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ZS区块提速提效钻完井技术优化与实践
沈宝明, 常雷, 杨丽晶, 潘荣山, 刘美玲, 赵英楠
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ZS区块天然气储层岩性为流纹岩、凝灰岩、火山角砾岩,具有高硬度、高研磨性、强非均质性,裂缝发育,富含酸性流体等特性。邻井存在平均机械钻速较低至1.49 m/h,平均钻井周期长达137.12 d,易发生井漏,套管腐蚀等问题,并且后期增产作业及开采过程中,水泥环密封失效,导致井口带压。通过“一趟钻”技术优化井身结构,优选与地层配伍性好的非平面齿钻头,优选油包水钻井液体系,根据储层特征优化完井方式,分析CO2腐蚀影响因素选择套管,采用自修复水泥浆技术预防井口带压,实现平均钻井周期缩短至69.82 d,三开平均机械钻速3.11 m/h,较邻井提高108.5%,钻井过程中无井漏、井塌等复杂情况,固井后无环空带压问题。
基于瞬态模拟的柱塞排采工艺参数优化方法
黄伟明, 王景芹, 张楠, 安志波, 王清铎
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目前气井柱塞排水采气参数设计主要采用经验计算法,对气液在井筒及地层流动状态的简化处理会导致柱塞运行周期制度不合理,限制气井产量发挥。考虑井筒气液流动状态对柱塞运动特征的动态影响,采用瞬态多相流计算方法建立柱塞动态模拟模型。针对常规柱塞优化方法采用静态IPR描述地层产能,在模型中引入近井地层动态描述功能,实现对柱塞运动特征的准确模拟;基于不同柱塞运行周期制度下累计产气量模拟结果,采用基于最小二乘法的最优化方法实现柱塞运行制度的最优化。经大庆油田现场气井试验,利用方法优化后提高日产量0.94×104 m3/d,累计产气量实际值与预测计算值的误差为9.5%。研究结果表明,通过瞬态计算模型与最优化方法相结合,能够确定合理的柱塞运行周期制度,对于提高柱塞排采工艺的应用效果具有指导意义。
抽油机井可环空测试井筒防喷技术
刘崇江, 姚飞, 宋兴良, 刘钰川, 王鹏程, 张平安
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为了解决抽油机井检泵作业过程中井液喷出污染环境的问题,满足生产时不动管柱过环空测试的需求,开展了可环空测试井筒防喷技术研究。通过研制Y445封隔器、阀芯式井下开关等核心工具,与抽油泵、捅杆形成防喷工艺管柱。生产时,阀芯式井下开关开启,最小内通径Ø36 mm,为测试仪器起下提供了中心通道;检泵作业时,下放泵抽管柱时关闭阀芯式井下开关以实现井筒防喷。利用有限元模拟分析了0~25 MPa不同套压下工艺管柱的密封性能和锚定性能,最高防喷压力28.4 MPa,防上顶力不小于422 kN。室内实验结果表明,工艺管柱在25 MPa套压下安全可靠。该技术在大庆油田现场试验了5口井,二次检泵作业2口井,施工全程井口无溢流,过环空产出剖面测试仪器通过顺畅、无卡阻,实现了抽油机井不压井检泵作业和不动管柱过环空测试。
大庆油田致密油平台三维水平井钻柱摩阻分析
邵帅
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平台水平井是大庆油田致密油开发的主要形式,平台布井的方式导致部分水平井轨道出现三维井段。钻井施工中三维水平井较二维水平井钻柱摩阻更大,限制着水平井的延伸极限。在软杆理论模型的基础上,通过分析三维井段钻柱与井壁的接触形式,给出钻柱挫动的计算模型,采用Landmark软件模拟与实际施工情况相结合的方法进行了验证。模拟结果表明,三维井段钻柱与井壁的接触面积大于二维井段、扭方位时的井斜角大小与钻柱摩阻正相关、三维水平井整体摩阻系数达到0.4以上。钻井设计和施工过程中应根据三维井段钻柱摩阻规律,优化设计水平井轨道和井身结构、合理分配钻具组合中加重钻杆位置、提高钻井液润滑性、采用降摩减阻工具等方式降低钻柱摩阻,提高平台水平井的延伸长度,以保证致密油平台的高效开发。
大庆油田采油工程降本增效设计与实践
冯立, 张学婧, 蒋国斌, 金东明, 张华春, 马蔚东, 刘文苹
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大庆油田进入特高含水期,油田呈现出剩余油高度分散、低效无效水循环严重、开发储层条件变差等问题。作为油田开发的重要组成部分,采油工程相应也面临着单井产量低、能耗高、投资成本高等难题。为了提高采油工程整体经济效益,以降本增效为目标,通过设计思路和优化方法创新,研究形成了基于相控建模的压裂工艺优化、抽油机系统能耗预测方法和节能优选优化技术、抽油机井提高系统效率优化设计方法、老井措施工艺优化设计方法等组成的一系列采油工程优化设计方法。“十三五”期间,采油工程通过降本增效设计累计新建成产能约500万t,减少投资约9亿元,老井措施增油近400万t,系统效率提高2.2个百分点,在井数增加的情况下,能耗降低15.6%。
油水井井筒数字化、智能化构建分析
张激扬, 欧海晨, 师国臣, 王龙, 刘仁勇, 高文峰
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油田开发过程中,油藏层间、平面矛盾加剧,注采动态调整频率加快、剩余油挖潜难度加大等问题亟待解决,提升测调效率和建立动态数据库是为有效手段,即为油藏数字化、智能化的雏形。其中,油水井井筒数字化、智能化作为智慧油田发展的关键一环,一方面为油藏工程提供实时、准确的油层动静态数据,为地面工程提供流体的实时状态,满足数字化开发需求;另一方面能够根据数据库自动、智能改变油层状况,实现动态调整,满足开发动态调整需求。围绕高精度传感器、有线/无线通信、信号处理等现代科学技术,对大庆油田智能油水井井下工具功能、原理及核心技术进行归纳剖析,形成油水井数字化井筒技术的现状论述,结合油水井井筒结构设计、生产参数获取等生产需求,提出1种油水井井筒数智化构建设想和发展雏形,为未来行业形成完整、全面的井筒构建理论提供指导。
大庆油田采油工程主体技术现状及展望
蔡萌
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随着大庆油田60多年的高效勘探开发,采油工程技术不断发展完善,满足了油田不同开发阶段的生产需求,但随着油田进入“后油藏、非常规”勘探开发阶段,智能化、新能源等新技术飞速发展,采油工程面临着前所未有的机遇与挑战。围绕大庆油田的开发历程,系统梳理了60多年来采油工程在快速上产、5 000万 t不同时期稳产、4 000万 t稳产和高质量发展等不同开发阶段形成的技术系列,概述了长垣水驱、三次采油、外围油田、人工举升、修井及清洁化作业等领域目前的采油工程主体技术的发展现状,以推动采油工程技术系统全面布局,核心技术、“卡脖子”技术全面突破为发展目标,探索并展望了未来采油工程技术发展的总体思路及发展方向展望。
新型井下轴流式入口旋流器分析及优选
蔡萌, 王羕, 孙春龙, 宋阳, 周广玲, 杜伟山
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在国内陆地油田井下油水分离同井注采技术应用中,常规井下旋流器由于径向尺寸较大而经常受到限制,影响分离效率。为此,研发了2种新型井下轴流式入口旋流器,在降低旋流器径向尺寸的基础上,提高旋流器的分离性能。在明确新型轴流式旋流器结构特点、分离机理后,通过数值模拟分析,通过油相体积分布云图阐明不同结构旋流器在油相分布特点,指出循环流对旋流器分离性能的影响。研究速度矢量变化特点,掌握轴流式入口结构的作用及流体分布规律,利用压力降曲线,明确能耗、压力损失的关系。模拟分析结果表明,导流叶片轴流式旋流器切向速度差值为1.2 m/s、轴向速度差值1.5 m/s,溢流压力仅为0.02 MPa,分离效率高、能耗低,为特高含水区块的经济性开发提供技术支持。
大庆地热能U型先导试验井钻井设计
潘荣山, 李继丰, 李童, 王影, 王敬岩, 刘美玲
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地热能是1种绿色低碳、可循环利用、可再生的能源,大庆油田X区地温梯度高,平均4.3 ℃/100 m,3 000 m埋深地层温度120~135 ℃,深层无油气干扰,满足地热能试验区开发建设的基本条件。为实现大庆油田燃煤锅炉房地热能源清洁替代,针对X区上部地层成岩性差,胶结疏松;下部葡萄花油层、扶杨油层已注水开发,地层压力较大且均为含气层的施工难点,以先导试验井X1-1及X1-H1井为例,从井身结构、钻具组合、钻井液体系、固井技术等方面进行设计优化,满足地热井钻井需要,完善了中深层地热能勘探开发的技术体系。
大庆油田缆控智能分注技术工艺优化
金振东, 佟音, 王凤山, 高光磊, 李井慧, 王洁春
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缆控智能分注工艺实现了井下参数的连续监测和实时测调,为油藏分析提供充足数据,但由于井下工具涉及多学科应用且工艺复杂,前期现场试验过程中发现,缆控智能分注井运行2年以上井数占比仅为51.9%,无法满足规模应用需求。通过对前期试验井进行故障分析,找到影响工艺可靠性的关键因素,针对主要问题对缆控智能配水器流量控制阀、电缆密封连接工艺以及过电缆封隔器洗井凡尔结构进行了改进和优化;实现了缆控智能配水器流量控制阀10 MPa压差下顺利开关,漏失量小于1 m3/d;电缆与缆控智能配水器连接密封可靠,电缆可从过电缆封隔器上、下接头顺利穿过。工艺技术优化与完善后截至2022年4月,现场试验223口井,运行2年以上井数占比由原来的56.1%提高到91.9%。优化后的缆控智能分注工艺,可靠性得到提升,为该技术在油田开展规模化应用奠定基础。
抽油机智能运行控制系统
孙延安, 李强, 雷宇, 钱坤, 王新民, 郑东志
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目前国内油田经过多年的开发,很多采油井产液量逐年下降,中低产井供液不足的现象越来越严重。油井供采不平衡的问题,是机采井耗能大、效率低的主要原因。从解决供采关系的核心问题出发,研发基于电器控制器件和数字化技术的新型抽油机智能运行控制系统,在不引入高成本传感器和不进行复杂现场改造的情况下,根据采集的抽油机电参数据特征自动调控抽油机生产参数,实时保持油井在合理流压下生产,发挥油井最大产能,提升机采系统的系统效率。现场试验11口井,通过应用抽油机智能运行控制系统,平均液面深度上升36 m,平均日产液量提高2.22 t,系统效率提高2个百分点。该系统提高了机采系统智能化水平、节约能源消耗、减少维护工作量,对提升信息化管理水平、降低机采系统运行成本具有重要的意义。
大庆油田Ø100 mm套损井精细压裂工艺技术
黄有泉, 王金友, 张宏岩, 程新颖, 毛庆波, 张春辉
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油田开发过程中出现的套损井,其控制的剩余油需要精细分层压裂挖潜,但是套损井井径局部缩小,常规细分压裂工艺无法实施。研发了Ø95 mm小直径封隔器,优选胶筒胶料增强剂、优化帘线组合,钢体结合盐浴淬火热处理工艺,整体提高封隔器承压与耐疲劳性能。同时研制了小直径导压喷砂器,喷砂口采用斜截面多孔结构设计,减轻了磨蚀。设计了油管防喷阀,创新设计了重复开关和密封机构。通过室内与现场评价试验,套损井精细分层压裂工艺管柱整体达到了耐温120 ℃、承压70 MPa,单套喷砂器加砂量230 m3,单趟管柱细分压裂11段,可满足Ø100 mm以上井径套损井压裂,在大庆油田累计应用109口井,工艺成功率99.1%,压后单井平均日增油5 t/d以上,对于老油田开发后期套损区块剩余油精细挖潜、注采井网完善起到了积极作用,同时该工艺也可拓展至相同井径的小套管井精细分层压裂。
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平顶山盐矿老腔改建储气库可行性评价
周冬林, 王文权, 王立东, 赵明千, 王璐, 许彬
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摘要(1)
摘要:
利用盐矿老腔改建储气库能够有效加快盐穴储气库投产速度并降低投资成本,将盐矿老腔改建为储气库已经成为储气库发展的新趋势。平顶山地下盐矿老腔空间资源丰富,经过较长时间的开采,地下已经形成巨大的空腔体积,评价该地区盐矿老腔的可用性对于平顶山盐矿盐穴储气库建设具有重要意义。通过分析盐矿老腔区域地质资料、生产资料和声呐检测资料,从老腔形态、盖层密封性、安全矿柱宽度、腔体稳定性、有效体积和改造经济性等方面,评价了盐矿老腔改造的可行性。结果表明,平顶山地区老腔埋深适宜,盖层密封性好,腔体有效体积大部分都在10×104 m3以上,与钻新井造腔相比具有较好的改造经济性。数值模拟表明,在0.007~0.015 MPa/m的运行压力梯度下老腔的稳定性较好,符合腔体安全运行要求,但部分腔体间存在井距较小的问题,为保障矿柱宽度,应选择井距大于160 m的老腔改造利用。研究认为该地区老腔利用条件整体较好,具有良好的改造利用前景,应进一步开展后续详细评价工作,以期尽快实现改造利用。
深水气井生产过程中的井筒结垢实验规律
刘文远, 胡瑾秋, 姚天福, 欧阳铁兵, 李相方
当前状态:  doi: 10.13639/j.odpt.2020.03.021
摘要(3) HTML全文(759) PDF 1629KB(2730)
摘要:
海上气井具有深度大、除垢操作复杂、作业成本高等特点,深水气井井筒内结垢的预测与防治具有实际意义。 采用室内实验和理论计算相结合的方法, 对南海气田的4口深水气井生产过程中的井筒结垢风险进行了评价,预测了生产过程中的井筒结垢速率及气井井筒内的结垢位置,并分析了结垢特点及规律。 研究结果表明,地层水组成决定了气井的结垢类型,结垢速率主要取决于表面附着期过后较稳定的垢物附着速率;深水气井生产过程中不同井深处的结垢差异性主要取决于井筒沿程的温度分布,井筒中下部和高产气量及高水气比是防垢重点;相比陆上气井,深水气井受井筒结垢的影响更大,采取及时的防垢手段避免垢物生成或将垢物沉积量控制在容许范围内对维持深水气井的高效安全生产意义重大。
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2022 年 1 期封面
2022, 44(1).  
摘要(0) PDF 18850KB(63)
摘要:
2022 年 1 期目录
2022, 44(1): 1-4.  
摘要(0) HTML全文(31) PDF 1449KB(61)
摘要:
钻井完井
深层页岩气水平井钻进中井筒-地层瞬态传热模型
吴鹏程, 钟成旭, 严俊涛, 万秀梅, 陈烨, 杨谋
2022, 44(1): 1-8.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.001
摘要(0) HTML全文(55) PDF 1753KB(77)
摘要:
目前深层页岩气井常用的旋转导向工具服役环境温度为135 ℃,准确预测深层页岩气水平井钻进中循环温度对延长井下测量工具使用寿命与有效延伸水平段长度非常重要。基于能量守恒原理,考虑井筒-地层各控制区域——钻柱内流体、钻柱壁、环空流体及近井壁地层在径向与轴向传热机理,建立了井筒-地层瞬态传热模型,应用全隐式有限差分法对数学模型求解,分析了各敏感因素对井筒温度的影响。研究表明:页岩气水平井流体循环初期环空流体温度高于原始地层温度;增加循环时间、流体比热容与密度、降低入口温度可以降低井底温度;排量过高引起摩阻生热,使得井筒温度非降反升;通过地面降温装置降低入口温度能抵消水平段延伸产生的热量,增加水平段钻进距离;结合Y101H26-1井数据,当入口温度为35、65 ℃,对应钻进井深分别为5 650、5 250 m时,不超过旋转导向工具服役环境温度,计算误差在3%以内。该研究成果可避免井筒降温技术应用的盲目性和低效性。
砂砾岩电阻率与岩石力学参数相关性研究
闫伟, 孟祥龙, 冯永存, 蒋庆平, 赵源, 蔡文军, 鲜成钢
2022, 44(1): 9-14.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.002
摘要(0) HTML全文(42) PDF 5853KB(63)
摘要:
为研究电阻率与岩石力学参数之间的相关关系,以准噶尔盆地西北缘某区块致密砂砾岩储层为研究对象,在岩石波速与力学参数之间具有确定关系的基础上,对比了常规测井资料中3条电阻率曲线与声波时差的相关性,提出了基于原状地层电阻率的砂砾岩储层岩石力学参数计算模型。研究结果表明:电阻率与声波时差的相关性较好,钻井液的侵入会影响二者的相关性,适宜采用原状地层电阻率预测岩石的力学参数;采用新模型得到的全井段岩石力学参数预测结果均方差和平均相对误差均小于法斯特公式和对数模型,特别是在纯砂砾岩段,采用新模型得到的预测结果误差比法斯特模型降低了50%以上,拟合效果显著提升。应用实例表明,采用新模型与采用声波时差及密度获得的岩石力学参数进行对比,误差小于10%。研究表明该模型能够在无声波测井条件下为致密砂砾岩储层岩石力学参数评估提供参考。
巴彦河套新区深井钻完井关键技术
闫睿昶, 陈新勇, 汝大军, 汤继华, 吴永超, 虞海法, 谭天宇
2022, 44(1): 15-19.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.003
摘要(0) HTML全文(40) PDF 1327KB(22)
摘要:
为了解决巴彦河套新区井深4 500 m以上深部地层井眼轨迹控制难度大、井壁易垮塌掉块、井眼扩大率大、钻井完井过程中频繁遇阻卡、长封固段固井质量难以保证等技术难题,在钻井完井技术难点分析的基础上,优化了井身结构、井眼轨道与井眼轨迹控制方法,制定了钻井提速技术方案,改进了钻井液、固井水泥浆配方及技术措施,形成了巴彦河套新区深井高效钻完井系列技术。现场应用表明:井壁垮塌掉块明显减少,通井划眼时间缩短,钻井、完井周期大幅度缩短,固井质量提升。该研究可为巴彦河套新区安全高效钻井完井提供技术指导。
西非S深水区块裂缝性碳酸盐岩地层控压钻井技术
赵德, 赵维青, 卢先刚, 张钦岳
2022, 44(1): 20-25.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.004
摘要(0) HTML全文(26) PDF 1632KB(11)
摘要:
西非S区块上部泥岩地层钻井压力窗口窄,下部裂缝性碳酸盐岩地层漏失严重、含硫化氢、地质不确定性高,控压钻井技术是应对这些问题比较成熟的技术,但单项控压钻井技术无法同时解决上述问题。根据环空压力动态控制钻井技术可解决泥岩井壁稳定性问题以及加压泥浆帽钻井技术可解决钻井液严重漏失情况下含硫化氢地层井控问题,提出了一种将两项独立控压钻井技术进行组合应用的新技术。从控压装备共用、技术方案转换、施工关键点决策3个方面进行了研究。实例应用表明,该控压钻井组合技术可有效解决同一井内井壁稳定、漏失、井控等多项复杂问题,相比单项控压钻井技术应用效果更好。该研究对该区块及类似地层后续勘探开发作业具有指导意义。
废水基钻井液中固相颗粒电吸附选择性实验
许毓, 刘晓辉, 马滢, 谢水祥, 任雯, 张明栋, 仝坤
2022, 44(1): 31-36.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.006
摘要(0) HTML全文(16) PDF 1304KB(6)
摘要:
废水基钻井液是油气勘探开发主要废物之一,提高再生回用率是钻井弃物处理技术的迫切需要。为了给废钻井液电吸附再生回用工艺技术开发和实验装置升级改造提供可靠依据,利用自制的废水基钻井液动态电吸附实验装置,开展了动态模拟电吸附对废钻井液中固相颗粒选择性去除实验研究,考察了对废钻井液中钻屑颗粒的电吸附效果,并评估了装置的运行稳定性和适用性。研究表明,电化学吸附对膨润土钻井液中的钻屑颗粒具有选择性吸附作用,尤其是对低于30 μm颗粒吸附效果显著,且对膨润土钻井液的流变性、膨润土当量等指标影响不大,有效剔除钻井液中的劣质固相的同时保持了膨润土钻井液的稳定性,提高了钻井液回用性能指标,表明电化学吸附工艺是提高水基钻井废物循环利用和资源化利用率的有效途径。
典型工况下完井管柱伸缩管力学分析及安全性评价
李明飞, 康兵辉, 王桥, 窦益华
2022, 44(1): 37-42.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.007
摘要(0) HTML全文(28) PDF 1468KB(17)
摘要:
为减小深井超深井管柱轴向拉力,降低安全系数,常需要在管柱中配置伸缩管,但在进行管柱强度校核时伸缩管处常会出现安全系数突变,由于对其本体缺少力学分析方法,无法对管柱安全作出准确判断,影响试油完井管柱的安全性。应用有限元分析软件建立伸缩管全尺寸有限元模型,分析了坐封、射孔、压裂、开井、关井工况下和极端工况下伸缩管的载荷及应力,给出了5种典型工况对应的极端工况下的伸缩管最大载荷。依据拉梅公式和强度理论,推导得到在复杂载荷下的伸缩管强度计算方法,求得在典型和极端工况下的伸缩管应力值。结果表明:在深井超深井中,压裂工况下伸缩管应力值最高,是最不利工况;坐封、射孔、开井、关井工况下,伸缩管的安全系数通常在1.35以上。得到了5种典型工况对应的极端工况下伸缩管内外压和轴向力组合,提供了实际施工应避免的载荷组合模板。理论分析无法考虑伸缩管键槽的存在,也无法考虑应力集中的影响,理论分析得到的应力较数值分析低15%左右。建立的典型工况下伸缩管的安全评价方法为伸缩管及其对管柱的安全影响分析提供了理论支持。
油气开采
油气藏型储气库出砂机理及防砂技术现状与发展趋势展望
董长银, 陈琛, 周博, 隋义勇, 王兴, 王金忠
2022, 44(1): 43-55.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.008
摘要(0) HTML全文(32) PDF 3223KB(13)
摘要:
油气藏型储气库的生产特点会加大储层出砂的风险,高效长期的出砂防控是储气库安全运行的重要技术保障。油气藏型储气库的生产工况为长周期高流量注采交替,引发地层压力/应力大小、流体流动方向和气水界面运移的循环交变,并造成其出砂机理与出砂预测相对更加复杂,给高效长期的出砂防控带来严峻挑战。首先系统分析油气藏型储气库生产工况特征及其对储层岩石物性的演变影响机制,分析总结诱发出砂加剧机理及主控因素,并总结目前出砂模拟与预测方法进展。在此基础上,分析总结国内外储气库防砂技术现状。总体而言,目前尚缺乏针对储气库生产特点的成熟防砂技术体系。最后,系统分析了储气库出砂防控技术亟待解决的工程难题和科学问题,并简要展望未来发展趋势,为未来储气库大规模建设中的防砂完井方案研究提供参考借鉴。
水平井产出剖面测试技术现状及发展建议
邸德家, 庞伟, 毛军, 郭肖
2022, 44(1): 56-62.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.009
摘要(0) HTML全文(30) PDF 1102KB(16)
摘要:
水平井产出剖面测试技术作为油气井动态监测的一种重要方法,能够深化地质认识,优化开发方案,提高单井产量,起到油气田开发降本增效的作用。当前水平井产出剖面测试主要有生产测井技术、分布式光纤监测技术及智能示踪剂监测技术,3种技术在测试原理、测试工艺和资料解释方面各不相同,具有不同的适用条件和优缺点。对3种技术的测井仪器现状、光纤传感器种类、智能示踪剂的发展、测试工艺及资料解释方法等进行了回顾和综述,对相关技术的适用性及优缺点进行了比较和分析,并提出了对应的发展建议。通过对水平井产出剖面测试技术现状的梳理及适用性分析,以期为油气井动态监测方法的优选及水平井产出剖面测试技术的进一步研究提供参考。
大斜度高液气比气井连续携液气流速预测方法
刘晓旭, 李旭, 王磊, 谢宝财
2022, 44(1): 63-69.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.010
摘要(0) HTML全文(19) PDF 1394KB(9)
摘要:
南堡油田天然气井液气比高,井型以定向井、大斜度井为主,现有携液液膜模型未充分考虑倾斜角的影响,导致临界携液气流速计算不精确。基于倾斜管环状流液膜厚度分布实验数据,提出了倾斜管底部液膜厚度与垂直管环状流液膜平均厚度之间的关系式,确定了垂直管液膜平均厚度以及界面摩擦因数的经验关系式,建立了大斜度高液气比气井临界携液气流速预测新模型。实验和生产数据表明,模型准确可靠,临界携液气流速平均误差−7.67%。该模型是对现有定向井携液理论的发展和完善,有助于提高气藏大斜度井的管柱设计水平、气井配产水平以及气井投产后的积液诊断能力。
致密储层人工裂缝与天然裂缝夹角对水驱油效果的影响
王晓明, 陈军斌, 孙晨, 柳文欣
2022, 44(1): 70-76.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.013
摘要(0) HTML全文(18) PDF 2169KB(10)
摘要:
为研究人工裂缝与天然裂缝夹角对水驱油效果的影响,考虑重力和裂缝对水驱油效果的影响,建立了非活塞式水驱油油水两相单向渗流模型,利用有限元分析方法,通过产量和含油率定量分析人工裂缝与天然裂缝夹角处于0°~90°时对水驱油效果的影响。研究表明:人工裂缝与天然裂缝夹角越大,油井产量越高,当人工裂缝与天然裂缝夹角为90°时,油井累积产量最高,且油井产量递减速度最小;人工裂缝与天然裂缝夹角增大,扩大了注入水波及基质系统的范围,驱油效果显著,当人工裂缝与天然裂缝夹角为90°时,裂缝系统和基质系统的驱油效果显著优于其他角度的裂缝分布,注入水波及范围最广,剩余油最少,但水驱油效率整体较低。该研究结果有助于认识裂缝分布对于水驱开发效果的影响,并预防水窜的发生。
沧东凹陷孔二段页岩压裂套变原因分析及预防对策
刘学伟, 田福春, 李东平, 杨立永, 阴启武, 余嵚鑫, 闫伟
2022, 44(1): 77-82.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.011
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摘要:
在页岩油藏开采中,多级分段压裂技术是增加页岩油水平井产量的关键技术之一。随着页岩油藏的大规模开发,在水平井多级分簇压裂过程中套管损坏问题频繁出现,极大影响了现场施工效率和经济效益。官东页岩油作业7口水平井有4口发现套变问题,对4口套变井进行了综合梳理后发现,该区域套变问题与固井质量和狗腿度等因素相关性较小,与钻遇断层情况联系紧密。其中GY2井区作业的3口穿过同一断层的水平井有2口发生了套变。结合断层激活理论,分析了压裂作业激活断层的相关因素,并对断层长度、压裂施工压力和断层走向等因素进行了敏感性分析。研究结果表明,GY2井区的GY2-1-2H井作业压力较低,钻遇断点过断层边缘和断层走向与最大主应力夹角较小是该井钻遇断点处未发现套变的主要原因。根据研究结果提出了控制套变的方法,为进一步防止套变发生提供了技术指导和参考经验。
煤层气井分散防固结-定期洗井工艺
罗凯, 刘源, 朱延茗, 赵丹, 尹海亮, 刘新亮
2022, 44(1): 83-88.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.012
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摘要:
针对蜀南煤层气田井筒存在铁盐-煤泥复合垢的问题,开展了室内实验和现场工程相结合的防垢技术研究。通过建立室内实验评价方法,完成了3种有机膦酸和2种聚合物类药剂对煤粉颗粒物的分散性实验和防煤泥固结实验。通过动态光散射及表面Zeta电位测试,分析了药剂对颗粒物粒径分布、Zeta电位的影响,以及影响药剂对煤粉颗粒物分散和防煤泥固结效果的原因。研究结果表明,有机膦酸类药剂中乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMPS)分散性较好,但受高铁盐的影响,防煤泥固结能力较差,不适合本区的结垢防治,而聚合物类药剂更适用于此类复杂水质下的结垢防治。根据药剂特性,在现场施工中实施了分散防固结-定期洗井组合工艺,该方案开展3年以来区块煤层气井结垢速率显著下降,检泵周期延长至1.3~3倍,取得了良好的应用效果。
智能专栏
钻完井大数据特点与应用方案研究
耿黎东
2022, 44(1): 89-96.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.014
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摘要:
大数据技术正逐步成为石油公司提高生产效率、减少非生产时间、降低生产成本的有效途径。为了促进大数据技术在钻完井领域的快速发展和广泛应用,分析了大数据技术在钻完井领域的需求,介绍了大数据在钻完井领域的发展现状,阐述了钻完井大数据的内容和特点,从钻完井大数据技术总体框架和应用场景两个方面设计了基于大数据的钻完井优化应用方案。建议借鉴国外钻完井大数据技术成功经验,建立统一的大数据分析平台,结合钻完井大数据的自身特点,针对具体应用场景部署相关项目,进一步优化钻完井大数据的应用架构和应用场景设计。
基于长短期记忆神经网络的深水钻井工况实时智能判别模型
殷启帅, 杨进, 曹博涵, 龙洋, 陈柯锦, 范梓伊, 贺馨悦
2022, 44(1): 97-104.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.015
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摘要:
深水钻井具有高投入、高风险等特点,其工况实时判别是提高钻井时效、减少复杂事故的基础和前提。传统深水钻井作业中,钻井工况主要通过基于编程方式的物理模型与经验模型进行判别,难以保证时效性和正确率。为此,创新性地将机器学习引入深水钻井工况判别全流程,考虑综合录井数据的长时间序列特征,基于长短期记忆神经网络建立了深水钻井工况实时智能判别机器学习模型。通过对29 856 140行深水综合录井数据预处理,选取钻头深度、井深、大钩高度、钻压、悬重、扭矩、转速、立管压力,共计8个综合录井参数作为输入特征,建立了20隐藏层×70节点的长短期记忆神经网络模型,实现了旋转钻进、滑动钻进、接单根、静止、循环、向下洗井、划眼、向上洗井、倒划眼、起钻、下钻及“其他”,共计12种常见深水钻井工况的实时智能判别,测试集上正确率高达94.09%,满足深水现场作业需求。该模型可实时智能地判别钻井工况,充分验证了长短期记忆神经网络用于钻井工况实时智能判别的可行性与时效性,为钻井时效分析和复杂事故预警提供了机器学习模型基础,并将进一步拓展机器学习在石油工程领域的应用范围。
关于人工智能方法用于钻井机械钻速预测的探讨
石祥超, 王宇鸣, 刘越豪, 陈雁
2022, 44(1): 105-111.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.016
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摘要:
人工智能方法被广泛地用于预测钻井过程中的机械钻速,虽预测精度都能超过80%,但以前的算法大多仅选取一口井或一个开次的数据进行预测和检验,缺乏对邻井或整个区块推广和预测的研究,泛化能力有待检验。针对上述问题,讨论了相关性分析在机械钻速预测中对钻井参数选取的影响以及训练数据选取对人工智能模型泛用能力问题。引入地层参数、钻头参数及钻井参数作为输入参数,选取四川盆地某区块的实际钻井数据进行训练,评价了随机森林、支持向量机、梯度提升树、人工神经网络4种人工智能算法对整个区块机械钻速预测的精度。结果显示,随机森林算法对区块内各单井数据的预测精度能达到90%,对整个区块数据预测的准确度能达到88%,且使用区块数据训练的随机森林模型具有较好的泛化能力,认为该方法能够推广至整个区块,有利于指导该区块的钻井工程技术优化。
渤海中深部地层多源信息一体化压力监测方法
陈波, 和鹏飞, 宋峙潮, 吴旭东, 徐彤, 郑卓
2022, 44(1): 112-116.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.017
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摘要:
地层压力是影响钻井工程安全的关键问题。传统欠压实地层压力监测方法受到人工操作因素、井筒钻具因素影响导致系统误差大、监测结果精度低。通过对历史井数据、随钻获得的测井、录井、钻井数据归纳表达和描述,建立基于历史源的分析过程参数和结果参数库,通过钻头破岩效率分析剔除产生的异常噪点影响,通过气测响应特征分析建立井筒压力关系映射特征,通过井筒动态压力精细刻画,建立了三类关系约束模型,最终建立了多源信息的地质工程一体化压力分析工作流程。2017—2020年在32口井的应用实践表明,该方法预测精度可达94%以上,证明了该技术具有较好的实用性和推广价值。
基于岩屑定量数字化分析的吉木萨尔页岩油储层表征方法
姚树新, 程浩然, 熊钊, 王冠群, 徐东升, 龙威
2022, 44(1): 117-122.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.018
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摘要:
页岩油由于储层异常致密,传统储层表征方法存在取心成本高、岩心测试周期长等问题,并且实验室测量方法对页岩储集空间、微观孔隙结构的精细刻画不足。为此提出了一种基于岩屑定量数字化分析的页岩油储层表征方法,通过对岩屑的扫描电子显微镜(SEM)图片进行基于深度学习的图像识别和分割,刻画出纳米级孔隙结构,再结合J函数分析方法,定量分析页岩油储层最低可动孔隙半径,用以辅助页岩油储层的高效开发。研究选取吉木萨尔芦草沟页岩油储层典型井吉174井岩石碎屑样品为研究对象,得到了该井页岩油储层可动用油的孔隙尺寸下限,同时核磁测井结果也验证了该方法的有效性。
时序示功图驱动的抽油机井结蜡预测及清蜡效果评价
檀朝东, 陈培堯, 杨亚少, 于洋, 宋健, 冯钢, 孙向飞
2022, 44(1): 123-130.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.019
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摘要:
抽油机井结蜡是一个渐变的过程,序列示功图变化可以反映油井结蜡的程度。现场根据经验来预测结蜡程度和确定结蜡井热洗清蜡制度,决策能力低、效果差。应用人工智能技术认识结蜡程度与抽油机井示功图、电机运行参数、井口生产参数的关联关系,开展数据驱动的抽油机井结蜡预测预警方法和热洗效果评价的研究。应用残差卷积神经网络(ResNet)提取结蜡井示功图特征,使用聚类算法确定其结蜡等级,融合提取的示功图图形特征和12项生产参数建立样本集,利用长短时记忆神经网络(LSTM)构建序列到序列网络结构模型对样本集进行训练,建立结蜡等级预测模型,定量预测抽油机井的结蜡等级,并构建了油井清蜡效果评价指数Q。研究结果表明,建立的抽油机井结蜡预测模型和清蜡效果评价指数实现了油井结蜡等级的定量化预测、洗井周期的决策、清蜡效果的有效评价,对精准确定清蜡时机、评价清蜡效果具有较好的指导作用,有效避免了蜡卡躺井,同时延长了油井免洗周期。
验证与确认技术在智能油田信息化建设中的应用
林杨, 单延武, 安创锋, 詹燕民, 邓欣, 杨波, 赵越, 高小永
2022, 44(1): 131-138.   doi: 10.13639/j.odpt.2022.01.020
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摘要:
验证与确认技术(V&V)是保障软件系统质量的关键一招。在智能油田信息化建设中,软件系统质量因保障油田的高效工作而备受关注。传统软件系统开发的维护成本占整个软件开发周期的50%~70%。V&V旨在智能油田信息化建设的软件系统开发的需求阶段修正错误,指数级地降低维护成本中的纠错成本,保障油田的稳定生产。基于此,首次提出一种将V&V技术应用于智能油田信息化建设的方法,为国际、国内针对智能油田软件系统开发指导规范提供了新思路。主要研究了智能油田信息化建设所覆盖的业务部门和智能部门及油水井等智能化应用等工作紧密相关的V&V,提出了智能油田信息化建设中设计、测试及V&V过程的文档要求,更进一步制定了V&V工作流程,使该流程在实际项目开展时不断验证、固化。同时所提V&V揭示了智能油田软件开发周期活动中潜在的风险因素,推进了过程实施、风险控制及协助设计团队设计方法的改进,提高了软件系统的质量。验证与确认技术用于智能油田信息化建设的方法,对油田生产智能化发展具有深远的借鉴和指导意义。