高含水层油砂SAGD相似物理模拟实验

SAGD开发油砂过程中,储层内存在的高含水层极大影响了正常的蒸汽腔扩展特征和开发动态。采用三维物理模拟实验,开展了高含水层油砂SAGD的汽腔扩展动态及开发特征研究。首先基于Forchheimer定律约束,提出了相似理论设计中三维模型渗透率的校正方法,进而通过相似模型设计,开展了均质及高含水层油砂SAGD的三维物理模拟实验,对比分析了高含水层油砂SAGD的汽腔扩展模式,表征了高含水层对油砂SAGD生产动态的影响。其次,基于该物理模型参数,建立了实验室尺度的数值模拟模型,通过数值反演,分析了高含水层厚度及含水饱和度的影响。最后,提出了优质储层体积比和汽腔横向扩展比两个评价指标。在此基础上,评价分析了高含水层对SAGD开发的负面效应,建立了高含水层油砂SAGD开发的界限图版。结果显示,高含水层的存在会导致SAGD汽腔前缘的温度突降,汽腔体积缩小。相比均质油砂储层,高含水层油砂SAGD的汽腔发育包括上升期、水体影响期、二次上升期、横向扩展期及衰竭期5个阶段。高含水层厚度和含水饱和度对油砂SAGD的开发动态具有一定负面影响,所建立的SAGD界限图版可用于有效评价高含水层对油砂SAGD开发效果的影响。     

油砂层SAGD钻井参数的演变

改进了定向钻井和测距系统的最优化钻井程序使得操作人员能够通过蒸汽辅助重力泄油(SAGD)井开采沥青。将来可能包括备选井网和结构。     

夹贼层对SAGD生产影响及应对策略

LL区块油砂埋深浅,黏度特别大,地层中呈现固态,由于油砂的这些特殊性,因此需要一种有效的开采方式,有效降低原油黏度.夹层和贼层分布广,对生产影响大,利用生产指标有效评价其对生产的影响并及时提出应对策略对高效开发油砂具有重要意义.     

水平井水基钻井液体系室内研究

针对QK17-2等油田水平井常用钻井液体系存在的润滑性差、井眼净化能力不高和储层损害严重等问题,室内研制出一种新型水基钻井液体系.评价了该体系的各项性能表观粘度为39mPa@s;动切力为16Pa,触变值为8Pa;API滤失量为5mL;泥饼粘附系数为0.055;钻屑回收率为89.5%;渗透率恢复值为87.5%,表明钻井液抑制性、润滑性、储层保护性好,携砂能力及净化井眼能力强.该钻井液无毒,无污染,可以直接排海.     

超稠油油藏直井与水平井组合SAGD技术研究

辽河油田曙一区杜84块兴隆台油层兴Ⅵ组为厚层块状超稠油油藏，50℃下脱气原油黏度大于100Pa·s。针对该油藏的地质特征、原油性质与开发现状，分析了直井与水平井组合蒸汽辅助重力泄油（SAGD）技术的适应性，在现有直井已吞吐多个周期、地层压力已大幅下降的情况下，应用数值模拟技术研究了直井与水平井组合SAGD技术的水平井部署方式并对SAGD注采参数进行了优化。研究结果表明，直井与水平井组合SAGD技术是杜84块兴Ⅵ油层组超稠油油藏蒸汽吞吐后的有效接替技术，可提高原油采收率30％，累计油汽比可达到0．296。最佳的布井方式为水平生产井在两排垂直井中间，且位于侧下方，垂向距离为20m，水平井段长度为280m；井底注汽干度必须大于70％，且生产井排液速度必须与注汽井注汽速度相匹配。图6表4参11     

夹层对加拿大麦凯河油砂区块双水平井蒸汽辅助重力泄油开发的影响

为了揭示非渗透夹层条带对双水平井蒸汽辅助重力泄油开发效果的影响,开展蒸汽辅助重力泄油室内物理模拟实验。针对双水平井蒸汽辅助重力泄油开发的特点,提出基于Subcool值的边界条件相似准则数,为室内物理模拟实验的开展提供调控依据。以加拿大麦凯河油砂区块为原型,设计并建立二维双水平井蒸汽辅助重力泄油室内物理模拟装置,开展4组室内物理模拟实验,其中1组为均质模型,其他3组为存在夹层的非均质模型。结果表明,均质模型蒸汽腔的发育过程可划分为3个阶段,分别对应着产量增加阶段、产量稳定阶段和产量下降阶段。对于非均质模型,夹层的存在及其分布模式对蒸汽腔发育和生产指标具有重要影响;夹层距离注采井越近,蒸汽腔发育受影响的时间越早,其发育过程变得更加复杂,对生产指标的影响越大;当夹层位于注采井中间时,常规的蒸汽循环预热方式失效,而生产井单井蒸汽辅助重力泄油预热方式可以建立注采井间的连通。     

提高直井与水平井组合SAGD泄油速率技术研究

针对辽河油田直井与水平井组合SAGD井组在开发过程中存在泄油速率低、蒸汽腔扩展不均匀等问题,以R.M.Bulter建立的双水平井泄油模型为理论基础,将直井与水平井简化为双水平井,在考虑端点效应有限长度水平井日产量方程的基础上,建立了水平井的泄油速率模型,并得到直井与注汽水平井组合SAGD上产和稳产阶段的泄油速率方程。分析泄油速率方程发现,直井与水平井组合SAGD井组泄油速率的主控因素为泄油井点数和蒸汽腔纵向扩展高度,结合辽河油田稠油开发实践,给出了直井与水平井组合SAGD井组提高泄油速率的技术措施,即水平段跟部注汽井增加2口,并将注汽井注汽排量提高20%,同时将最佳射孔位置设在靠近低物性段处,补孔长度确定为8 m。该技术在辽河油田6井组进行了现场应用,日产油量均呈现不同程度的上升,取得阶段性成功,为进一步提高SAGD井组泄油速率奠定了良好的基础。      

APPLICATION OF SAGD （STEAM-ASSISTED GRAVITY DRAINAGE) TECHNOLOGY IN OIL SAND EXTRACTION

中国油砂矿储量位居世界前列,如何经济有效地开发和完善配套的技术是面临的难题.对比分析了目前主要的油砂开采方式、特点,重点研究了油砂蒸汽辅助重力泄油技术的开采工艺、原理和布井方式.该技术通过在加拿大Christina Lake油田的成功应用,证明是一种有效的深部埋藏油砂油的开采技术.分析了中国油砂矿的分布范围和储层物性,针对埋深和油质特点,提出了合理的开采建议.油砂蒸汽辅助重力泄油开采技术的研究与成功应用,将促进中国油砂矿资源的开发利用.     

非均质油藏双水平井SAGD三维物理模拟

为了改善双水平井SAGD开发过程受储层非均质性影响的问题,利用自主研发的双水平井双管柱结构三维比例物理模型和已有的注蒸汽三维模拟实验系统,研究了油藏非均质性对SAGD蒸汽腔展布的影响规律。研究结果表明：当储层存在平面非均质性时,双水平井SAGD在开发过程中存在蒸汽腔发育不均匀、水平段油藏动用程度较差等现象,影响了SAGD的开采效果;水平井采用双管柱结构可提高水平段油藏动用程度;合理的注采参数、有效的操作压力、较高的蒸汽干度以及稳定的生产井井底饱和温度与实际温度的差值控制均可有效改善开发效果。根据物理模拟实验的结果总结了双水平井SAGD生产各阶段的注采调控方法,将其应用于油田现场取得了较好的开发效果。     

油基增黏剂的研制及在榆林气田下古水平井的应用

榆林气田二开φ311.2 mm井眼属于大井眼、长裸眼井段,具有岩性多变、多套地层压力系统共存、水敏性黏土矿物含量高等特点,易出现起钻阻卡、拔活塞等复杂情况,决定使用油基钻井液,但必须解决其黏度控制问题。为此,以油酸为链终止剂,二甲苯为溶剂,以二聚酸和二乙烯三胺为原料,在230℃条件下合成了一种油基钻井液增黏剂,用红外光谱对该产品进行了表征,并对其性能进行了评价。实验结果表明:加入该增黏剂后钻井液在120℃热滚前后的表观黏度、塑性黏度值均比基浆高1倍;且加增黏剂后热滚前后的破乳电压基本保持不变。加有该剂的油基钻井液在靖平10-20、榆39-2H1、榆42-5H3和榆42-5H4井等4口水平井的二开井段进行了试验。通过现场试验发现,应用井段均未发生井壁失稳现象;泥饼光滑致密,有韧性;井径规则,井径扩大率小于5%;润滑性良好,现场滑动无托压现象。所以该体系适合四开下古水平井二开直井段大井眼施工。     

涪陵页岩气水平井油基钻井液技术

涪陵焦石坝区块采用水平井开发方式,水平段长1 500 m以上,水平井段为龙马溪组下泥岩段,页岩黏土矿物含量高,脆性强、微裂缝发育,易发生垮塌掉块造成井下事故;井底垂深大于3 500 m,深层页岩气开发,面临着井温升高、携岩带砂要求越来越高、部分井发生垮塌掉块、起下钻遇阻卡的问题,部分井发生失返性漏失,消耗了大量的人力、物力。对柴油基钻井液体系进行了研究,结果表明该体系具有良好的抗温性、在低油水比（70:30）下仍然具有稳定的性能,随钻堵漏材料（粒径级配的高纯超细碳酸钙+有机胶凝漏失控制材料）能够封堵2 mm的裂缝,承压强度达7 MPa,纳米封堵剂（纳米石墨粉和超细海泡石纤维组成的混合物）能够封堵0.1 mm裂缝,承压达到20 MPa。现场应用结果表明,该体系具有良好的井壁稳定能力,井径扩大率低,平均小于3%,润滑性好,起下钻摩阻低,钻井液性能稳定,易于维护处理,能够解决井漏、井垮等复杂情况。柴油基钻井液完全适用于涪陵区块的页岩气水平井钻井施工。      

辽河油田油页岩地层全油基钻井液技术

沈平1井是辽河油田第1口油页岩和泥质白云岩互层为目的层的预探水平井。由于油页岩地层的特殊性,井壁失稳现象突出,油层段轨迹控制难,安全环保工作敏感,钻井时效难以提高。在处理剂研发的基础上形成了适用于沈平1井的抗温达150℃、密度为1.55 g/cm3的全油基钻井液体系。现场应用结果表明:该套全油基钻井液体系综合性能优良,具有良好的流变性、抑制性、封堵性、抗污染性、润滑性及高温稳定性,能够控制油页岩水化膨胀,解决井壁失稳的难题。与同类型井相比,沈平1井机械钻速提高1.6倍,生产时效提高30%。     

页岩水平井用高性能油基钻井液研究与应用

国内页岩油气水平井用油基钻井液(OBM)存在切力低、流变性能差等问题,难以完全满足页岩油气长水平井钻井施工井壁稳定与井眼清洁的技术要求。针对上述问题,在借鉴国外先进技术的基础上,开展了页岩油气水平井用OBM体系构建,在研发核心处理剂的基础上,形成了一套高性能油基钻井液体系,对其综合性能进行了系统研究,该钻井液体系整体性能指标达到国外同类钻井液体系水平。该油基钻井液在彭页2HF井水平段钻进中进行了成功应用,并创造了国内陆上页岩气水平井水平段和水平位移最长的新纪录。高性能油基钻井液技术的成功研究与应用,提高了我国高性能油基钻井液技术的自主化水平。      

川滇页岩气水平井水基钻井液技术

为解决水基钻井液钻页岩气水平井过程中出现坍塌等井壁失稳问题,以多碳醇、磺化沥青钾盐为核心处理剂,研究了一套针对川滇页岩气地层的新型水基钻井液。通过膨胀率、回收率、力学特性分析、封堵、抗污染等实验,研究了新型水基钻井液基本性能。结果表明,新型水基钻井液显著抑制云南龙马溪组、四川龙马溪组及五峰组页岩水化膨胀与分散,页岩膨胀率分别为1.23%、0.95%和0.98%,回收率分别为98.94%、99.13%和99.05%,其抑制页岩水化膨胀分散性能与油基钻井液相近;与常规水基钻井液相比,页岩抗压强度降低程度大幅减小,能有效减缓页岩抗压强度降低,对页岩裂缝具有较强的封堵性;抗盐（5% NaCl）、膨润土（5%）、岩屑（20%钻屑）污染能力强,具有良好的稳定井壁效果。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。     

水平井钻井液优化的几点思考

胜利油田在ＰＨＰ混油泥浆体系的基础上,加入ＭＭＨ、防塌剂、原油、乳化剂等辅助处理剂,形成了适合钻各类水平井的ＰＨＰ ＭＭＨ聚合物混油泥浆体系。本文对该泥浆体系的配方优化、携岩及润滑性能的提高、保持井眼稳定及井眼防漏堵漏的措施、泥浆日常维护措施等进行了研究分析。该泥浆体系已成为国内配方简单、工艺成熟、成本接近一般定向井和直井的新型泥浆体系。     

中原油田水平井钻井液技术

根据中原油田地层高温、高盐、易塌、易漏失及水平井的特点,优选了适用于水平井的强抑制强封堵聚合物钻井液体系,并进行了现场应用.室内实验结果表明,优选的强抑制强封堵聚合物钻井液具有良好的井眼净化、摩阻控制、井壁稳定及油层保护等性能.现场应用时能满足钻井、录井、测井的需要,钻井施工顺利,取得了良好的经济和社会效益.     

一种适用于油基钻井液的表面活性剂隔离液

页岩气钻井过程中采用的油基钻井液极易残留在井壁和套管壁表面,与固井水泥浆产生接触污染。套管壁及井壁长期处在油基钻井液环境中,两界面亲油憎水,给固井作业带来油基钻井液顶替和清洗困难、混浆流变性能变差、混浆强度严重下降、界面胶结质量不良等问题。针对以上问题,对表面活性剂及隔离液进行了如下研究:①调研油基钻井液对水泥浆的接触污染机理;②测定溶液表面张力,验证表面活性剂对清洗效果的影响;③配制表面活性剂水溶液和隔离液,利用模拟套管冲洗法测定清洗效率。实验结果表明,表面活性剂的加入能显著降低水油界面张力,提高清洗效率;配制出了一种清洗效率高达92.86%的三元复配表面活性剂隔离液体系,表面活性剂组成为LAS+JFC-6+AOS （1:1:1）;该隔离液对油基钻井液有良好的清洗效果,可提高界面胶结质量,有助于提升页岩气井的固井质量。      

油基钻井液随钻防漏技术实验研究

与水基钻井液相比,油基钻井液更容易发生井眼漏失,且井漏现场处理困难,一旦发生井漏,往往会造成重大经济损失。针对油基钻井液漏失问题,从油基钻井液井漏预防措施入手,通过优选不同类型的钻井液防漏堵漏剂,研制了新型油基钻井液随钻防漏堵漏材料,并探讨了其协同作用机理。渗透性封堵实验以及作用机理分析表明,刚性架桥颗粒、弹性填充颗粒、微细纤维材料等不同类型钻井液防漏堵漏剂具有协同作用效果,能够迅速形成具有"强力链网络"的致密封堵层,显著提高了油基钻井液的随钻防漏堵漏性能。进一步优化了强封堵性油基钻井液体系,该体系在120℃、16 h热滚前后的流变性、滤失性能良好,PPA砂盘滤失量仅为11.4 m L,具有良好的随钻防漏堵漏性能,能够起到强化封堵井壁作用,有助于提高地层承压能力。