E-mail Alert2013年 35卷 第6期
2013, 35(6): 1-4.
摘要:
为了更真实地模拟套管在内压下的破裂过程及影响因素，基于弹塑性大变形理论，建立套管三维有限元模型，对偏磨套管的破裂问题进行了研究。结合实验数据，提出了新的判断套管破裂的强度准则，给出了“月牙形”模型中偏磨率和“偏心筒”模型中偏心率的关系，并讨论了偏磨半径和偏磨率对偏磨套管破裂强度的影响。结果显示，套管内壁应力达到极限强度作为套管破裂的强度准则较为准确；偏磨半径对套管破裂强度影响较小；破裂压力随偏磨率的增加近似呈线性下降。研究结果可为套管柱设计提供理论支持。
为了更真实地模拟套管在内压下的破裂过程及影响因素，基于弹塑性大变形理论，建立套管三维有限元模型，对偏磨套管的破裂问题进行了研究。结合实验数据，提出了新的判断套管破裂的强度准则，给出了“月牙形”模型中偏磨率和“偏心筒”模型中偏心率的关系，并讨论了偏磨半径和偏磨率对偏磨套管破裂强度的影响。结果显示，套管内壁应力达到极限强度作为套管破裂的强度准则较为准确；偏磨半径对套管破裂强度影响较小；破裂压力随偏磨率的增加近似呈线性下降。研究结果可为套管柱设计提供理论支持。
2013, 35(6): 5-8.
摘要:
钻杆是石油天然气勘探开发过程中的重要结构件，其服役环境恶劣，易发生失效。基于弹塑性力学中的形变理论建立了纯扭矩作用下钻杆抗扭强度计算的力学模型，根据该模型可以计算钻杆在弹塑性阶段的扭矩。同时，用G105实物钻杆分别进行了轴向载荷下的抗拉测试和纯扭矩下的抗扭测试，抗拉实验得到了钻杆的屈服强度和抗拉强度及断裂时的轴向载荷，抗扭实验得到了钻杆的弹性和塑性极限扭矩。抗扭实验结果和模型的计算结果一致。研究结果为钻柱疲劳、断裂失效机理的进一步研究提供了理论依据，为钻柱强度设计提供了新思路。
钻杆是石油天然气勘探开发过程中的重要结构件，其服役环境恶劣，易发生失效。基于弹塑性力学中的形变理论建立了纯扭矩作用下钻杆抗扭强度计算的力学模型，根据该模型可以计算钻杆在弹塑性阶段的扭矩。同时，用G105实物钻杆分别进行了轴向载荷下的抗拉测试和纯扭矩下的抗扭测试，抗拉实验得到了钻杆的屈服强度和抗拉强度及断裂时的轴向载荷，抗扭实验得到了钻杆的弹性和塑性极限扭矩。抗扭实验结果和模型的计算结果一致。研究结果为钻柱疲劳、断裂失效机理的进一步研究提供了理论依据，为钻柱强度设计提供了新思路。
2013, 35(6): 9-14.
摘要:
随着深井、超深井和大位移井技术的发展，螺杆动力钻具（PDM）的使用越来越普遍，围绕着螺杆动力钻具压耗的计算也越来越受到钻井工作者的重视。通过对已有螺杆钻具压耗计算方法的归纳和总结，将螺杆钻具压耗计算方法分为一般法与模型法两大类，并对其进行了详细的分析比较。同时，优选罗伯逊—斯蒂夫钻井液流变模式，详细推导了圆筒模型中螺杆钻具压耗的计算方法。最后，完善了模型法中复杂模型法的螺杆钻具压耗推导过程。结果表明，当对螺杆钻具压耗计算精确度要求较高时，可选用模型法里的复杂模型方法来计算。
随着深井、超深井和大位移井技术的发展，螺杆动力钻具（PDM）的使用越来越普遍，围绕着螺杆动力钻具压耗的计算也越来越受到钻井工作者的重视。通过对已有螺杆钻具压耗计算方法的归纳和总结，将螺杆钻具压耗计算方法分为一般法与模型法两大类，并对其进行了详细的分析比较。同时，优选罗伯逊—斯蒂夫钻井液流变模式，详细推导了圆筒模型中螺杆钻具压耗的计算方法。最后，完善了模型法中复杂模型法的螺杆钻具压耗推导过程。结果表明，当对螺杆钻具压耗计算精确度要求较高时，可选用模型法里的复杂模型方法来计算。
2013, 35(6): 15-18.
摘要:
连续油管在每次起下作业中经历多次弯曲—拉直塑性变形，低周疲劳失效事故时有发生。依据连续油管工作状态，设计了专用的连续油管疲劳寿命装置和试件。对?60.325 mm连续油管进行了疲劳寿命实验，得到了不同循环次数下连续油管椭圆度、壁厚变化值，基于数学回归方法拟合出椭圆度及壁厚随循环次数计算公式，给出了低周疲劳寿命公式。研究结果表明，连续油管的疲劳寿命符合率达到90%，因此，采用新的计算方法能够为工程连续油管失效预测及控制提供理论依据。
连续油管在每次起下作业中经历多次弯曲—拉直塑性变形，低周疲劳失效事故时有发生。依据连续油管工作状态，设计了专用的连续油管疲劳寿命装置和试件。对?60.325 mm连续油管进行了疲劳寿命实验，得到了不同循环次数下连续油管椭圆度、壁厚变化值，基于数学回归方法拟合出椭圆度及壁厚随循环次数计算公式，给出了低周疲劳寿命公式。研究结果表明，连续油管的疲劳寿命符合率达到90%，因此，采用新的计算方法能够为工程连续油管失效预测及控制提供理论依据。
2013, 35(6): 19-23.
摘要:
气体钻井技术由于其具有保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优势而被广泛应用。但在实际钻井过程中暴露出一定程度的井斜不易控制问题制约着此技术的发展。为探讨塔式钻具组合对气体钻井井斜的影响，基于塔式钻具组合在钻井时的力学受力分析，建立了塔式钻具组合在气体钻井条件下的有限元静力学模型，并通过理论计算验证了其正确性。结合川西某气井实际钻井资料，进行了塔式钻具组合的防斜效果研究，探讨了井斜效果影响因素，表明其降斜能力随着井斜角和钻压的变化而变化，使用空气锤的塔式钻具组合比使用牙轮钻头的组合有更大的降斜防斜能力，为塔式钻具组合在气体钻井中的井斜控制研究和现场施工提供了理论指导。
气体钻井技术由于其具有保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优势而被广泛应用。但在实际钻井过程中暴露出一定程度的井斜不易控制问题制约着此技术的发展。为探讨塔式钻具组合对气体钻井井斜的影响，基于塔式钻具组合在钻井时的力学受力分析，建立了塔式钻具组合在气体钻井条件下的有限元静力学模型，并通过理论计算验证了其正确性。结合川西某气井实际钻井资料，进行了塔式钻具组合的防斜效果研究，探讨了井斜效果影响因素，表明其降斜能力随着井斜角和钻压的变化而变化，使用空气锤的塔式钻具组合比使用牙轮钻头的组合有更大的降斜防斜能力，为塔式钻具组合在气体钻井中的井斜控制研究和现场施工提供了理论指导。
2013, 35(6): 24-28.
摘要:
水平段的水平度和上下2口井水平段的平行度是SAGD双水平井钻井的两项关键指标，为了控制这两项指标，必须对入靶点处井斜及井眼方向进行有效的控制，否则将会增大水平段轨迹控制难度和工作量，给施工带来不利影响，并且影响原油采收率。在理论推导入靶控制平均造斜率范围的基础上，分析了入靶控制的影响因素：造斜率、方位及磁干扰，提出了SAGD平行水平井入靶井斜角确定原则及对轨迹控制出现各种情况的处理方法。理论分析和实践表明，实钻轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持井斜角适当超前，更有利于水平井的着陆。研究结果对SAGD双水平井入靶轨迹控制技术具有重要参考作用，对今后采用SAGD双水平井方式大规模开发稠油油藏具有指导意义。
水平段的水平度和上下2口井水平段的平行度是SAGD双水平井钻井的两项关键指标，为了控制这两项指标，必须对入靶点处井斜及井眼方向进行有效的控制，否则将会增大水平段轨迹控制难度和工作量，给施工带来不利影响，并且影响原油采收率。在理论推导入靶控制平均造斜率范围的基础上，分析了入靶控制的影响因素：造斜率、方位及磁干扰，提出了SAGD平行水平井入靶井斜角确定原则及对轨迹控制出现各种情况的处理方法。理论分析和实践表明，实钻轨迹点的位置接近或少量滞后于设计轨道，并保持井斜角适当超前，更有利于水平井的着陆。研究结果对SAGD双水平井入靶轨迹控制技术具有重要参考作用，对今后采用SAGD双水平井方式大规模开发稠油油藏具有指导意义。
2013, 35(6): 29-31.
摘要:
准噶尔盆地阜东地区地质条件复杂，中上部地层泥岩发育，井壁稳定性差，下部地层存在异常高压，岩石均质性差、夹层多，造成井身结构优化和钻头选型困难、井下复杂时率高、机械钻速低、钻井周期长等钻井难题。为此，开展了地层压力系统分析和岩石力学特性参数评价、井身结构优化、个性化PDC钻头优选以及钻井液体系优选等方面的研究和应用，取得了显著的效果，平均机械钻速提高了30.4%，井下复杂时率降低至0.35%，钻井周期缩短了10.5 d，实现了多口井不下技术套管钻井，大幅度降低了钻井成本。该探区优快高效钻井配套技术的成功应用，对加快阜东地区油气勘探进程具有十分重要意义。
准噶尔盆地阜东地区地质条件复杂，中上部地层泥岩发育，井壁稳定性差，下部地层存在异常高压，岩石均质性差、夹层多，造成井身结构优化和钻头选型困难、井下复杂时率高、机械钻速低、钻井周期长等钻井难题。为此，开展了地层压力系统分析和岩石力学特性参数评价、井身结构优化、个性化PDC钻头优选以及钻井液体系优选等方面的研究和应用，取得了显著的效果，平均机械钻速提高了30.4%，井下复杂时率降低至0.35%，钻井周期缩短了10.5 d，实现了多口井不下技术套管钻井，大幅度降低了钻井成本。该探区优快高效钻井配套技术的成功应用，对加快阜东地区油气勘探进程具有十分重要意义。
2013, 35(6): 32-35.
摘要:
为研究水基绒囊钻井液当量静态密度随井深变化规律，以绒囊钻井液PVT实验数据为样本，建立了反映绒囊钻井液压力、温度和密度关系的BP神经网络。以BP神经网络为基础，建立与压力和温度相关的井深与绒囊钻井液井下静态当量密度预测模型。模型计算结果相比多元回归预测结果，与PVT实测数据相对误差更小，与磨80-C1井现场测定的0~2 500 m钻井液静态当量密度结果更吻合。用建立的BP神经网络模型预测磨80-C1井所在的磨溪地区绒囊钻井液2 500~6 000 m的静态当量密度，发现绒囊钻井液随井深增加密度逐渐减小，表明绒囊未在高温高压下被压缩成连续相，随井深增加，温度使气囊膨胀作用比压力压缩作用更明显，间接证明了绒囊结构抗压缩能力强的同时，也表明温度加强了绒囊封堵作用。同时，BP神经网络应用于预测钻井液井下静态当量密度，为井下密度预测提供了一种新的数学处理方法。
为研究水基绒囊钻井液当量静态密度随井深变化规律，以绒囊钻井液PVT实验数据为样本，建立了反映绒囊钻井液压力、温度和密度关系的BP神经网络。以BP神经网络为基础，建立与压力和温度相关的井深与绒囊钻井液井下静态当量密度预测模型。模型计算结果相比多元回归预测结果，与PVT实测数据相对误差更小，与磨80-C1井现场测定的0~2 500 m钻井液静态当量密度结果更吻合。用建立的BP神经网络模型预测磨80-C1井所在的磨溪地区绒囊钻井液2 500~6 000 m的静态当量密度，发现绒囊钻井液随井深增加密度逐渐减小，表明绒囊未在高温高压下被压缩成连续相，随井深增加，温度使气囊膨胀作用比压力压缩作用更明显，间接证明了绒囊结构抗压缩能力强的同时，也表明温度加强了绒囊封堵作用。同时，BP神经网络应用于预测钻井液井下静态当量密度，为井下密度预测提供了一种新的数学处理方法。
2013, 35(6): 36-39.
摘要:
油基钻井液完钻井井壁及套管壁上附着的油浆、油膜会影响固井界面的胶结性能。为了改善水泥环与环空界面的亲合性，提高界面胶结强度，研发了BCS-020L冲洗液体系。实验结果表明，BCS-020L冲洗液与钻井液、隔离液均有较好的相容性，对井壁和套管壁上附着的油基钻井液具有良好的冲洗效果，冲洗效率达到80%以上；对环空界面具有良好的润湿改性作用，可以有效促进水泥环与环空界面的胶结。该冲洗液体系在玉门油田柳平1井取得成功应用，固井质量优良。
油基钻井液完钻井井壁及套管壁上附着的油浆、油膜会影响固井界面的胶结性能。为了改善水泥环与环空界面的亲合性，提高界面胶结强度，研发了BCS-020L冲洗液体系。实验结果表明，BCS-020L冲洗液与钻井液、隔离液均有较好的相容性，对井壁和套管壁上附着的油基钻井液具有良好的冲洗效果，冲洗效率达到80%以上；对环空界面具有良好的润湿改性作用，可以有效促进水泥环与环空界面的胶结。该冲洗液体系在玉门油田柳平1井取得成功应用，固井质量优良。
2013, 35(6): 40-43.
摘要:
桥古区块卡普沙良群、库姆格列木群地层稳定性差，易发生井壁垮塌掉块、缩径、卡钻等井下复杂情况，尾管封固段气层活跃，防气窜难度大。分析总结前期固井情况，考虑地层岩性特征，优选出微膨胀防气窜盐水水泥浆体系，具有API失水小于50 mL、SPN值小于3、24 h水泥石强度大于14 MPa的特点；结合应用新型分段气窜预测模型，考虑领、尾浆胶凝失重、水泥浆失水、井口加压等因素对气层压稳的影响，较真实地预测气层压稳状况，并对固井施工工艺和参数进行了优化和改进。现场应用2口井均取得了良好效果，封固段综合评定优质，满足了桥古区块固井作业要求。
桥古区块卡普沙良群、库姆格列木群地层稳定性差，易发生井壁垮塌掉块、缩径、卡钻等井下复杂情况，尾管封固段气层活跃，防气窜难度大。分析总结前期固井情况，考虑地层岩性特征，优选出微膨胀防气窜盐水水泥浆体系，具有API失水小于50 mL、SPN值小于3、24 h水泥石强度大于14 MPa的特点；结合应用新型分段气窜预测模型，考虑领、尾浆胶凝失重、水泥浆失水、井口加压等因素对气层压稳的影响，较真实地预测气层压稳状况，并对固井施工工艺和参数进行了优化和改进。现场应用2口井均取得了良好效果，封固段综合评定优质，满足了桥古区块固井作业要求。
2013, 35(6): 44-47.
摘要:
文96地下储气库属于典型的枯竭气藏储气库，储层压力较低且层间压力差异大，射孔层位厚、层段多、跨度大，储层保护和安全投产难度很大。针对文96地下储气库储层特点以及储气库注采井强注强采要求，通过合理设计注采井完井管柱结构，优化射孔工艺参数，采用油管传输多级起爆负压射孔技术，同时配合低伤害完井液体系等措施，解决了储气库气藏储层保护以及井控安全矛盾突出的问题。现场应用表明，该技术能有效保护储层，缩短作业周期，注采井达到产能设计要求。
文96地下储气库属于典型的枯竭气藏储气库，储层压力较低且层间压力差异大，射孔层位厚、层段多、跨度大，储层保护和安全投产难度很大。针对文96地下储气库储层特点以及储气库注采井强注强采要求，通过合理设计注采井完井管柱结构，优化射孔工艺参数，采用油管传输多级起爆负压射孔技术，同时配合低伤害完井液体系等措施，解决了储气库气藏储层保护以及井控安全矛盾突出的问题。现场应用表明，该技术能有效保护储层，缩短作业周期，注采井达到产能设计要求。
2013, 35(6): 48-51.
摘要:
高级优质筛管防砂是海上高产气田常用的防砂工艺，挡砂精度设计的合理性直接影响防砂效果的好坏。由于缺乏该类气田的防砂标准，挡砂精度设计多按照70年代Saucier提出的D50=（5~6）d50设计原则，考虑因素单一，对于特殊地层不具备针对性。制定了海上高产气田的防砂有效标准，以流花气田19-5实际地层岩心为例，进行了均匀系数对挡砂精度设计影响规律实验，结果显示均匀系数越大最佳挡砂精度值越小。首次对泥质含量对气田挡砂精度设计影响规律进行了实验分析，结果显示泥质含量越高最佳挡砂精度值越大，但泥质含量较低时该影响可以忽略。实验结果还表明，当地层砂泥质含量高于14%时不宜采用高级优质筛管防砂。8×8组出砂模拟实验结果遵循D50=（3~5）d50，相对于传统的设计原则，实验佐证了海上高产气田精细防砂理念的正确性，为气田防砂挡砂精度设计和防砂方案优选提供了依据。
高级优质筛管防砂是海上高产气田常用的防砂工艺，挡砂精度设计的合理性直接影响防砂效果的好坏。由于缺乏该类气田的防砂标准，挡砂精度设计多按照70年代Saucier提出的D50=（5~6）d50设计原则，考虑因素单一，对于特殊地层不具备针对性。制定了海上高产气田的防砂有效标准，以流花气田19-5实际地层岩心为例，进行了均匀系数对挡砂精度设计影响规律实验，结果显示均匀系数越大最佳挡砂精度值越小。首次对泥质含量对气田挡砂精度设计影响规律进行了实验分析，结果显示泥质含量越高最佳挡砂精度值越大，但泥质含量较低时该影响可以忽略。实验结果还表明，当地层砂泥质含量高于14%时不宜采用高级优质筛管防砂。8×8组出砂模拟实验结果遵循D50=（3~5）d50，相对于传统的设计原则，实验佐证了海上高产气田精细防砂理念的正确性，为气田防砂挡砂精度设计和防砂方案优选提供了依据。
2013, 35(6): 52-54.
摘要:
深井、超深井钻井时井下问题更为复杂，这对钻井液性能提出了更高的要求。目前国内超深井固控系统设计不太合理，技术性能较落后，钻井液固相含量控制、加重剂的回收及油基钻井液的处理效果达不到预期要求。通过分析钻井液中固相颗粒特性，结合超深井地层特点以及国内油田现有固控设备的配置及使用问题，探讨满足超深井要求的固控系统的合理配置。优化后的固控系统提高了固控效率，可以实现加重剂、钻井液的双相回收及利用。优化思路可以为油田固控系统配置的合理性改进提供参考和借鉴。
深井、超深井钻井时井下问题更为复杂，这对钻井液性能提出了更高的要求。目前国内超深井固控系统设计不太合理，技术性能较落后，钻井液固相含量控制、加重剂的回收及油基钻井液的处理效果达不到预期要求。通过分析钻井液中固相颗粒特性，结合超深井地层特点以及国内油田现有固控设备的配置及使用问题，探讨满足超深井要求的固控系统的合理配置。优化后的固控系统提高了固控效率，可以实现加重剂、钻井液的双相回收及利用。优化思路可以为油田固控系统配置的合理性改进提供参考和借鉴。
2013, 35(6): 55-59.
摘要:
油页岩的开发利用越来越受到世界各国的重视。随着环保压力的增大，油页岩原位开采已成为未来油页岩商业化大规模开采的必然发展趋势。我国油页岩资源开发利用较早，但都是环境污染较大的地面开采方式。通过对比中美两国油页岩的地质特征和埋藏条件的不同，介绍美国土地管理局为油页岩原位开采技术的商业化推广而在美国绿河组的RDD项目投标情况和各大石油公司在该地区现场先导试验的最新进展，以及对壳牌ICP技术、雪佛龙CRUSH技术、美国页岩油公司CCR技术和埃克森美孚Electrofrac技术的对比，为我国油页岩原位开采技术的研发拓展思路，也为我国进入油页岩等非常规油气资源的大规模开采阶段提供重要的借鉴意义。
油页岩的开发利用越来越受到世界各国的重视。随着环保压力的增大，油页岩原位开采已成为未来油页岩商业化大规模开采的必然发展趋势。我国油页岩资源开发利用较早，但都是环境污染较大的地面开采方式。通过对比中美两国油页岩的地质特征和埋藏条件的不同，介绍美国土地管理局为油页岩原位开采技术的商业化推广而在美国绿河组的RDD项目投标情况和各大石油公司在该地区现场先导试验的最新进展，以及对壳牌ICP技术、雪佛龙CRUSH技术、美国页岩油公司CCR技术和埃克森美孚Electrofrac技术的对比，为我国油页岩原位开采技术的研发拓展思路，也为我国进入油页岩等非常规油气资源的大规模开采阶段提供重要的借鉴意义。
2013, 35(6): 60-64.
摘要:
蛇曲井井身结构较为特殊，其近井地带渗流特征与产能评价的研究很有必要。采用水电模拟实验的方法，根据起伏程度、曲率半径、起伏周期的不同对蛇曲井产能进行了敏感性分析，并针对蛇曲井不同剖面的等压线分布做了分析比较，最后模拟了井筒附加压降存在时，蛇曲井纵剖面的压力分布变化。结果表明，蛇曲井存在最优起伏度，起伏周期不应过多；当井身曲率半径越小时，等压线分布越密集，反之越稀疏，等压线形状与井身轨迹密切相关；考虑井筒附加压降时，等压线分布出现较大变化。
蛇曲井井身结构较为特殊，其近井地带渗流特征与产能评价的研究很有必要。采用水电模拟实验的方法，根据起伏程度、曲率半径、起伏周期的不同对蛇曲井产能进行了敏感性分析，并针对蛇曲井不同剖面的等压线分布做了分析比较，最后模拟了井筒附加压降存在时，蛇曲井纵剖面的压力分布变化。结果表明，蛇曲井存在最优起伏度，起伏周期不应过多；当井身曲率半径越小时，等压线分布越密集，反之越稀疏，等压线形状与井身轨迹密切相关；考虑井筒附加压降时，等压线分布出现较大变化。
2013, 35(6): 60-64.
摘要:
为了促进涡流排水采气工艺在我国的推广应用，开展了涡流工具特性的模拟研究。建立了涡流工具排液过程的数理模型，对涡流工具引发的旋流场进行了模拟研究，获得了不同雷诺数及持液率下的气液螺旋涡流的流场结构及特点，气速对液膜螺旋流的影响规律，螺旋流动强度的变化规律。研究结果表明，涡流工具使气液两相流体调整为类环状流动，井筒中心以连续气柱的形式向上运动，壁面附近的液膜螺旋上升运动，这种流动结构降低了管柱摩阻，提高了气体携液能力。
为了促进涡流排水采气工艺在我国的推广应用，开展了涡流工具特性的模拟研究。建立了涡流工具排液过程的数理模型，对涡流工具引发的旋流场进行了模拟研究，获得了不同雷诺数及持液率下的气液螺旋涡流的流场结构及特点，气速对液膜螺旋流的影响规律，螺旋流动强度的变化规律。研究结果表明，涡流工具使气液两相流体调整为类环状流动，井筒中心以连续气柱的形式向上运动，壁面附近的液膜螺旋上升运动，这种流动结构降低了管柱摩阻，提高了气体携液能力。
2013, 35(6): 69-72.
摘要:
水驱砂岩气藏型地下储气库通过注气驱水扩容，但是受储层非均质性以及水侵等因素的影响，实际运行过程中的库容量和工作气量大多低于设计值。为进一步优化气库注采效果，开展了多轮次的长岩心注采实验，分析注采过程中压力场分布及库容动用特征，研究影响扩容效果的因素。研究结果表明：随着注采轮次增加，注气排驱难度加大，排驱效果逐渐变差，趋于最大库容量；远井地区储层不能有效参与气库运行，注气后气库平衡压力低于上限压力，采气后气库平衡压力高于下限压力，导致实际库容量和工作气量达不到设计值；受储层孔喉分布非均质性、气驱压力梯度的限制以及采气循环边水的影响，排驱扩容增加的库容有限，注采模拟结束后，库容动用率仅为30%，工作气量占比也仅有21.6%。研究结果为水驱砂岩气藏储气库方案设计提供技术支持。
水驱砂岩气藏型地下储气库通过注气驱水扩容，但是受储层非均质性以及水侵等因素的影响，实际运行过程中的库容量和工作气量大多低于设计值。为进一步优化气库注采效果，开展了多轮次的长岩心注采实验，分析注采过程中压力场分布及库容动用特征，研究影响扩容效果的因素。研究结果表明：随着注采轮次增加，注气排驱难度加大，排驱效果逐渐变差，趋于最大库容量；远井地区储层不能有效参与气库运行，注气后气库平衡压力低于上限压力，采气后气库平衡压力高于下限压力，导致实际库容量和工作气量达不到设计值；受储层孔喉分布非均质性、气驱压力梯度的限制以及采气循环边水的影响，排驱扩容增加的库容有限，注采模拟结束后，库容动用率仅为30%，工作气量占比也仅有21.6%。研究结果为水驱砂岩气藏储气库方案设计提供技术支持。
2013, 35(6): 73-77.
摘要:
水力压裂增产技术在非常规油气藏的开发中承担着重要的角色，但在储层和环境保护方面都存在一些问题，而超临界CO2连续油管喷射压裂技术有望解决这些问题，成为未来非常规油气资源高效开发的新型压裂方法。通过分析超临界CO2的特性以及超临界CO2射孔能力和射流增压效果可知：超临界CO2射流比水射流的射孔能力强，射流增压效果好，可在较低的压力下实现喷射射孔和压裂；超临界CO2流体的渗透能力强，易渗入储层中的孔隙和微裂缝，在储层中产生大量微裂缝网络，提高油气采收率；将超临界CO2作为压裂流体，不仅可以避免黏土膨胀等储层伤害的发生，而且还能提高增产效果，尤其适合非常规油气藏的增产改造。在此基础上提出了超临界CO2连续油管喷射压裂的流程，为该技术的研究和应用提供了指导。
水力压裂增产技术在非常规油气藏的开发中承担着重要的角色，但在储层和环境保护方面都存在一些问题，而超临界CO2连续油管喷射压裂技术有望解决这些问题，成为未来非常规油气资源高效开发的新型压裂方法。通过分析超临界CO2的特性以及超临界CO2射孔能力和射流增压效果可知：超临界CO2射流比水射流的射孔能力强，射流增压效果好，可在较低的压力下实现喷射射孔和压裂；超临界CO2流体的渗透能力强，易渗入储层中的孔隙和微裂缝，在储层中产生大量微裂缝网络，提高油气采收率；将超临界CO2作为压裂流体，不仅可以避免黏土膨胀等储层伤害的发生，而且还能提高增产效果，尤其适合非常规油气藏的增产改造。在此基础上提出了超临界CO2连续油管喷射压裂的流程，为该技术的研究和应用提供了指导。
2013, 35(6): 78-82.
摘要:
为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要，根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置，并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备，满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业，为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验，增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发，目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离，需要加以完善。
为满足页岩气水平井分段大型压裂施工的需要，根据施工井的具体情况对主要压裂设备（压裂机组）进行了优化配置，并配套了压裂液混配设备、低压供液系统、立式砂罐等辅助压裂设备，满足了勘探阶段页岩气水平井大型压裂大排量、大液量、大砂量、使用多种液体和多种粒径支撑剂、施工时间长的工艺要求。涪页HF-1井、彭页HF-1井、延页平1井等3口页岩气水平井的成功压裂作业，为页岩气水平井大型压裂施工设备配套及应用积累了经验，增强了页岩气水平井大型压裂施工服务的能力。对今后页岩气 “井工厂”模式的开发，目前的压裂设备配套与压裂工艺对设备的需求还有一定的距离，需要加以完善。
2013, 35(6): 83-86.
摘要:
碳酸盐岩水平井酸化改造的关键问题是水平段如何均匀布酸，常用方法是采用多级暂堵工艺。但元坝海相长兴组气藏由于埋藏超深、温度高，常规的暂堵剂无法满足施工要求。为此，研制了新型有机纤维暂堵剂，输送介质采用高黏压裂液，室内实验测试可降低岩心渗透率1 000倍以上，具有较好的物理暂堵效果，同时纤维在高温酸液中溶解率高，实现了暂堵后零残留。酸化前利用液氮诱喷钻井液净化水平井井筒，酸化工艺采用多级暂堵交替注入，依据水平段储层分布及衬管段确定暂堵级数，暂堵液与胶凝酸以“初期低排量、暂堵定排量、后期大排量”的方式交替注入，实现水平段的均匀布酸。该工艺在现场实施4口井，暂堵有效率近80%，增产有效率100%，表明对深层碳酸盐岩水平井改造有较好的针对性。
碳酸盐岩水平井酸化改造的关键问题是水平段如何均匀布酸，常用方法是采用多级暂堵工艺。但元坝海相长兴组气藏由于埋藏超深、温度高，常规的暂堵剂无法满足施工要求。为此，研制了新型有机纤维暂堵剂，输送介质采用高黏压裂液，室内实验测试可降低岩心渗透率1 000倍以上，具有较好的物理暂堵效果，同时纤维在高温酸液中溶解率高，实现了暂堵后零残留。酸化前利用液氮诱喷钻井液净化水平井井筒，酸化工艺采用多级暂堵交替注入，依据水平段储层分布及衬管段确定暂堵级数，暂堵液与胶凝酸以“初期低排量、暂堵定排量、后期大排量”的方式交替注入，实现水平段的均匀布酸。该工艺在现场实施4口井，暂堵有效率近80%，增产有效率100%，表明对深层碳酸盐岩水平井改造有较好的针对性。
2013, 35(6): 87-91.
摘要:
针对新疆油田红003井区蒸汽吞吐开采效果较差的现状，引进了高效复合化学药剂配合氮气辅助蒸汽吞吐的复合吞吐开采技术。室内实验结果表明，氮气对原油黏度的影响很小，但可以增加地层的弹性能量；加入复合降黏剂可以使稠油在高温下转变为牛顿流体，启动压力消失。对注蒸汽+氮气+降黏剂复合吞吐的压力场、温度场和黏度场进行数值模拟，开采效果显著优于单纯注蒸汽方式，可以明显延长蒸汽吞吐生产周期。现场对12口井开展了稠油复合吞吐技术试验，增产效果明显，可为同类型稠油油藏的合理开发提供经验和借鉴。
针对新疆油田红003井区蒸汽吞吐开采效果较差的现状，引进了高效复合化学药剂配合氮气辅助蒸汽吞吐的复合吞吐开采技术。室内实验结果表明，氮气对原油黏度的影响很小，但可以增加地层的弹性能量；加入复合降黏剂可以使稠油在高温下转变为牛顿流体，启动压力消失。对注蒸汽+氮气+降黏剂复合吞吐的压力场、温度场和黏度场进行数值模拟，开采效果显著优于单纯注蒸汽方式，可以明显延长蒸汽吞吐生产周期。现场对12口井开展了稠油复合吞吐技术试验，增产效果明显，可为同类型稠油油藏的合理开发提供经验和借鉴。
2013, 35(6): 91-94.
摘要:
新疆深层稠油在井筒举升过程中，由于温度的降低，原油会逐渐失去流动性。掺稀油是有效降低井筒摩阻的方式。根据现场掺稀工艺建立室内模拟测量装置，模拟了掺稀过程中稠油和稀油的动态混合过程，并测量得到沿井筒温度降低过程中混合物的黏度变化；结合井筒传热及流动模型，模拟分析了不同掺稀比条件下的井筒摩阻。分析结果表明，掺稀比的增加能有效降低摩阻，但是单位稀油对摩阻降低的贡献随掺稀比增加而降低。
新疆深层稠油在井筒举升过程中，由于温度的降低，原油会逐渐失去流动性。掺稀油是有效降低井筒摩阻的方式。根据现场掺稀工艺建立室内模拟测量装置，模拟了掺稀过程中稠油和稀油的动态混合过程，并测量得到沿井筒温度降低过程中混合物的黏度变化；结合井筒传热及流动模型，模拟分析了不同掺稀比条件下的井筒摩阻。分析结果表明，掺稀比的增加能有效降低摩阻，但是单位稀油对摩阻降低的贡献随掺稀比增加而降低。
2013, 35(6): 95-97.
摘要:
针对宝力格油田微生物驱过程中存在的问题，通过室内物理模拟实验对不同驱替介质提高采收率的作用、产出细菌浓度与注入细菌浓度的关系以及营养液浓度对维持产出液细菌浓度的影响进行了深入研究。结果表明，通过注入1%的菌液及营养液进行微生物驱时可提高采收率16.77%，当产出液经补充营养液及菌液并发酵10~12 h后再继续进行微生物连续驱时可进一步提高采收率5.74%，产出液细菌浓度达到108个/mL以上。但由于岩心对菌体的吸附作用以及岩心渗透率对微生物运移的影响，产出液细菌浓度始终要低于注入细菌浓度一个数量级以上。采用产出液回注并补充0.25%以上的营养液时，可使产出液细菌浓度维持在107个/mL以上。研究结果可为现场注入方案设计提供技术支持。
针对宝力格油田微生物驱过程中存在的问题，通过室内物理模拟实验对不同驱替介质提高采收率的作用、产出细菌浓度与注入细菌浓度的关系以及营养液浓度对维持产出液细菌浓度的影响进行了深入研究。结果表明，通过注入1%的菌液及营养液进行微生物驱时可提高采收率16.77%，当产出液经补充营养液及菌液并发酵10~12 h后再继续进行微生物连续驱时可进一步提高采收率5.74%，产出液细菌浓度达到108个/mL以上。但由于岩心对菌体的吸附作用以及岩心渗透率对微生物运移的影响，产出液细菌浓度始终要低于注入细菌浓度一个数量级以上。采用产出液回注并补充0.25%以上的营养液时，可使产出液细菌浓度维持在107个/mL以上。研究结果可为现场注入方案设计提供技术支持。
2013, 35(6): 98-101.
摘要:
塔河碳酸盐岩油藏非均质性强，溶洞是最主要的储集空间，裂缝主要起连通通道作用，储集体中流体以管流模式为主，储集体类型复杂导致对剩余油分布认识不清，前期主要依靠弹性和水驱开发，采收率较低。目前塔河油田缝洞型油藏注水开发后期面临挖潜困难、剩余油储量难以动用的情况，注氮气驱油工艺的提出为解决这一难题提供了思路和方法。通过对注入气源的选择、地面注入工艺的优化、井口及管柱优化，成功实现了气水混注降压工艺及多轮次注气—机抽生产转换作业，节约了成本，提高了生产时效，减少了施工风险。该研究为碳酸盐岩油藏注气提高采收率工作提供了新的借鉴。
塔河碳酸盐岩油藏非均质性强，溶洞是最主要的储集空间，裂缝主要起连通通道作用，储集体中流体以管流模式为主，储集体类型复杂导致对剩余油分布认识不清，前期主要依靠弹性和水驱开发，采收率较低。目前塔河油田缝洞型油藏注水开发后期面临挖潜困难、剩余油储量难以动用的情况，注氮气驱油工艺的提出为解决这一难题提供了思路和方法。通过对注入气源的选择、地面注入工艺的优化、井口及管柱优化，成功实现了气水混注降压工艺及多轮次注气—机抽生产转换作业，节约了成本，提高了生产时效，减少了施工风险。该研究为碳酸盐岩油藏注气提高采收率工作提供了新的借鉴。
2013, 35(6): 102-104.
摘要:
环空化学封隔器（ACP）技术是有效分隔筛管完井水平井水平段环空的工艺手段，但是其核心ACP材料的性能仍有待于进一步完善。针对常规堵水材料强度低、环空充填不完全和降解难的问题，研制了一种筛管水平井堵水用高强度可降解ACP材料，其采用瓜胶和甘露聚糖酶等作为封隔材料组分，突破了HPAM基凝胶材料的局限。实验研究了其胶凝、环空充填和降解等特性，并借助全尺寸筛管水平井模型和现场试验，验证了其应用于水平井堵水环空封隔的可行性。
环空化学封隔器（ACP）技术是有效分隔筛管完井水平井水平段环空的工艺手段，但是其核心ACP材料的性能仍有待于进一步完善。针对常规堵水材料强度低、环空充填不完全和降解难的问题，研制了一种筛管水平井堵水用高强度可降解ACP材料，其采用瓜胶和甘露聚糖酶等作为封隔材料组分，突破了HPAM基凝胶材料的局限。实验研究了其胶凝、环空充填和降解等特性，并借助全尺寸筛管水平井模型和现场试验，验证了其应用于水平井堵水环空封隔的可行性。
2013, 35(6): 105-108.
摘要:
华北油田部分油藏注水井注水压力高、出砂严重，导致注水井频繁出现砂埋、套变，严重制约了油田注水开发。为解决常规和带压冲砂作业风险高、效果差、周期长的难题，提出了在带压注水井中利用连续油管实施冲砂洗井；通过在京11、岔河集等油田58口井现场作业表明，该工艺冲砂工序简单，施工周期短；对长期砂埋停注待大修井的恢复作用较好，可减少作业队伍占用。该技术为砂埋停注待大修的注水井重新恢复正常注水提供了一种新途径，具有极为重要的推广价值。
华北油田部分油藏注水井注水压力高、出砂严重，导致注水井频繁出现砂埋、套变，严重制约了油田注水开发。为解决常规和带压冲砂作业风险高、效果差、周期长的难题，提出了在带压注水井中利用连续油管实施冲砂洗井；通过在京11、岔河集等油田58口井现场作业表明，该工艺冲砂工序简单，施工周期短；对长期砂埋停注待大修井的恢复作用较好，可减少作业队伍占用。该技术为砂埋停注待大修的注水井重新恢复正常注水提供了一种新途径，具有极为重要的推广价值。
2013, 35(6): 109-111.
摘要:
安全接头的种类繁多，结构各异，其实施丢手作业方式多为旋转管柱。随着水平井、大斜度井以及联作作业管串的逐步增加，以旋转管柱的方式实施丢手的安全接头，由于井身结构及施工管串的技术限定，致使安全接头丢手可靠性低，甚至无法实现丢手作业。为此，设计研制了滑套式安全接头，该安全接头只需投球憋压即可实现实施丢手作业。从根本上杜绝了管串丢手时无法实施的拉、压、扭作业，功能及性能上满足各种复杂作业需求。滑套式安全接头结构设计简单合理，可操作性强，应用范围广泛。室内实验及现场应用证实了滑套式安全接头的性能稳定性及操作的可靠性，可进一步推广应用。
安全接头的种类繁多，结构各异，其实施丢手作业方式多为旋转管柱。随着水平井、大斜度井以及联作作业管串的逐步增加，以旋转管柱的方式实施丢手的安全接头，由于井身结构及施工管串的技术限定，致使安全接头丢手可靠性低，甚至无法实现丢手作业。为此，设计研制了滑套式安全接头，该安全接头只需投球憋压即可实现实施丢手作业。从根本上杜绝了管串丢手时无法实施的拉、压、扭作业，功能及性能上满足各种复杂作业需求。滑套式安全接头结构设计简单合理，可操作性强，应用范围广泛。室内实验及现场应用证实了滑套式安全接头的性能稳定性及操作的可靠性，可进一步推广应用。
2013, 35(6): 112-114.
摘要:
通过分析水力喷射压裂施工过程中38套喷枪喷嘴损坏的原因，得出了喷嘴的损坏主要是由于第1次喷砂射孔过程中选择了高排量和高压力导致喷嘴憋掉、扩径和射流液的回压冲击等造成喷枪在第2次喷射时达不到设计要求的喷射压力。利用能量守恒定律和地面模拟矿场水力喷射实验数据，计算了地面加压后喷枪射开套管与储层之间的阻挡层所需的喷射速度、喷嘴处的速度损失、克服静液柱压力产生的速度损失、回流液的阻挡造成的速度损失，得出了射开阻挡层所需的地面临界喷射排量和对应的喷射深度。采用略高于临界喷射排量的施工排量对3口井21段水平井第一段进行喷砂射孔和喷射压裂施工、后续几段保护性使用喷嘴的方法进行喷射施工试验。通过成功实施的19段，验证了该方法的可靠性，提高了喷嘴的使用频次。在2012年长庆区域底水油藏等小砂量水平井的水力喷射压裂施工应用中，单井减少了1~2趟更换喷射压裂管柱作业，提高了生产时效和降低了水平井施工成本。
通过分析水力喷射压裂施工过程中38套喷枪喷嘴损坏的原因，得出了喷嘴的损坏主要是由于第1次喷砂射孔过程中选择了高排量和高压力导致喷嘴憋掉、扩径和射流液的回压冲击等造成喷枪在第2次喷射时达不到设计要求的喷射压力。利用能量守恒定律和地面模拟矿场水力喷射实验数据，计算了地面加压后喷枪射开套管与储层之间的阻挡层所需的喷射速度、喷嘴处的速度损失、克服静液柱压力产生的速度损失、回流液的阻挡造成的速度损失，得出了射开阻挡层所需的地面临界喷射排量和对应的喷射深度。采用略高于临界喷射排量的施工排量对3口井21段水平井第一段进行喷砂射孔和喷射压裂施工、后续几段保护性使用喷嘴的方法进行喷射施工试验。通过成功实施的19段，验证了该方法的可靠性，提高了喷嘴的使用频次。在2012年长庆区域底水油藏等小砂量水平井的水力喷射压裂施工应用中，单井减少了1~2趟更换喷射压裂管柱作业，提高了生产时效和降低了水平井施工成本。
2013, 35(6): 112-114.
摘要:
普通不压井设备采用固定卡管器和游动卡管器交替夹卡实现管柱起下作业，导致设备操作程序多，速度慢。为此，研制了轮式卡瓦连续加载带压作业装置。设计了加载控制系统和井口密封防喷系统，形成了液压马达驱动滚动头连续滚压的加载控制技术以及内置自封式球封和半全封组合而成的井口密封防喷技术，实现了低压井管柱快速起下和密封防喷，具有加载效率高、作业速度快、安全可靠等优点。现场应用表明，该装置可满足低压不压井作业需要。
普通不压井设备采用固定卡管器和游动卡管器交替夹卡实现管柱起下作业，导致设备操作程序多，速度慢。为此，研制了轮式卡瓦连续加载带压作业装置。设计了加载控制系统和井口密封防喷系统，形成了液压马达驱动滚动头连续滚压的加载控制技术以及内置自封式球封和半全封组合而成的井口密封防喷技术，实现了低压井管柱快速起下和密封防喷，具有加载效率高、作业速度快、安全可靠等优点。现场应用表明，该装置可满足低压不压井作业需要。
2013, 35(6): 115-117.
摘要:
为解决50 ℃地面原油黏度大于10 000 mPa·s的稠油开采难题，依据稠油开采理论，对泽70-9X1等5口稠油井的黏温特性及流变特性进行分析，建立了泽70-9X1井同轴双空心杆循环热水降黏换热模型，分析了循环热水、原油在举升过程中温度分布、原油沿程黏度变化情况，在现场生产实践中将循环水进口温度控制在一定的范围，满足了5口稠油井正常生产，为同类构造边部稠油开采提供借鉴。
为解决50 ℃地面原油黏度大于10 000 mPa·s的稠油开采难题，依据稠油开采理论，对泽70-9X1等5口稠油井的黏温特性及流变特性进行分析，建立了泽70-9X1井同轴双空心杆循环热水降黏换热模型，分析了循环热水、原油在举升过程中温度分布、原油沿程黏度变化情况，在现场生产实践中将循环水进口温度控制在一定的范围，满足了5口稠油井正常生产，为同类构造边部稠油开采提供借鉴。
2013, 35(6): 118-112.
摘要:
传统的钟控、电控取样器下井前要预设时间，操作繁琐，油水界面难以掌握，取样成功率低，在高凝油、稠油井取样器重量轻，无法用钢丝投送取样。针对上述问题研制了不用时间控制，通过上提下放钢丝绳控制取样器在井下重复开启和关闭的摩擦式取样器；随管柱入井，遇阻小，在封隔器坐封和解封的过程中控制内部SQ3取样器开启和关闭的滑套式取样装置；设计了相关取样工艺。投入使用，取样85支，成功率由先前的46.6%提升到92.2%，解决了高凝油、稠油、高含水油气井的取样难题。
传统的钟控、电控取样器下井前要预设时间，操作繁琐，油水界面难以掌握，取样成功率低，在高凝油、稠油井取样器重量轻，无法用钢丝投送取样。针对上述问题研制了不用时间控制，通过上提下放钢丝绳控制取样器在井下重复开启和关闭的摩擦式取样器；随管柱入井，遇阻小，在封隔器坐封和解封的过程中控制内部SQ3取样器开启和关闭的滑套式取样装置；设计了相关取样工艺。投入使用，取样85支，成功率由先前的46.6%提升到92.2%，解决了高凝油、稠油、高含水油气井的取样难题。
