小钻杆欠扩孔超短半径转向过程仿真研究

为使超短半径水平井技术应用在小扩孔空间内,设计了转向空间在300～450 mm之间的转向轨迹,建立了小钻杆和小型转向轨迹的有限元模型,并对钻杆转向过程进行了有限元仿真模拟。模拟结果表明,钻杆通过滑道时所受阻力随滑道曲率的变化单调增加,阻力的大小受曲率变化及其在滑道中所处位置的影响;钻杆截面变形量由于塑性因素变化具有累加性,在滑道内随曲率变化呈阶段性增加,但最终变形量不影响钻杆性能。     

超短半径水平井柔性钻具受力分析

超短半径水平井近年来成为边际油藏高效开发的重要措施。通过分析超短半径柔性钻具受力特性,探究柔性钻具在轴向压力、轴向拉力、径向扭矩和径向弯矩不同力学载荷下的形变趋势,为柔性钻具的设计改进提供参考。     

超短半径水平井柔性壳力学分析及强度评价

柔性壳的强度影响超短半径水平井的钻井成功率,由于柔性壳是开槽的细长形结构,不能采用常用方法评价其强度.建立了分步计算法,并建立了3种曲率造斜段柔性壳整体三维接触非线性有限元模型和单节柔性壳局部模型,得到柔性壳受力变形状态及危险截面.将整体模型中得到的危险截面上的载荷施加到局部模型中,对其进行强度评价,得到3种曲率造斜段柔性壳均能够承受40 kN的轴向载荷.为评价柔性壳的安全性能提供了一种有效的计算方法.     

超短半径水力水平井产能计算方法及影响因素分析

水力水平钻井是一项全新的技术和方法 ,它属于超短半径水平井范畴 ,可以利用水平井理论进行研究。本文以产能为出发点 ,分析了地层厚度、储层各向异性、水平井段的长度、水力水平井半径以及表皮系数等与水平井和直井的产能比的影响 ,得出了水力水平钻井技术适用的地质条件。     

径向井钻杆转向阻力建模及实验分析

径向井钻杆的转向是承受内压曲杆反复弹塑性弯曲过程。由于系统的非保守性 ,其匀速钻进状态也不能应用静力平衡方程。将钻杆的运动态作为静止稳定状态的失稳 ,运用线性小位移理论 ,求解钻杆保持静止状态的条件 ,建立了钻杆发生运动的极限载荷、曲率突变点阻力等模型。根据径向井钻杆载荷的边界条件 ,提出了径向井钻杆转向过程中存在临界载荷系数的论断 ,求得了常用径向井转向器的临界载荷系数。计算结果与实验进行了对比分析 ,对径向井现场试验中表现出的钻杆遇阻现象给出了可信的解释。     

超短半径水平井钻井技术在注入井解堵中的应用

为解决聚合物注入井的堵塞问题,研究应用了超短半径水平井钻井技术进行解堵。采用大角度锚定斜向器、复合式开修(窗)系统、高强度柔性钻杆与常规钻井设备相结合的技术方法,在设计层位实现曲率半径为3.2 m的高曲率造斜,完成造斜后运用柔性钻杆与多功能导向管进行水平段钻进,钻至设计长度,在堵塞层形成了一个长度为30 m、直径为117.5 mm的井眼,为堵塞区域重新打开注入通道。研究表明,利用超短半径水平井钻井技术来实现解堵增效是可行的,为堵塞区域重新打开注入通道、降低注入压力提供了新的技术支持。      

超短半径侧钻水平井选层技术界限研究

通过老井侧钻超短半径水平井挖潜砂体边部、注采不完善区域剩余油具有较好的优势,其目标井位主要针对低产井、停产井、套损井和报废井等。但侧钻后将无法恢复使用,因此,研究超短半径侧钻水平井选井选层技术界限十分必要。以断西试验区为例,通过数值模拟正交设计方案计算,采用多元回归法建立超短半径水平井10年累积产油量与有效厚度、无因次距顶高度、油水井距、平均渗透率、平均剩余油饱和度、水平井开采阶段完善程度的关系式,结果表明,回归公式精度较高,满足矿场计算需求,结合盈亏平衡分析,可确定超短半径水平井选层的主要因素技术界限,从而可优选超短半径水平井侧钻层位。     

中原油田超短半径径向水平井技术研究及应用

超短半径径向水平井技术能使老井复活,大幅度提高油井产量和原油采收率,是油田老井改造、油藏挖潜和稳产增产的有效手段之一,尤其适合于薄油层、垂直裂缝、稠油、低渗透等油藏的开发.卫2-径46井是中原油田第一口实现非锻铣套管开窗的超短半径径向水平井,该井面临无施工经验可借鉴、地层存在不确定性等因素,通过对套管开窗、钻水泥环、水力射流钻进等各环节的工艺控制,使得钻井施工得以顺利完成.该井的顺利实施,为油田开采地层剩余油、挖潜增效、提高采收率提供了一条新的技术途径.     

针对哈国侧钻超短半径水平井的工艺技术

CNPC-阿克纠宾油气股份公司下辖扎那若尔油田，开发目的层为石炭系油层，主要采用直井开发。目前该油田共计有110多口报废老井，单井产能偏低，采用套管开窗侧钻井技术特别有利于老油气田的挖潜开采。曲率半径40m的侧钻短半径水平井因其超高的造斜率给钻井施工带来一系列困难。该文针对哈国65/8″套管侧钻短半径的技术特点，介绍了主要配套技术的研究内容，根据490及207井的试验情况，提出了下一步的研究发展方向。     

基于ABAQUS的径向井井壁稳定性分析

基于岩石力学相关理论,依据Mohr-Coulomb准则,建立了多分支径向井井壁稳定力学模型,并采用有限元数值模拟方法对力学模型进行了验证,结果表明该模型具有较高的准确度。基于ABAQUS有限元数值模拟,依次研究径向井方位角、地层最大主应力与最小主应力压差(地应力差)、弹性模量、泊松比、径向井孔径等因素对三分支径向井井壁稳定性的影响。研究结果表明:多分支径向井井壁稳定性受地应力差和径向井孔径的影响较大;径向井眼的跟端和中段易存在明显的应力集中,是井眼防塌的关键区域;径向井方位角、弹性模量和泊松比对径向井井壁稳定性的影响较小,在一定范围内径向井井壁处于力学稳定状态。     

超短半径辐射分支水平钻井技术在韦5井的应用

为提高产量、完善扩孔和钻进等工艺措施,决定利用辐射分支水平井技术对韦5井进行改造。为确保该井的安全快速完钻,从减小扩眼扭矩防止钻具憋跳入手,研制了单轴牙轮液压伸缩式扩眼器;对转向器系统的高压密封可靠性和钻管再入可靠性等都进行了改进,实现了转向器一次下井可完成尽量多的水平井段的钻进任务;射流钻头采用固定式导流叶轮,在钻头无旋转部件前提下实现射流旋转,通过控制射流旋转程度来满足射流扩展和钻大直径孔眼的需求。钻井结果表明,大直径扩孔和水平钻进工艺有了突破性进展;转向器工具一次下井连续钻出了3个分支井眼。韦5井是国内单井眼长度最长、水平分支井眼数量最多和钻井周期最短的一口井。韦5辐射钻井的成功再次展示了超短半径辐射分支井钻井技术的应用前景和潜力。     

一种确定化学调剖处理半径的新方法

针对目前化学调剖处理半径的确定方法存在误差大,无法满足现场需要的问题,利用平板可视模型,模拟研究了调剖剂在非均质油藏中的渗流特性以及调剖剂的分布形态,得到了处理半径与最终采收率增幅的关系。研究表明,处理半径为0.18~0.24井距时采收率增加幅度达到最大。在新疆L油田开展了现场试验,处理半径按0.2倍井距设计,取得了比较好的效果。研究结果对注水井调剖具有一定指导作用。     

钻井液固相和滤液侵入储层深度的预测模型

对于中高渗透砂岩,导致储层损害的主要因素是钻井液固相和滤液的侵入。为了确定钻井液固相和滤液侵入深度,根据质量守恒方程和径向摩阻公式,在考虑内泥饼的情况下,建立了钻井液固相和滤液动态侵入储层的深度模型。并将室内API滤失实验和动态岩心污染实验的结果应用到该模型中。预测结果表明,随着岩心渗透率的增加,钻井液固相侵入深度也逐渐增加,利用理想充填暂堵技术能减小钻井液固相的侵入深度。影响钻井液滤液侵入深度的主要因素有压差、滤液黏度、外泥饼渗透率、外泥饼厚度、内泥饼渗透率以及储层渗透率变化。     

稠油油藏蒸汽吞吐加热半径及产能预测新模型

蒸汽吞吐加热半径的确定是产能评价和动态预测的基础。常规加热半径计算方法均假设加热区为等温区,且等于蒸汽温度,而实际上加热区内地层温度是由蒸汽温度逐渐降低到原始地层温度。针对加热区内地层温度为非等温分布的这一实际情况,通过引入热水区前沿温度,构建了地层温度非等温分布模型,并在此基础上根据Marx-Langenheim加热理论建立了蒸汽吞吐加热半径计算模型和产能预测模型。利用所建立的模型对加热半径和产能进行计算的结果表明,Marx-Langenheim加热半径计算公式是该加热半径计算模型的一种特殊情况,新加热半径计算模型更具普适性;同时,产能预测模型计算结果与数值模拟计算结果基本一致,从而验证了模型的正确性。     

注过热蒸汽井筒沿程参数及加热半径计算模型

过热蒸汽是单相的气体,以气液两相流理论为基础的普通蒸汽热损失计算模型对其不再适用。通过引入过热蒸汽PVT数据体,建立了注过热蒸汽井筒沿程参数计算模型。在一定假设的基础上,理论推导出了过热蒸汽带面积、加热带半径等的数学表达式。利用蒸汽沿程参数计算模型对肯基亚克油田盐上油藏X16井不同状态水蒸汽的沿程变化进行了计算,结果表明:计算结果与现场测试结果对应较好。分析认为,随着热量的传递,过热蒸汽的温度变化较大,压力变化也大于普通蒸汽,到达井底的蒸汽干度特别高,其热焓值比注普通蒸汽有大幅度提高,加热半径也有所增加。图5表2参13     

水平井蒸汽吞吐加热半径和地层参数计算模型

蒸汽吞吐水平井加热半径和焖井后地层温度和压力的计算是水平井产能评价和动态预测的基础。由于蒸汽沿着水平段流动有摩擦损失,因而蒸汽的压力、温度和干度沿着水平段的分布是不均匀的。根据水平井变质量流和传热学原理,基于质量守恒、动量定理和能量守恒及镜像反映和势叠加原理,建立了水平井蒸汽吞吐加热半径和焖井后温度压力计算模型。以某油藏参数为基础,对该模型计算结果与数值模拟结果进行的比较发现,二者基本吻合,从而验证了模型的正确性。     

榆林气田长北区块山西组下段主力储集层建模及水平井地质设计

鄂尔多斯盆地东部榆林气田长北区块主力储集层是下二叠统山西组下段的石英砂岩，将用水平井开发。为编制水平井开发方案而进行的气藏地质研究结果表明：石英砂岩是连续分布的席状砂体，发育于横向迁移极大的辫状河沉积环境中的内切河谷，轴部多层河道辫状冲积的叠加厚度平均约15．77m，主河道两侧渐变为单层河道，估计多层河道砂体宽5～30km、厚9～40m，单层河道砂体宽0．25～1km、厚5～8m。石英砂岩粗—很粗粒结构和成分成熟度高都有利于保存储集层原生孔隙空间，但其内部存在阻流带，估计垂向阻流带的平均间距为600m，利用水平井可以降低阻流带的影响。根据气藏地质研究成果，考虑长北区块河道方向和地层最小水平应力(压应力)方向，进行2口水平井地质设计，钻井过程中通过随钻测井随时调整钻井轨迹。     

储层构型单元无网格建模方法

针对常规基于网格的地质建模方法难以精确表征小尺度构型单元几何形态及切叠关系等问题,提出了 一种储层构型单元无网格建模方法,即基于单井及平面构型得到的各类稀疏空间离散数据,在三维构型原型模型约束下,以三维包络面的形式重建各级次构型单元,使得模型更加符合地质体真实形态.利用构建的构型单元包络面,采用等效表征方法输出构型界面...