油气井井筒完整性系统风险评估方法

常规油气井井筒完整性风险性评价方法只是针对单一工况的,目前还没有油气井整个寿命周期内井筒完整性系统风险评价方法。为此,将油气井井筒关键结构（点）（如完井油套管柱、水泥环等）完整性风险评估和考虑多种工况的井筒综合完整性评估相结合,提出了油气井整个寿命周期（包括钻井、完井、生产、弃井等4种工况）的井筒完整性系统风险定量评估方法,建立了油气井井筒完整性系统风险定量评估模型和评价指标。利用该风险评估方法对普光气田气井整个寿命周期内的井筒完整性风险进行了评估,结果发现该气田气井井筒完整性风险较高,与现场情况相符。研究表明,利用提出的油气井井筒完整性系统评估方法可以评估油气井整个寿命周期内的井筒完整性风险,为降低油气井井筒完整性风险提供依据。      

油气井完整性与完整性管理

油气井完整性管理是一种全新的技术和生产管理理念,它既是贯穿于油气井整个寿命周期的全过程管理,又是应用技术、操作和组织措施的全方位综合管理。建立油气井完整性管理体系的目的在于减少地层流体溢流事故发生的可能性并减轻事故的后果。确保油气井的完整性,有效防止因地层流体无控制流动对人员、环境和资产造成不利影响,始终是每个油气田运营公司的首要目标,也是钻井和作业承包商的首要目标。     

注水井井筒完整性设计方法

注水井服役工况复杂,管柱腐蚀、疲劳断裂、密封失效等情况时有发生,给井筒完整性管理带来巨大挑战。现行的井筒完整性标准并未对生产井与注水井严格区分,注水井的井筒屏障划分方法尚有诸多缺陷。参考挪威NORSOK D-010标准,结合注水开发现状分析了注水井井筒工作状态的特殊性,探讨了井筒屏障失效原因,明确了应重点关注的井屏障部件。建立了注水井的井筒屏障系统,将井下安全阀从第一级屏障划出,将井口至井下安全阀之间的油管柱及部件、采油树二号主阀纳入第一级屏障范畴。讨论了关键部件的验收标准,从井屏障设置、腐蚀控制、寿命预测、作业参数控制及井资料记录五个方面探讨了注水井井筒完整性设计内容。最终形成了注水井井筒完整性设计流程,对各油田维持注水开发的安全稳定、经济高效具有重要指导意义。     

页岩气井井筒完整性若干研究进展

在页岩气开发工程中遭遇了井筒完整性问题，主要包括页岩气井水泥环密封失效引起的环空带压问题和页岩气井压裂过程中的套管变形问题。基于目前已有的相关研究成果，总结分析了页岩气井井筒完整性失效问题的相关研究进展情况。随着国内外学者对页岩气井压裂过程中套管变形研究的逐渐深入，认为页岩气井套管变形的主要影响因素包括压裂过程中的温度应力、储层非对称压裂、固井质量差及断层或裂缝滑动等。其中，压裂过程中断层或裂缝滑动造成的页岩气井套管剪切变形机理已经受到越来越多的研究人员关注，并提出可以通过提高套管强度和固井质量、避开断层或裂缝滑动区域来有效降低套管变形的技术对策。页岩气井水泥环密封失效主要由套管内压变化和套管偏心引起的水泥环屈服破坏、界面裂缝引起的窜流等问题造成的，通过采用膨胀水泥、柔性水泥及环空预应力等技术措施可有效减小水泥环密封失效的风险。通过优化设计页岩气井的特殊水泥浆体系，对于有效提高页岩气井水泥环密封完整性具有重要意义。考虑到水泥浆固井密封能力的局限性，还可以附加考虑在井眼环空局部采用机械密封方法达到密封完整性要求。关于页岩气井井筒完整性的研究结果，对于通过体积压裂完井的其它非常规油气井工程相关设计控制也具有重要的参考意义。     

井筒完整性监测方法在CCUS中的应用探讨

实施碳捕集、利用和封存(CCUS)技术中,开展补能提效和地下埋存都需要通过井筒进行注入作业,管柱或固井水泥环失效导致CO₂窜漏,会极大影响动态埋存率和驱油效率。从目前多种井下油套管窜漏点测井方法入手,采用氧活化、多参数、噪声测井等综合测井方式,监测注CO₂井的可疑窜漏点,结合实际测井资料及应用效果形成一套准确、高效、可行的综合找漏测井方法。对CO₂封存井筒完整性前期测井评价到中后期泄露监测进行了技术适应性分析,提出了静态先导评估与动态时移监测阶段下的配套方法。经Y27井现场应用,监测出该井1 700 m处为可疑漏点,通过对该点实施化学堵漏后恢复注气。该方法为油气田CCUS项目开展封存监测提供了思路。     

含硫气井的井筒完整性设计方法

针对API/ISO或GB/SY标准设计的油管、套管不能完全保证在服役过程中完整性的现状,参考挪威石油工业协会NORSOK D 010标准,研究了“井筒完整性设计”的理念和设计方法,提出了井下作业的井筒完整性管理方法,防止井下作业工具对套管可能产生的潜在损伤。从API圆螺纹和偏梯形螺纹的使用限制、金属接触气密封螺纹的选用方法、井下组件潜在的电偶腐蚀和缝隙腐蚀等角度,研究了降低螺纹连接部位被腐蚀、泄漏或断裂的措施,尽可能保持井筒物理上和功能上的完整性,使井筒始终处于受控状态。建议在井筒完整性设计过程中,重视螺纹的合理选用以及正确操作、井下组件的电偶腐蚀,以降低密封失效的风险。     

测试作业之井筒完整性标准

本文旨在介绍与井筒完整性有关的预探井及评价井井筒测试作业要求和标准。该测试作业始于钻完设计井深和电测录完裸眼井段,终于井筒压井结束和测试管柱起出。介绍了在过平衡、平衡、欠平衡3种压力条件时的测试作业以及建立不间断压力系统的工作,给出了海洋井测试作业所用井筒屏障的功能、结构组件及其验收标准,并在附录中给出了就地地层、测试管柱作为井筒屏障及其验收要求。明确了测试作业时的井控程序及在井控条件下的钻井作业。在井筒完整性标准基础上,对测试作业的测试压力、测试载荷进行了设计,对测试作业的准备工作和风险防范工作进行了标准化。     

套管段井筒完整性风险评价方法研究

井筒完整性评价的目的在于了解井筒风险状况,以便防止井筒结构产生失效破坏。影响井筒完整性的因素包括技术套管完整性、水泥环质量和地层因素3个环节,技术套管完整性是井筒完整性最重要的因素,而水泥环质量不好和地层条件差会增大井筒失效的风险,因此,整个井筒失效是3个环节失效综合的结果。利用层次分析法建立了套管井段井筒完整性的系统模型,给出了井筒完整性评价的整体思路,提出了利用套管监测、预测、测井等手段评价任意井段的井筒完整性方法,给出了对任意井深井筒完整性状态及全口井井筒完整性状态的风险评价模型。     

完井作业应用井筒完整性标准

说明了在完井作业中与井筒完整性及井筒屏障有关的要求与标准。本项作业起始于该井已打完进尺钻达设计井深和测井完毕;结束于采油树已安装到位、井筒屏障已测试完毕而要交井给采油部门之时。主要讲述用井筒屏障组件建立井筒屏障以保证完井作业在安全状态,给出了4个典型的完井作业图解来说明井筒屏障组件的功能和结构组成及其验收标准;讲述了完井作业管柱功能与各种生产方式下的结构、完井管柱设计,套管载荷和套管设计及其假设,以及完井作业中井控活动及其程序;在附录中列举了完井管柱、套管、水泥环三个主要的屏障组件验收表。     

川西高温高压气井井筒完整性优化设计及应用

川西须二气藏埋藏深,具有高温、高压、含CO2的特点,恶劣工况导致井筒失效问题十分突出.统计分析表明导致川西须二气井井筒失效最主要的因素是套管磨损,其次为CO2腐蚀,再次是井口失效,还有粘扣、套管质量缺陷等失效模式.根据井筒失效分析结果,结合井筒腐蚀预测、剩余强度计算、管柱力学分析,提出了从套管防磨、管柱防腐和井口装置优...     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

松辽盆地深层天然气井气测解释方法研究

提出了用求取显示段“累积全烃”的方法对松辽盆地深层天然气井含气层段进行气测解释,探索了深层天然气井气测解释的方法和标准。通过气测解释标准和图版的建立,可以大大提高气测解释的准确性和精度,弥补了常规气测解释方法的不足,从而提高深层天然气解释评价的准确性。     

特、超稠油井井筒蒸汽参数计算

在分析国内外特、超稠油井注蒸汽过程中温度场计算方法的基础上,利用井筒多相垂直管流理论和能量守恒原理,建立了特、超稠油注蒸汽时井筒中蒸汽的温度、压力和干度分布的计算模型。采用经典的Orkiszewski方法对模型进行了求解,计算了汽液两相垂直管流的压力降;温度场计算假设油管中心到水泥环外缘是一维稳态传热,水泥环外缘到地层之间是二维非稳态导热;蒸汽干度计算中考虑了蒸汽热焓的变化。采用四阶龙格库塔方法编制程序耦合计算了蒸汽的参数。通过实测的蒸汽参数对比,所建模型的计算结果与现场实测结果吻合较好。     

深层气井试油压裂技术研究与应用

东濮凹陷深层气藏具有高温、高压、低孔隙度、低渗透的特点，使得度油压裂工艺难度加大。通过对过去深层气井试气压裂技术总结分析，并结合现有的先进理论有工艺技术，在深层气井的射孔技术上采用大孔密、深穿透、负压射孔方式，并附以高能气体压裂技术来解除井筒地带泥浆污染问题，降低压裂施工的破裂压力。在储层改造技术方面优选压裂方式、优化压裂设计、研制耐高温低伤害压裂液体系，在储层内压出深穿透、高导流的长缝，来达到增加产能的目的。对于深层气井采用常规抽汲排液技术不能满足要求，采用连续油管液氮排液技术解决这一难题。这些技术在濮深15井应用成功，进一步完善了东濮凹陷深层气井的试油压裂技术。     

油气井测试数据的处理方法

油气井测试过程中，处理地面数据的常用方法是估计估算、查表插值的手工法，这种方法既繁琐且误差大。开发编制的计算机软件，只需将数据输入电脑，就可以得到所需结果，打印出精美的报表格式。这套软件以海洋石油总公司关于油、气产量计算标准为依据，结合国际油、气产量计算模式编制而成。通过在海渤区域、大港油田、四川气田等运用，证明基准确性高于手工计算和查表结果。     

超深井侧钻段泥岩井壁失稳分析

为了解决西部超深硬脆性泥岩地层侧钻过程中井壁易垮塌的难题,从矿物特征及钻井液作用下地层强度的变化规律出发,确定了井壁失稳原因,考虑了层理面产状、井眼轨迹及地应力的综合影响,根据桑塔木组井壁围岩强度破坏条件建立了造斜井段井壁失稳地质力学模型.利用提出的井壁稳定力学模型分析可得,TKX-CH井侧钻段泥岩造斜初期坍塌压力当量密度为1.22 kg/L,实钻采用钻井液密度1.12 kg/L,井下掉块严重;井斜角达到58°时,将钻井液密度降至1.11 kg/L,井下掉块即得到抑制.现场试验表明,相同井斜角和侧钻方位角条件下,随着差应力比值的增大以及泥岩裸露在钻井液中时间的增长,维持井壁稳定的钻井液密度增大.研究认为,钻井设计时应根据地应力状态优选合理的造斜方位,以有效规避地层井壁围岩坍塌失稳风险高的井段,降低安全钻进风险.      

高温高压气井井筒温度场计算与分析

为确保高温高压气井的安全钻井,有必要对高温高压气井的井筒温度场进行研究。考虑井筒流体与地层传热,根据热力学定律和能量守恒定律,建立了钻井液循环期间钻柱内及环空流体瞬态温度模型,分析了钻井液排量和循环时间对环空温度的影响。研究结果表明:循环温度与静温剖面的偏离程度随循环排量和循环时间的增加而增大;小排量时环空钻井液温度比排量较大时更接近于静温剖面;随着排量的增加,井底循环温度逐渐降低;在相同排量下,随着循环时间的延长,环空瞬态温度场偏离静止温度场越多,环空温度逐渐趋于稳定。基于该瞬态温度模型,结合顺北鹰1井参数,计算得到的钻井液出口温度与现场实测值很接近,相对误差均在7%以内,验证了模型的可靠性。     

高温、高压凝析气井井筒动态分析新方法

在总结常规方法的基础上,分流态综合利用垂直管流公式,根据井筒内气液比高低将凝析气井井筒动态分析分为高气液比和低气液比2种情况,结合气-液两相、气-液-液三相流体相平衡热力学闪蒸计算,运用状态方程模拟,对其中的偏差因子、气液界面张力、粘度等进行修正,这样考虑了多相流体复杂相态变化的井筒动态预测方法就比常规方法更适用于凝析气井,特别是对于高温、高压富含气态凝析水的凝析气井,能得到更为精确的预测结果。根据给出的凝析气井井筒动态预测模型在数值求解的基础上,编制了相应的计算程序,可准确预测不同时期凝析气井的井筒动态,改善数值模拟一体化动态分析效果。     

深水浅部水合物储层水平井井筒温度计算模型

利用水平井开发水合物储层具有动用范围大,产气速率高,经济效益高的特点,但由于井下温度的变化,水合物易在钻井时发生分解,诱发井壁失稳。基于南海神狐海域储层和钻井基本参数,研究了水平井钻井过程中井筒热量传递过程,构建了泥浆循环过程中井筒温度剖面计算模型,研究了地面泥浆排量、密度、初始温度、水平位移等参数对井筒温度场的影响规律。研究发现:泥浆注入排量是影响井筒温度剖面的主要因素,而泥浆密度则是次要因素;水平位移越大,井筒内泥浆与地层的热传导越充分。该研究成果可为南海神狐海域水合物储层水平井试采时泥浆参数和井身结构设计提供参考依据。