but they are not yet technically efficient and cost effective. One of the most recent technologies introduced is membrane separation technology. In the past, polymeric membranes have been used for liquid-liquid separation. These membranes induce high pressure drop and are very expensive. This study identifies a novel material that allows oil to pass through it but not water. After in-depth investigations, a surprising capability of Xerox bond paper having different basis weight (24 lb, 32 lb) was discovered. This material was found to permeate oil selectively from an oil/ water mixture. The recovery of oil was more than 85%, which is high in separation efficiency. The oil permeation flux through the paper surface was measured as a function of various operating parameters. The permeation of oil flux was possible only at finite pressure difference. The recovery of oil was increased with the increase of oil concentration in the feed mixture. The permeation of flux was affected with filtering medium thickness, feed flow rate, and pressure, but these parameters did not affect the ultimate oil recovery.     

缅甸D区块井下复杂原因分析及钻井液技术对策

在缅甸陆上区块的勘探过程中事故发生率高,多数井都因无法处理而提前完钻或弃井,如Yagyi-1井三开井段的最大井径扩大率为70.95%,Yagyi-1和Patolon-1井分别漏失钻井液3092和387m3。分析认为,造成井下复杂最突出的原因是钻井液安全密度窗口窄,这是因为缅甸D区块断层较发育,高陡推覆体构造多,地层挤压破碎严重,地层倾角大,主断层以上地层中存在长的泥岩段,且有高压油气层存在,在同一祼眼内同时存在渗透性好或含有裂隙和微裂隙的层位,从而导致安全密度窗口很窄。而现用的KCl/PHPA/聚合醇钻井液的抑制性不是很强,封堵能力也无法满足要求,其与地层作用后很大程度地缩小了原来的安全密度窗口。通过比较目前常用体系的抑制性,从扩大安全密度窗口的角度入手,提出可以优选具有强抑制性和封堵能力的KCl/硅酸盐钻井液。     

井下随钻核磁共振流体分析装置设计与试验验证

为了在随钻条件下对井下地层流体类型及特性进行原地实时分析,以井下随钻应用为约束条件,提出了井下随钻核磁共振流体分析方法,仿真分析了钻铤尺寸约束下的物理空间,优化了小型核磁共振分析装置设计方案;在此基础上,研发出适于钻铤空间条件的小型核磁共振流体传感器,并制作了全尺寸井下随钻流体核磁共振分析仪短节原型机。井下流体样品的T₂谱试验结果表明,不同流体信号具有明显的响应特征和高信噪比。井下随钻核磁共振流体分析装置为井下流体分析提供了一种新的测试方法,也为核磁共振技术在井下随钻测量中的应用奠定了基础。      

京11断块水平井钻井液工艺技术

在京11断块所钻的13口水平井是中石油深度开发4个示范工程之一.这些水平井二开井段使用正电胶聚磺钻井液,三开井段使用正电胶聚磺钻井液和无固相有机盐钻井液.该套钻井液技术满足了地层特性与井下情况的要求,减少了复杂情况与事故,提高了钻井速度,对储层进行了较好的保护,保证了固井质量和井身质量均合格.分析了在密度调整与控制、井径扩大率和井壁稳定、托压和储层保护等方面存在的问题并提出了进一步完善的措施,如建议引进多元协同稳定井壁理论、多级屏蔽暂堵技术或理想充填暂堵技术等.     

光电直读光谱仪在管线钢成分分析中的应用

为了进一步提高SPECTRO LAB直读光谱仪在管线钢成分分析中的准确度和效率,通过参数调整及控样研究,对直读光谱仪分析方法进行了优化,并提出了两种优化方案。结果表明,调整光源参数,能够缩短试验分析时间,减少氩气消耗;综合控样的研究实施,可以解决多块标样分步骤操作的繁琐和误差,省时省力。经实践验证,优化后的方案能够满足生产检验要求,分析方法简单、快捷,降低了成本消耗。     

一种能降低当量循环密度的新型井下工具

井眼压力控制是钻井过程中的关键环节。在常规钻井过程中 ,静态和动态流体压力是用来抑制地层压力并保持井眼稳定的。循环时过高的流体压力能导致破裂压力和孔隙压力之间的操作安全系数降低 ,严重的会丧失循环。为解决上述问题 ,研制出降低当量循环密度 (ECD)的工具。设计该工具的目的是抵抗循环时摩擦压力的影响 ,该工具可应用于以下井况 :孔隙 /破裂压力范围较窄的深水环境、不稳定的井眼、压力衰竭的油气藏及延伸井。该工具能够 :改善井眼稳定性 ;延伸井段长度 ,减少套管用量 ;改进井口控制条件 ;减少循环损失 ;减少差压卡钻 ;提高流速以改善ERD井眼净化条件。