地面井煤层气含量精准测试密闭取心技术及设备

煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准测试密闭取心方法。根据煤储层特征(与油气储层相比,埋藏较浅、压力较小、温度较低、煤体强度低)和煤层气含量精准测试要求,设计并试制了适用于地面井煤层气含量测定的"三筒单动、球阀关闭、取心筒与解吸罐一体化"的密闭取心器和"前端小径钻心、后端大径钻井"的碎软煤层双径PDC密闭取心钻头。密闭取心器外筒直径120 mm,采取煤(岩)芯直径可达38 mm,密闭保压能力达10 MPa以上,适用于煤层埋深1 000 m的地面井密闭取心;双径PDC密闭取心钻头减少了取心钻进过程中钻井液对煤芯的冲洗旋流作用,提高碎软煤层的煤芯采取率。利用密闭取心设备在我国的淮南潘三煤矿和淮北芦岭煤矿碎软煤层中开展了2口地面井煤层气含量测定密闭取心工程应用对比试验,共采得密闭取心煤样5组,常规取心煤样3组; 8组煤层气含量测试结果表明,由密闭取心法获得的煤层气含量比常规取心法获得的煤层气含量高20.23%～40.34%,均值27.22%;研究结果表明采用密闭取心技术能够提高煤层气含量测试精度。地面井密闭取心设备研制成功及推广应用将为碎软煤层煤层气资源勘探开发、煤矿瓦斯灾害预测及治理提供更为准确的煤层气含量参数。     

大庆油田水平井长段连续取心技术

杏6-1-平35井取心属水平井长段连续取心,目的是探索挖潜直井条件下难于动用的厚油层顶部剩余油.由于长期注水开发造成地层水淹严重、岩心表面脱皮,并且水平位移大,取心段长等特点,给取心带来了一定的难度.针对本井的取心难点,选择大庆水平井取心工具,采取合理的工艺技术措施,成功地解决了连续取心井眼轨迹控制、岩心收获率、井壁稳定等关键技术难题,取心进尺339.47m,创造了99.1%的高收获率.此次取心的成功填补了大庆油田水平井连续取心的空白,取心长度创全国纪录.简要介绍水平井连续取心的技术难点、工艺技术措施以及现场应用情况.     

胜利密闭取心技术在准噶尔盆地庄104井的应用

胜利油田在新疆准噶尔盆地庄104井密闭取心过程中，采取了一系列技术措施，合理选择了取心工具、取心钻头，采用油基密闭液，通过参数优化，使该井岩心收获率达到93．66％，密闭率92．31％，为计算该区块的储量、残余油动态预测、水淹层测井等提供了可靠的基础资料和解释依据。     

准噶尔盆地玛页1井长筒取心技术

玛页1井是新疆油田股份公司在准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带部署的一口风险探井,目的是探索风城组页岩油和常规高孔火山岩油藏的勘探潜力,全井设计取心275 m,实际取心445 m,该井具有取心井段长、致密泥岩地层取心效率低、裂隙发育段易堵心等特点。针对该区域地层特点及玛页1井长井段取心面临的技术难点,通过应用KT216型钻具长筒取心技术,配套井底动力高转速驱动金刚石钻进工艺,与邻井相比,玛页1井长井段取心钻进综合效率提高1.79倍,连续取心长度445 m,单回次取心长度41.97 m,创该区域历史最高纪录,可为后续该区域长井段连续取心实施提供参考和借鉴。     

密闭取心钻头两相流流场CFD模拟研究

密闭取心是一种特殊取心作业,通过密闭取心钻具与密闭取心钻头配合,在密闭液作用下实现岩心与钻井液隔离,可获得地层原始含油饱和度及油水动态等数据。密闭钻头设计为双流道结构,要满足钻井液过流冲洗冷却钻头唇面、携带岩屑要求,同时密闭液在井底可形成富集区域,有效保护岩心免受钻井液污染,密闭取心钻头流道参数是密闭取心钻头设计的关键。本文运用计算流体力学理论,采用k‑epsilon湍流模型及连续性方程对KM型密闭取心钻具配套密闭取心孕镶金刚石钻头的两相流井底流场进行数值模拟,研究钻头唇面两相流混流状态、流体压力、流速、剪切应力分布特征等,分析了流场特征对钻头密闭效果、钻进效率和寿命等的影响,验证了密闭取心孕镶胎块式金刚石钻头流道结构设计参数,提出了钻头两相流流道优化设计建议。     

HW702水平井钻井液完井液技术

针对克拉玛依油田七中区佳木河组裂缝性油藏特点。为降低水平钻井扭矩和阻力,提高大斜度井段和水平井段的环空携岩效果,减少油层污染,在HW702水平井选用了复合离子型聚合物钻井液完井液,进行了抑制性加重钻井液技术研究、钻井液完井液环空携岩试验,并利用粗细碳酸钙、磺化沥青等对裂缝性油藏进行粒子架桥和可变形粒子的充填暂堵的保护油层方法,成功地钻成了HW702水平井。     

煤层气井抽采效果井下长距离取样检测技术研究

针对地面井煤层气（瓦斯）参数测定因工程量大、周期长、成本高而难以大规模实施的难题,探索采用井下长距离密闭取样技术进行煤层气井抽采前后瓦斯含量测定。根据地面井抽采效果评价需要,在潘一东矿井下布置4个不同深度钻孔,采用井下密闭取样技术及装置,配套大功率定向钻探设备和便于密闭取样的泥浆脉冲测量系统进行取样测试。针对淮南矿区碎软煤层钻进遇水易发生喷孔、塌孔的现实,提出以压风代替压水用于钻孔排渣和冷却取样钻头的取样钻进工艺;设计加工防逆流型的内合金与外复合片组合取样钻头,提高碎软煤层煤心采取率和密闭取样装置密闭效果。密闭取样瓦斯含量测试结果显示,水平井段平距32～79 m范围的吨煤瓦斯含量降低量达到3.91～7.31 m3/t,且地面井抽采影响区呈现距离水平井段越近瓦斯抽采效果越好的总体趋势。研究表明,通过密闭取样钻头、密闭式取样钻进和打压工艺等方面的改进与优化,井下长距离密闭式取样技术在碎软煤层中应用取得显著效果,试验成果为地面井煤层气井抽采效果考察提供了合格的煤层气含量等参数测试样品,也为地面煤层气井抽采效果井下长钻孔定点取样考察技术的开发奠定了基础。     

宁晋—辛集勘探区2-1盐井的施工

随着岩心钻探深度的不断加大,使得起下钻等辅助时间增多,提高单回次钻进效率势在必行。在钻井设备没有大范围更新的前提下,针对宁晋—辛集地区盐岩取心钻探的难点,开展了井身结构优化、不取心井段快速钻进、盐水钻井液体系及盐岩层安全取心等配套技术研究,并在现场实践中得到了成功应用,为该区进行盐岩井钻探施工提供借鉴。     

季风季节半潜式平台钻井取心作业关键技术研究

为了提高季风季节半潜式平台钻井取心收获率,对优选取心工具、优化下钻操作步骤、优化树心及取心钻进参数、优化割心技术等取心工艺进行研究,并在南海东部A井钻井取心作业中进行了应用,平均取心收获率达到了96.2%,取得了良好的效果。     

煤层密闭取心用超前隔水式PDC钻头设计与优化

为提高煤层瓦斯测定精度,一般采用密闭取心的方式进行煤层取样,配套煤层密闭取心用三筒单动取心器,设计了一种密闭取心用超前隔水式PDC钻头。通过对普通底喷式钻头、锥面煤心导进式钻头以及超前隔水式钻头三种结构形式进行对比优化,选用超前隔水式钻头为密闭取心用钻头,该钻头采用超前式小钻头压入煤层,小钻头采用合金切削齿进行干钻,有效隔绝钻井液进入煤心。根据流体力学连续性方程优选水眼数量与尺寸,降低水眼钻井液对煤层冲刷,并采用斜水眼、反向斜面水道等结构进一步防止钻井液进入煤心。根据全覆盖井底的原则进行PDC切削齿排布,优化钻头钻进效率。采用设计的钻头在淮北芦岭煤矿地面采动卸压瓦斯抽采井中进行现场试验,试验证明煤心采取率满足密闭取心施工要求。     

煤层气鱼骨状分支水平井轨道优化设计方法研究

鱼骨状水平井能够有效增大煤层气储层裸露面积,提高单井煤层气的产量。将各个分支拆分成相对独立的待钻轨道与主井眼轨道分别进行设计计算,拆分后的井眼轨道可以转化为二维轨道来进行设计。结合鱼骨状分支水平井的特点,建立了分支水平井井眼轨道最优化设计模型,并对分支井眼与主井眼的关系进行了分析研究。结果表明,随着井深、造斜率的增加,分支井眼与主井眼的直线夹角增加,且分支井眼偏离主井眼的距离是逐渐增大的;在直线夹角一定的情况下,造斜率与井深呈反比关系,即造斜率越高,所需要的分支井井段越短;造斜率越低,所需要的分支井井段越长。     

TP131HCH超深五段制侧钻水平井优快钻井技术

TP131H井完钻测试为水层,为提高该井周边区域储量动用程度及充分利用老井直井段降低钻井成本,在分析地震资料的基础上,设计了五段制侧钻水平井TP131HCH井。五段制水平井由于稳斜段的存在,有效延伸了井眼轨迹的水平位移,满足地质避水要求。针对TP131HCH裸眼侧钻水平井超深、高温给钻井施工带来的困难,介绍了该井钻井过程中井眼轨道优化设计、侧钻、井身轨迹控制、钻井液等方面所采取的技术措施。TP131HCH井的成功实施,对该区块同类型井的钻井设计和施工具有一定的指导和借鉴意义。     

悬空侧钻技术在红河油田水平井中的应用

在水平井储层钻进中,地层发生突变导致钻头偏出产层的情况时有发生,运用悬空侧钻的方法在储层内侧钻,选择更加有利的井斜角继续在储层内钻进,是一种高效、经济的施工方法。红河油田长8储层岩性为砂、泥岩互层,水平井在施工过程中易钻遇泥岩夹层,在水平段施工过程中钻遇泥岩后退至砂岩井段应用了悬空侧钻技术,通过优选侧钻点、侧钻钻头和钻具组合,采用合理的造斜率及侧钻钻压,确保其继续在储层砂岩中钻进,侧钻过程中油气显示良好。采用悬空侧钻技术成功地找到了储层,提高了储量钻遇率,为实现预计产量提供了保障。     

大庆油田火山岩砾岩水平井钻井技术

随着大庆油田深层火山岩砾岩气藏的持续开发,利用水平井技术勘探开发深层气藏成为迫切要求。对大庆深层火山岩砾岩的地质特性、火山岩砾岩水平井特点及难点进行了描述。开展了钻头优选、井眼轨道优化、井身结构优化、井下动力钻具选型、欠平衡负压值控制等技术研究,并完成多口现场试验井,其中徐深平34井全井平均机械钻速2.79 m/h,取得了较好的应用效果。形成了一套适合于大庆油田火山岩砾岩气藏勘探与开发的水平井钻井技术。     

海上高效侧钻小井眼水平井钻完井技术研究及应用

通过对常规侧钻小井眼方案的分析对比,结合钻机作业能力提出了高效侧钻小井眼水平井钻完井技术,包括小井眼水平井钻进、防砂方式优选、油水层的封隔等技术。通过在QHD32-6F平台4口调整井的钻完井实施证明,该技术能有效降低小尺寸套管侧钻井作业难度,大大降低了钻完井的综合成本,为海上钻完井提速增效发挥了重要作用。该技术具有很好的应用前景。     

潘庄区块煤层气U型水平井下套管技术探讨

下入生产套管的煤层气U型井具有产气量高、成本低的优点,逐渐成为潘庄区块煤层气开发的主要井型。潘庄区块煤层埋深一般在500 m以浅,同时要求U型井的水平段在1000 m左右,生产套管的下入成为该区块垂深浅、水平段长的煤层气U型井的技术难题,经过多口井试验,优化钻井轨迹的平滑度,采用原钻具、短螺旋扶正器和生产套管内置钻铤3次划眼,以及严格控制下套管程序,可提高套管一次性下入的成功率,并提高生产效率。     

延长油田西部区域水平井固井水泥浆体系优化技术

分析了目前延长油田西部区域固井现状及造成固井质量差的原因,据此提出了适合延长油田西部地区水平井固井水泥浆性能的要求,优选出了适合该地区水平井固井的水泥浆体系。该水泥浆体系具有低滤失、零自由液、高沉降稳定性、好流变性,有利于提高浆液顶替效率。形成的水泥石具有不收缩、微膨胀、早强的特点,满足水平井射孔、后期压裂改造等工程施工的要求。最终形成了一整套适合延长油田西部地区水平井固井的水泥浆体系。     

大牛地气田欠平衡水平井钻井技术

针对鄂尔多斯北部地区低压低渗地层,常规钻井工艺技术一直是制约钻井效率和及时发现有效保护油气层、影响油气产能的重要因素。为此,近几年在鄂北工区大牛地气田进行了欠平衡钻井工艺和水平井钻井技术的推广应用与研究。介绍了欠平衡钻井技术工艺概况、优点及在大牛地气田水平井中的应用。业已显示,欠平衡钻井技术具有及时发现和有效保护油气层、提高机械钻速、及时评价低压低渗油气层的特点,同时提出了应用中存在的问题和技术难点。     

层内非均质油藏二元堵水可视化实验研究

随着单井含水逐渐上升和堵水等增产措施规模开展,油田高效开发管理对水平井控水技术提出了更高的要求。顺序注入泡沫和凝胶的水平井二元堵水技术可以避免目前水平井堵水针对性弱,效果差异大的问题,但其最优模式尚不清楚。针对水平井二元堵水注入模式优化的问题,开展了微观可视化实验和单井级别模拟,微观实验结果显示先注泡沫+后注凝胶模式有助于凝胶后续增油,对应采出程度增加26.1个百分点,显著高于先注凝胶+后注泡沫模式的15.8个百分点;单井级别模拟和微观可视化实验结果吻合,水平段处于非均质储层和趾端存在高渗通道的情况下泡沫+强凝胶堵水效果最佳,且高黏度的凝胶堵塞可以保证二次水驱期间堵剂稳定性,有利于更高的增油效果。因此,对于层内非均质水平井的二元堵水,推荐泡沫+强凝胶的堵水模式。