单相地层流体取样筒的研制与应用

在电缆地层测试取样作业时,当取样筒回到地面后,温度的降低会导致取样筒中的地层流体样品油气分离.采用塑性失效准则和爆破失效准则对单相地层流体取样筒MPST的承压能力进行计算,研制一种单相地层流体取样筒.采用预充氮气压力补偿技术,消除因温度降低引起的样品压力减小,使回到地面的地层流体样品压力保持与井底所处地层压力相同甚至更高,从而获得高质量的单相地层流体样品.试验井测试和海上作业的成功应用证明了单相地层流体取样筒的有效性和可靠性.     

高抗硫保压井下取样器的研制及在P202-1井中的应用

针对国内目前井下取样器不抗硫化氢、所取样品不保压等问题,研制出国产化新型高抗硫保压井下取样器,该种取样器选材选用钛合金和全氟醚胶圈,解决了抗硫化氢腐蚀问题;采用氮气室背压保压技术,确保在取样、转样、运输过程中的样品压力始终大于取样点压力,实现了全程保压,保证所取样品相态不发生变化。在普光气田P202-1井成功取得2支可代表地层真实流体特性的井下PVT气体样品。     

井下增压装置提高钻速机理与适用性

利用井 下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩是提高机械钻速的有效手段之一,现有井下增压装置可分为利用钻井液水力能量和钻柱振动能量2种增压方式。针对不同地层对井下增压装置输出压力要求和不同增压方式适用井深条件等问题,通过数值模拟和现场试验分析等手段,研究了地层岩石力学参数对增压射流破岩的压力要求,探讨了2种井下增压方式的适用条件。结果表明,在地层岩石的摩擦角为20°~50°、内聚力小于60 MPa、当井下增压装置输出射流压力达到100 MPa以上、喷距不超过10倍当量喷嘴直径时,增压射流具备直接破岩能力。钻柱减振增压集钻柱减振和井底钻井液增压为一体设计新思路,装 置活动部件少,受井深、钻井液性能参数等影响小,井下最长工作时间已达230 h以上,比利用钻井液水力能量的增压方式具有更宽的适用范围。     

东海凝析气层一体化测试管柱井下PVT取样技术

钢丝作业取井下PVT样品方式在海上凝析气层测试中存在用时长、圈闭易失效、安全风险高等问题。根据TCP+APR一体化管柱特点，将SPS保压单相取样枪及其托筒连接在测试管串上一并入井，通过控制环空压力激发取样枪并圈闭井下流体样品。该技术性能稳定，取样成功率高，样品质量可以满足油气藏评价要求，测试作业效率及安全性明显提升。以东海某勘探区为例，5年内共进行了13井次应用，取样成功率100%,累计节约作业时间超200 h。海上勘探油气藏类型越来越复杂，成本控制和高质量勘探要求下，一体化测试管柱井下PVT取样技术具有重要的现实推广意义。     

油田聚合物驱油专用新型密闭取样器

针对目前油田聚合物驱油中,对井内液体物性分析化验所使用的老式机械时钟取样器存在故障率高、成功率低、取样准确率低等问题,研制了新型密闭取样器。该取样器主要由电子线路板、控制阀杆、锥阀、取样筒、卸压锥阀、保护筒等组成,具有耐高温、耐高压、操作方便等特点。由电子时钟控制取样筒的打开时间,可准确获取井下预定深度的原始状态下的液体样品。现场试验表明,该取样器已达到设计指标要求,能够成功获取井筒中任意井段的样品,取样成功率达到100%。     

GWY194-70BB型保温保压取心工具的研制和应用

GW194-70BB型保温保压取心工具是为寻找和提升天然气水合物实物样品钻取率而研制的特殊取心工具。该工具通过内筒独立密封机构、复合真空隔热保温内筒、氮气压力补偿系统、电子多点随钻测量总成实现了岩心样品的温度保持、压力保持和海量的数据测量,解决了常规工具无法保持岩心压力和温度造成的天然气水合物实物挥发、测量数据不全等难题。在常规井实验中取得了保压成功率93%、保温率80%、温度变化率2~2.5℃/h的良好效果,现场试验表明,该工具在温度保持、压力保持方面可以完全满足天然气水合物样品的钻探与取样要求,对获取天然气水合物样品、提升天然气水合物勘探开发效果具有重要意义。     

物理模拟实验装置平衡取样器

在进行石油工业物理模拟实验时,通常要从岩心中取出油、水或冻胶调剖剂进行分析。由于岩心中存在一定压力,不能直接打开取样处阀门取样,为此研制了一种平衡取样器,可在接近平衡的状态下从岩心中取出所需要的样品。该平衡取样器主要包括活塞、筒体、回压控制系统、高压氮气瓶、注水泵、阀门和管线等。平衡取样器结构合理,性能可靠,运行安全,操作简单,使用方便,具有良好的推广应用前景。     

井下它激振荡脉冲射流机理研究

在油气井钻井中,为了充分利用井下水力能量,利用井下环空流体液柱压力作为激励源,实现了它激振荡脉冲射流.探讨了井下环空流体作为它激源实现它激振荡脉冲射流的机理,建立了物理模型.利用室内实验研究揭示了井下水力它激振荡脉冲射流的机理,为井下水力增压的研究提供了理论依据.实验结果表明,它激共振腔结构参数(容积,上、下喷嘴直径,比值),它激孔位置、数量、直径以及水力参数(流量、射流速度、环空液柱压力)是影响它激作用的重要因素.在实验条件下,共振腔自增流量为泵入流量的20%左右;它激振荡脉冲射流出口动压力比自激振荡脉冲射流提高两倍.     

水平井井下流体分段取样技术研究与应用

针对水平井机械找水存在测试周期长的问题,设计了水平井井下流体取样测试方法。该方法克服定向井取样器电缆传输无法下入水平段的难点,研制出水平井井下电控取样器,首次实现水平井段井下流体取样测试。该取样器在地面设定井下控制程序,下入水平井段后按照预设程序由井下微电机带动滑阀启闭取样腔,在正常生产状态下取得地层流体样品,通过化验分析可得各射孔段流体含水、矿化度、水型等资料。现场应用表明,该技术可一趟管柱完成多段压裂水平井取样,大幅度缩短找水测试周期,具有样品准确、测试简便、效率高等特点,为水平井控水增油措施提供可靠依据。     

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对凝析气井在高温高压下取其储层流体称之为ＰＶＴ取样,其目的是通过在室内分析该流体,得到表述储层流体物理和化学性质的参数。在现场中通常不采用井下取样,原因是：井下温度、压力高,作业困难;井筒中自上而下的温度和压力变化,导致凝析油析出,使油气比随井筒变化且规律难循;地面取样安全可靠、施工方便。对如何在地面取ＰＶＴ样作了全面和详细的介绍,包括：取样井的选择;取样前的设备选择;各类取样井的产量调整;取气样的工艺技术要求和注意事项;取液样的工艺技术要求和注意事项;分离器样品的质量检验等。该技术在对塔里木盆地凝析气井地面ＰＶＴ取样时得到广泛的应用,通过ＰＶＴ样品的室内分析,获得油气的摩尔组分、双相偏差系数、流体变化规律、露点压力、压力和体积关系、反凝析液量、反凝析压力、全相图分析等数据与资料,为优化开采方式和制定增产措施,提高油气采收率提供了理论依据。     

伊拉克库尔德A油田原油注氮欠平衡钻井技术

伊拉克库尔德A油田主力产层Bekhme碳酸盐岩储层裂缝发育,经过多年开发,地层压力逐年降低,钻井过程中极易发生钻井液漏失,不但导致机械钻速低,而且造成储层污染而出现单井产量低、含水率高等问题.为此,研究应用了以原油为钻井液、环空注氮气的欠平衡钻井技术,该技术改变了传统的充气方式,氮气由套管头侧出口注入井眼,从尾管悬挂器...     

防流体倒灌的新型泡沫锤研制及其应用

空气锤在油气田研磨性地层提速和高陡地层防斜应用中逐步成熟,但还存在出液地层钻井作业受井底压力的影响而出现输出功率低甚至不工作,以及停止循环时地层液体倒灌气缸而污染空气锤的问题。为此,研制出了同时适应于气体(干气)和雾化泡沫(湿气)钻井介质、具备防止井下流体倒灌的新型泡沫锤。该泡沫锤与空气锤相比,优化了气室结构以保证气体和雾化泡沫钻井介质的输出功率;新增的防倒灌装置在接单根时,依靠泡沫锤阀体与液体当量密度差推动阀体向上运行,可封闭地层流体进入泡沫锤的通道。在松辽盆地徐深气田外围的肇深17井下白垩统泉头组、登娄库组开展了现场试验,泡沫锤在气体介质条件下相比常规钻井机械钻速提高6.5倍,相比气体牙轮钻井提高1倍;在泡沫介质条件下相比常规钻井机械钻速提高2倍且钻进过程未发生井底流体倒灌现象。试验结果表明,所研制的泡沫锤在气体介质条件下相比空气锤输出功率未降低且具备了适应雾化泡沫钻井介质和防井下流体倒灌的能力。     

Numerical analysis of the effects of downhole dynamic conditions on formation testing while drilling

Formation testing while drilling is an innovative technique that is replacing conventional pressure testing in which the fluid sampling is conducted in a relatively short time following the drilling. At this time, mud invasion has just started, mudcake has not formed entirely and the formation pressure is not stable. Therefore, it is important to study the influence of the downhole dynamic environment on pressure testing and fluid sampling. This paper applies an oil-water two phase finite element model to study the influence of mudcake quality and mud filtrate invasion on supercharge pressure, pretest and sampling in the reservoirs of different permeability. However, the study is only for the cases with water based mud in the wellbore. The results illustrate that the mudcake quality has a significant influence on the supercharge pressure and fluid sampling, while the level of mud filtrate invasion has a strong impact on pressure testing and sampling. In addition, in-situ formation pressure testing is more difficult in low permeability reservoirs as the mud filtrate invasion is deeper and therefore degrades the quality of fluid sampling. Finally, a field example from an oil field on the Alaskan North Slope is presented to validate the numerical studies of the effects of downhole dynamic conditions on formation testing while drilling.     

大陆科学深钻井下参数测试系统研究

大陆科学钻探是获取地球深部物质信息最直接的方法,是地球科学发展的基础,通过在大陆科学深钻井中的连续取心和测试,研究地球固体圈层的组成与结构、地下生物圈与水圈的演变过程。结合大陆科学钻探预研项目,对井下仪器设计的技术难点进行了研究,分析了科钻深井的井斜角、井内温度和压力等参数的测试环境和进行参数测试的重要性;运用随钻测量方法和井底贮存信息、地表回放的测试方案,完成了首轮仪器的原理设计、结构设计和电路软硬件设计,并制造了DPMA - 1型前期样机。现场试验表明,该井下测试系统能适应井底高温、高压、振动等恶劣条件,可获取钻井轨迹的连续参数。该仪器在检测井斜的同时,还可监视钻井液温度、压力的变化,由此判断井底机具的工况、钻井液循环时的沿程阻力等。由于实现了随钻检测,无需为测斜而停钻,大幅度地减少了辅助作业时间。     

国外随钻地层压力测量系统及其应用

近几年,国外公司开发了自己的随钻地层压力测试工具,可提供实时地层压力数据,作业者可以据此确定压力梯度和流体界面以及实时调整钻井液密度和有效循环密度以优化钻井,有效提高机械钻速,保证井下作业安全。国内在该方面起步较晚,目前还没有研制出真正的随钻地层压力测试工具。详细介绍了最具代表性的国外随钻地层压力测量工具的基本结构、工作原理及现场应用与试验情况,包括Schlumberger公司的Stetho Scope系统、Halliburton公司的Geo-Tap系统及Baker Hughes公司(Inteq)的TesTrak系统,指出国内必须在跟踪研究国外随钻测量技术发展的基础上,开展具有自主知识产权的随钻压力测量工具的研制,以提高我国石油工程技术水平,缩小与国外先进技术水平的差距。     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

超高温地热井泡沫钻井井筒压力剖面计算方法

肯尼亚OLKARI地区地热井地层温度高达350 ℃,主要采用泡沫钻井,然而其低压和超高温的特点可能造成泡沫流体相态变化,目前尚没有针对相变条件下泡沫钻井井筒压力剖面的计算方法。为此,利用流体高压物性分析仪,绘制出泡沫钻井液“p - T"相图,并指出了钻井液相态变化的规律。进而应用现有的欠平衡钻井流体流动模型,建立了一套适应相变的钻井工况参数计算模型。最后,利用OLKARI地区某地热井的温度、压力资料,计算了该口井的流体流动参数,得到了该井井筒中的泡沫相态分布规律。通过井筒内流体压力的计算,可以更准确地了解工作液的工作状态,为预防井下复杂事故的发生提供了理论依据。     

气体钻井随钻安全风险识别与监控

气体钻井对地质条件有较为苛刻的要求,地层失稳、产水、钻具失效以及井下燃爆等均有可能导致气体钻井失败,因此随钻井下风险识别及监测对于保障气体钻井安全具有重要意义。为此,提出将理论分析和现场案例相结合,总结气体钻井过程中井壁失稳、产水、产气、井下燃爆、钻柱失效等主要风险发生时的工况参数表征,建立风险发生与对应工况参数变化的关系模型,开发自动化分析平台对工况参数变化进行分析,以判断发生的风险类型。基于已有的地面监测技术,研发了地面—井下参数监测系统,用测量短接实时监测井下温度、压力、湿度以及钻具振动等参数,并通过中继短接传输到地面,可以更快速、准确地获知井下各项参数的变化情况。将关系模型、分析平台以及监测系统相结合,形成了气体钻井随钻安全风险辨识方法。在新疆塔里木盆地开展的现场试验结果表明,该方法能够快速反映出气体钻井各项参数的变化情况,准确判断井下发生的风险类型,可有效降低气体钻井安全风险,提高气体钻井效率。