钻井实时监控与技术决策系统研发进展

钻井实时监控与技术决策系统是及时分析钻井施工状况、预防和减少井下事故与复杂发生、保障钻井安全的工具．具有邻井数据管理、钻井实时数据显示、钻井风险因素分析和钻井风险推理等功能。文章提出了钻井实时监控与技术决策系统的总体功能和物理架构,介绍了构成该系统的远程数据无线传输子系统、数据管理子系统、钻井风险因素分析子系统和钻井复杂事故诊断与处理子系统4个主要子系统,探计了井下风险预测技术、风险识别技术和风险评价技术等关键技术、中国石油集团钻井工程技术研究院开发了井漏风险和地层流体侵入风险综合评价预测软件并在井上进行了应用,结果表明,该系统在预测井下事故与复杂情况方面是有效的,为进一步完善开发钻井实时监控与技术决策系统奠定了基础。     

套管钻井技术现状及发展趋势

为优化生产并实现利润最大化,石油及天然气行业在不断地寻求经济、有效的钻井和油气开采方法。常规钻井方法面临采购成本、检验、操作、运输等诸多作业和经济挑战,更为重要的是底部钻具组合(BHA)更换或钻至总深度时起下钻柱,不仅产生大量的非生产时间,而且引起井眼不稳定和漏失等井控难题。套管钻井已经历了10多年的研发,直到最近几年,该先进技术才得到成功应用,它能在一个钻进过程中同时完成钻井、下套管与固井作业。文中介绍了目前的套管钻井技术及实际应用情况,分析了其优势与局限性,并提出了相应的解决办法,最后对BHA可回收尾管钻井系统的优势、局限性和实用性进行了分析。     

深水钻井液技术现状与发展趋势

深水钻井液技术是深水油气钻探的关键技术之一。在系统调研国内外相关文献的基础上,分析了深水钻井液面临的复杂地层井壁失稳、低温流变性调控、天然气水合物的生成、井眼清洗问题与环保问题,并提出了相应的技术对策。总结了深水钻井液体系研究现状及最新进展。其中,聚胺高性能水基钻井液体系和"恒流变"油基/合成基钻井液体系应用效果最好,详细介绍了其体系配方、关键处理剂的作用机理、典型应用实例及相关性能指标。介绍了国内深水钻井液技术研究进展。最后,展望了深水钻井液技术的发展趋势。     

全尺寸射孔完井水平井筒流动压降实验

采用外径139.7 mm的壁面打孔套管模拟射孔完井水平井筒,通过模拟实验研究射孔参数及壁面注入比对各种压降的影响规律。实验结果表明:①随着射孔密度、射孔孔径、射孔相位的增大,壁面摩擦压降和总压降均增大,混合压降减小。②射孔套管出口主流雷诺数相同时,随着壁面注入比的增大,总压降和混合压降均增大。壁面注入比小于临界值(本研究条件下为0.05%～0.10%)时,混合压降小于零;壁面注入比大于临界值时,混合压降大于零。壁面注入比小于0.10%时,加速度压降可以忽略;壁面注入比大于0.10%时,加速度压降随壁面注入比的增大而显著增加。③随着壁面注入比的增大,壁面摩擦压降占总压降的比例逐渐减小,加速度压降占总压降的比例逐渐增大。壁面注入比小于1.00%时,混合压降占总压降的比例随壁面注入比的增大而增大;壁面注入比大于1.00%时,混合压降占总压降的比例基本保持不变。     

复杂工况整体压裂优化软件研发及应用

为解决低渗透油藏各种复杂整体压裂工况模拟难度大等难题,以理论模型为基础,从有限元求解源程序研发、新型压裂模拟单元选取、复杂几何模型构建及网格剖分等方面,对渗透率各向异性低渗透油藏任意转角整体压裂优化软件研发思路及实现方法进行了阐述。结合大庆油田苏301及葡31等低渗区块油藏资料,对五点线性注水井网工况进行了整体压裂产能模拟,优化人工裂缝长度为110 m,导流能力为25μm2.cm,井网排距为100 m。研究表明,油藏启动压力梯度是影响采出程度的重要因素,当油藏启动压力梯度显著时,应合理优化井网排距以建立有效的压力驱替体系。     

国外钻、完井技术新进展与发展趋势（Ⅱ）

研究了近年来国外完井技术革新与进步情况，完井技术创新主要围绕水平井开展，在 i-Frac 完井工具、智能完井、多级压裂完井技术方面都有新进展，特别是膨胀管技术和多级完井工艺得到不断发展并走向成熟；压裂段数倍增技术、缝网压裂技术、高速通道压裂技术等的进步使压裂呈现出平均分压段数不断增加、平均段间距不断减小、平均单段加砂量不断增加的发展趋势；正在开发的双壁同心钻杆钻井新方法、无钻机钻井方法、天然气水合物开发钻采技术、太空钻探技术、深冷压裂技术等有望使钻井技术发生新的革命。     

低渗透油藏压裂井生产动态分析

基于低渗透油藏非达西渗流理论,考虑基质拟启动压力梯度、压敏效应和裂缝变导流能力,并认为水力压裂裂缝为有限导流能力裂缝,建立了低渗透油藏压裂井的不稳定渗流模型。通过COMSOL有限元软件模拟压裂井的生产动态分析发现,启动压力梯度和压敏效应存在,会明显降低压力井产能。裂缝的变导流能力在时间越长时,对产能和近井压力分布影响越大。该研究对认识低渗透油藏有限导流垂直压裂井的生产动态有积极意义。     

海洋石油实时智能钻井辅助决策技术进展

近年来中国海洋石油集团公司积极进行数字化转型,引入了实时智能钻井辅助决策系统。基于该系统形成了作业效率实时统计分析、摩阻扭矩及水力学参数模拟预测、基于多源信息的地质工程一体化地层压力实时监测等数字化关键技术,为高难度复杂井提供了实时数据监测、工程风险模拟及作业方案优化服务,应用效果良好。结合当前现状,未来还需进行高阶的人工智能实时辅助决策技术研究,开展工程软件自主化研发,利用地震、钻井、录井、测井等资料建立更加全面、智能的地质工程一体化钻井工程管理平台,有效识别诸如卡钻、溢流、井壁坍塌、井漏等钻井工程问题,形成历史数据与实时数据联动的地质-工程-信息技术一体化的智能、安全、高效的钻井技术。     

低渗致密气藏产能预测方法

与常规气藏相比,低渗致密气藏具有低孔、低渗、含水饱和度高等特点,其产能评价方法与常规气藏有很大不同。影响低渗气井产能的因素主要有启动压力梯度、应力敏感性和滑脱效应。文中针对低渗致密气藏的渗流特点,推导了考虑启动压力梯度、应力敏感性、滑脱效应的气井产能方程,只需对该产能方程两端求极限,即可得到其他形式的产能方程;结合具体实例,对产能测试资料进行分析,结果表明,所推导的低渗致密气藏产能方程及产能测试资料处理方法准确可靠,可广泛应用于低渗致密气藏的产能评价。     

复杂岩性储层压裂技术研究

海拉尔盆地断块多、储集类型多、储层低渗透,物性条件复杂、敏感性强,常规压裂效果差,同时受井网与压裂施工成本的限制,无法采用大规模压裂。为此,需扩大裂缝与油藏的接触面积,提高单井产量,才能提高压裂效果。基于对储层岩性复杂程度的准确认识,使用全缝长裂缝形态模拟来优化压裂设计,通过应用可降解纤维+高浓度陶粒缝内暂堵的工艺方法形成了多分支裂缝压裂技术。现场试验 14 井次,压裂后平均单井增油 3.8t/d,同时采用多分支缝压裂技术的重复压裂井压裂后产量达到 7.0t/d,超过初次常规压裂产量4.5t/d,效果明显。     

原油流动性改进剂研究进展

随着重质油和稠油开发力度的加大,在开采、集输等环节产生了易结蜡、高凝点、高黏度、流动性差、管输阻力大等问题,需使用原油流动性改进剂解决问题。原油流动性改进剂包括防蜡剂、降凝剂、降黏剂、减阻剂。为了促进该领域的技术发展,综述了目前不同类型的原油流动性改进剂在防蜡、降凝、降黏、减阻等环节的作用机理,介绍了目前原油流动性改进剂的类型以及应用情况,展望了原油流动性改进剂的研究和应用前景。     

大情字井油田地面建设工艺技术创新与实践

大情字井油田建成百万吨生产规模,是吉林油田增储上产的主力区块。地面产能建设工程根据油藏深、区块分散、多油层叠合滚动开发、快速开发等特点,运用系统综合优化技术,推广成熟技术,吸收利用实用技术,进行了工艺技术创新。应用了多井串接环状掺水密闭集输技术、软件量油技术、先进的超声波液位控制技术等15项新技术;采用了新型复合极板电脱水器、伴生气自然冷却除油装置、高压玻璃钢管材、高效真空加热炉4项新设备、新材料;实现了总体布局、站内平面、设备结构"三个优化",集油方式、计量方式、分离及脱水工艺"三个简化",自动化水平、注入水水质、污水处理效果"三个提高",达到"站外无人值守"、"接转站、联合站全密闭"的新目标。经过几年生产运行,实现了各项技术指标全面达标的高效开发,地面建设整体水平达到新的高度。     

页岩气开发现状及前景思考

由于人类社会对能源需求的不断增大,一次性常规化石能源日益消耗,非常规油气资源的开发和利用逐渐受到重视,近年来页岩气的开发利用比较典型。美国是全球页岩气开采和利用最好的国家之一,2011年页岩气年产量已达1800×108m3,引发了所谓的"页岩气革命"。但综观全球的页岩气开发情况,美国的模式并非适合于所有地区,因为页岩气的开发受到技术适应性、环境、基础设施及配套程度、资金投入、市场机制等各种因素的制约,其距离形成常规油气能源的后备接替资源尚待时日。我国国情和基础配套设施与美国相比差别很大,在非常规天然气的开发上不能完全复制美国模式,必须结合我国的实际情况统筹规划,探索出一套适合于我国国情的非常规天然气开发利用的中国模式。     

跨国石油公司结构调整效应论评

简要分析了已动用资本回报率ROCE的经济含义。选取埃克森美孚、BP、雪佛龙、壳牌、道达尔5家跨国石油公司为研究对象,分析近10年来跨国石油公司在ROCE指标、上下游结构、油气结构、本土海外产量结构等方面的指标走势,发现石油公司上下游结构变化具有局部调整常态化与总体稳定的特点,天然气产量在油气总产量中的比重保持上升,海外油气产量比重逐年增长。基于发展的本质内涵是结构调整这一基本认识,建立经济模型,运用相关分析法对上述公司ROCE与结构指标变化的相关性进行了分析,研究石油公司结构转型效应。分析结果显示,石油公司上游业务对投资回报的贡献程度普遍高于下游,原油业务对投资回报的贡献程度普遍高于天然气,在风险频发形势下海外油气业务贡献程度依然在逐渐提高。在此基础上,归纳和总结了跨国石油公司结构变化的战略驱动因素以及结构调整路径的共性和差异,期望能够为正在走向国际化的国内石油公司提供借鉴。     

国外减阻水压裂液技术及其研究进展

在系统调研国外减阻水压裂液相关文献的基础上,阐述了国外减阻水压裂液技术的发展历程,并从新型减阻水压裂液体系、添加剂之间的相互作用、破坏剂的优选、无害化减阻剂的研究、抗盐减阻剂的研究以及支撑剂传输系统的改进等方面介绍了其最新研究进展。得出减阻水压裂液的优点是低伤害、低成本、产生的裂缝网络复杂度高体积大、易于循环利用,缺点是对支撑剂的输送能力较差以及对水的需求量较大。同时对如何弥补减阻水压裂液的缺点提出了合理建议。对中国致密页岩气开采中减阻水压裂液的应用及研究具有一定的参考价值。     

南海琼东南盆地高温低压大位移井钻井技术

高温低压复杂条件下,大位移井井眼轨迹控制困难、易井漏、钻井液性能不稳定、井底钻具易失效,为了解决上述问题,采用导向钻具控制井眼轨迹、使用耐高温底部钻具组合以及降温工艺、优选耐高温低密度钻井液体系等方法。现场应用表明,井眼轨迹实现精准打靶,所选钻井液体系具有良好耐高温和防漏失特性,井壁稳定性及井眼清洁度良好,高温条件下井底钻具组合运行良好并且降温措施效果明显。该技术对同类油藏调整井的施工具有借鉴意义。     

塔里木盆地塔中地区火成岩的基本特征

塔里木盆地塔中地区古生代曾发生过多期火山活动,通过对塔中火山岩的基本特征及其成藏效应的研究,认识到塔中火成岩岩性主要为玄武岩、辉绿岩、凝灰岩和火山角砾岩;测井响应特征差异不明显,难以区分;地震反射特征往往表现为强振幅、横向振幅强弱有变化、连续性较好,相位上下错动、穿层,与围岩振幅差异较大的特征;塔中火成岩的发育受控于断裂,且以二叠系火成岩分布最为广泛,由西北向东南厚度呈逐渐减薄直至尖灭的趋势。火山活动对生、储、运移有一定的影响,从火山岩活动期与油气成藏期的匹配关系来看,火山岩与早期油气藏存在一定的关系,而与晚期油气藏无直接关系。     

王家岗油田高凝油储层热污水压裂液技术

针对王家岗高凝油储层在压裂过程中易产生冷伤害的问题,提出了高凝油储层热污水压裂技术。由于热污水在配制常规瓜胶压裂液时,存在配伍性差、交联冻胶热稳定性差的问题,开展了热污水胍胶压裂液体系的研究,研发了新型有机硼锆JH交联剂。该交联剂其可以完全分散在水中,与常规羟丙基胍胶可形成高黏度冻胶体。室内实验及现场应用结果表明,该压裂液体系能满足现场施工要求,是高凝油储层压裂改造的一项有效措施。     

基于元建模的裂缝性气藏累计产量预测

为了预测某裂缝性气藏在18年规划周期内的累计产量,建立了3种元模型,并结合数值模拟累计产量预测结果对各模型进行了验证和对比。估算了气藏的基本参数(孔隙度、渗透率及含水饱和度)并对气藏进行了数值模拟。将气藏内某井18年内的累计产量表示为各气藏参数的函数,采用储量计算经验函数排除了研究空间内的低潜力点,并基于最大熵准则选取25个高潜力点作为设计点。建立了二次模型、乘性模型和RBF模型3种元模型,基于各模型预测了25个设计点和7个试验点处的累计产量。预测结果表明:各模型均能比较准确地预测累计产量;RBF模型的累计产量预测准确性优于另外2种模型;与数值模拟方法相比,元建模方法的计算时间大幅缩短。     

聚合物对泡沫稳定性的影响研究

针对聚合物类稳泡剂在不同环境下稳泡能力存在差异的问题,选用起泡性良好的 AOS作为起泡剂,研究了室温下部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)、羧甲基纤维素钠(CMC)、黄原胶（XC）等聚合物对最佳浓度表面活性剂泡沫体系稳定性的影响,通过实验对比了不同聚合物稳泡能力受不同条件的影响程度,并分析原因。结果表明,黄原胶的稳泡及耐盐效果最好,羧甲基纤维素钠次之,部分水解聚丙烯酰胺最差。