2016年  38卷  第6期

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南海西部海域高温高压天然气成藏机理与资源前景——以莺- 琼盆地为例
谢玉洪
2016, 38(6): 713-722. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.001
摘要:
南海莺- 琼盆地已发现X1-1、Y13-1 等多个常压大气田,但受中深部地震资料品质差、高温高压地质条件复杂及钻完井工程难度大等限制,高温高压领域天然气成藏机理认识不清,严重制约了莺- 琼盆地高温高压领域天然气勘探发现。以破解莺- 琼盆地高温高压条件下成藏机理关键理论问题为核心,利用钻井地质、地震勘探资料,开展了高温高压条件下烃源岩生烃、天然气溶解实验、高温高压领域大型储集体沉积模式和盖层封盖机制研究。研究认为:莺- 琼盆地高温场促进有机质生气, 高压早期抑制、晚期促进有机质生气;高温高压条件下天然气能够出溶形成游离气;莺- 琼盆地发育大型非限制型重力流海底扇、限制型重力流水道砂储集体;超压封盖控制了莺- 琼盆地高压气田的成藏富集。构建了“陆源海相烃源岩生烃、重力流储集体聚气、断裂/ 超压裂隙输导、超压盖层封气”的高温高压天然气成藏模式。研究成果为莺- 琼盆地高温高压领域勘探突破提供了理论依据,指导了近年X13-1/X13-2、L25-1 等大中型高压气田的发现。莺- 琼盆地发育的一系列的深、大高压凹陷且中深层整体勘探程度较低,尚有规模巨大的天然气资源量待发现。
南海西部高温高压井测试技术现状及展望
董星亮
2016, 38(6): 723-729,736. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.002
摘要:
南海西部高温高压井测试作业面临地层流体流动相态复杂、测试管柱在多种载荷作用下井筒安全难以保障、高压低温状态管线极易生成水合物、地层严重出砂、测试液高温稳定性要求高、海上平台空间受限、人员和设备安全风险高等问题。经过多年的科研攻关和现场实践,形成了一整套海上高温高压测试技术,主要包括:建立海上高温高压测试安全控制系统模型、测试管柱安全性分析技术、井筒安全评估技术、水合物预测与防治技术、出砂预测与防治技术、测试地面流程优化设计技术、高温稳定性测试液技术等,现场应用取得良好的效果。基于当前石油行业形势及后续勘探需求,海上油气井测试信息决策平台的建设、测试设备智能化及深海高温高压测试技术是高温高压井测试的研究方向。
南海高温高压气田开发钻完井关键技术现状及展望
李中
2016, 38(6): 730-736. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.003
摘要:
海上高温高压气田开发是一项高投入、高风险、高难度的大型海上系统工程活动。针对南海西部高温高压气田的基本特征,分析了南海西部高温高压气田开发在井筒安全、钻完井液、固井、定向井和水平井钻井、钻井综合提速、完井等方面面临的技术难点,并系统总结了目前已形成的油套管综合防腐、“五防”固井水泥浆和自修复水泥浆、超压盖层提速、储层精细保护、定向井轨迹控制以及安全完井等高温高压钻完井关键技术。随着南海高温高压勘探领域进一步拓展,当前正面临超高温高压、深水高温高压环境的巨大挑战,提出未来海上高温高压天然气开发钻完井技术应加强能适应更高温压等级的设备、材料、新工艺技术的研发以及完善海上应急救援体系,保障海上高温高压钻井的安全和高效。
南海高温高压勘探钻井技术现状及展望
黄熠
2016, 38(6): 737-745. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.004
摘要:
南海北部莺- 琼盆地高温高压区域具有巨大的天然气资源勘探潜力。但该区域具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,对高温高压钻井工程设计和作业提出了巨大的挑战。经过三十余年的技术攻关和在该海域超过50 口高温高压井的作业实践,形成了适用于南海高温高压天然气勘探的钻井关键技术体系,包括多机制地层超压预测、抗高温钻井液、压稳防窜固井、窄压力窗口安全钻井、高温高压一体化钻井与提速等关键技术,克服了南海复杂高温高压环境下的勘探钻井技术难题,实现了南海高温高压勘探钻井作业的安全和高效。这一套较为成熟完善的海上高温高压探井安全高效钻井技术体系和管理模式,为石油工业海上高温高压钻探提供了借鉴。
地层压力随钻预测技术在高温高压井的应用
孙东征, 杨进, 杨翔骞, 李中, 顾纯巍
2016, 38(6): 746-751. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.006
摘要:
莺- 琼盆地高温高压井压力台阶多、压力体系复杂,仅靠钻前地震资料预测难以满足现场作业要求。地层压力随钻预测技术是利用综合录井的压力随钻监测结果,实时修正钻前地层压力预测模型和结果,从而提高地层压力预测精度。本文结合高温高压Y1 井的实例,应用国际先进的EquiPoise 系统进行现场地层压力随钻监测,根据地层压力监测的实际结果来修正地层压力预测模型,进而对下部未钻地层的地层压力进行再预测。钻后实测压力验证表明,该方法的地层孔隙压力预测精度达到94%,说明利用地层压力随钻监测结果实时修正地层压力预测模型,可以实现提高地层压力预测精度目的,为高温高压井钻井参数设计、钻井方案调整和安全控制提供技术保证。
南海西部高温高压探井随钻扩眼技术
李中, 李炎军, 杨立平, 杨玉豪, 吴江, 谢露
2016, 38(6): 752-756. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.007
摘要:
南海西部海域莺- 琼盆地地温梯度大、压力系数高,在高温高压井段作业时往往需要维持较高的钻井液密度,导致安全密度窗口窄,钻井过程中易发生漏、喷同存的复杂情况。为提高高温高压井的钻井安全和效率,采用随钻扩眼技术,增加套管层次,进而为钻井作业提供良好安全窗口。以莺- 琼盆地某高温高压井钻井难点入手,分析了针对目标区域钻井难点的相应对策,并从扩眼技术适应性、扩眼工具选型、扩眼工具与领眼钻头尺寸优选、扩眼钻具振动分析、水力分析、现场技术关键等方面对随钻扩眼工艺进行分析,形成了相应的随钻扩眼工艺技术。
南海西部高温高压小井眼钻井技术
罗黎敏, 黄熠, 齐美胜, 吴江, 罗鸣, 张超
2016, 38(6): 757-761. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.008
摘要:
莺歌海中深层地层地质情况复杂,地层压力高,温度梯度大,纵向上存在多套产层并且具有涌漏同层的特点,在保障现场作业安全的前提下,为防止出现复杂情况而无法到达勘探开发目的层,在设计时预留一层套管以应对复杂情况。DF13-1-A 井因地层复杂,出现涌漏同存的复杂情况,被迫提前下入?177.8 mm 套管封隔上部复杂井段,下部采用?149.225 mm 井眼,面对小井眼钻具组合限制、井控压力大、储层保护压力大等技术难点,通过优化钻具组合、钻井液,采用压力实时监测等多项措施高质量地完成了该井的小井眼作业,为今后南海西部海域高温高压井小井眼作业提供了技术借鉴。
海上首口高温高压水平井小井眼打孔管下入技术
魏安超, 冯雪松, 韩成, 李祝军, 徐斐
2016, 38(6): 762-765. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.009
摘要:
南海西部东方1-1 气田F7H 井是国内海上首口高温高压水平生产井,F7H 井在?177.8 mm 尾管中使用?148.6 mm 钻头钻达目的层,完井作业需要在?148.6 mm 井眼下入?114.3 mm 打孔管。F7H 井井眼小,井眼轨迹复杂,最大井斜角达到95.1 °,水平段长,目的层岩性复杂,地层温度接近150 ℃,地层压力系数达到1.94。下打孔管作业面临着摩阻扭矩大、井壁易失稳、井控风险高等问题。针对F7H 井打孔管下入难题,计算了管柱下入摩阻,采用抗高温、润滑效果好的钻完井液体系和特殊结构的悬挂封隔器总成,密切监测溢流和井漏,最终成功实施了高温高压水平井小井眼打孔管下入作业。
莺- 琼盆地高温高压区域浅层气钻井风险评估与防治
张百灵, 杨进, 王磊, 邸鹏伟, 赵彦琦
2016, 38(6): 766-770. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.010
摘要:
准确评估浅层气地质风险并确定合理的防治措施是海上高温高压钻井井控安全控制技术的关键环节,依据浅层气对地震速度产生不同响应的原理,建立了基于浅部地层孔隙度和密度的双参数莺- 琼盆地浅部沉积物纵波速度数学模型,结合莺- 琼盆地部分已钻井的浅部地震数据和测井资料,形成了莺- 琼盆地浅部地层岩土纵波速度趋势线,预测了蓝、黄、橙、红4 个风险等级的浅层气纵波波速变化趋势,开发了莺- 琼盆地浅层气钻井风险评估图版,制定了对应的浅层气钻井风险防治方案。通过莺- 琼盆地现场实钻应用,评估精度达到90% 以上,证明了该图版在莺- 琼盆地具有较好的成熟度。
莺歌海盆地高温高压水平气井井控影响因素
何英明, 刘书杰, 耿亚楠, 谢仁军, 任美鹏, 夏强
2016, 38(6): 771-775. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.011
摘要:
水平井是提高莺歌海盆地区域气井产能的重要手段,该区域的高温高压特点严重制约着钻井井控安全。结合水平井渗流理论和多相流理论,建立了高温高压水平井井控压井模型,以莺歌海盆地的一口井为例,模拟分析了高温高压水平井井控的特点。模拟分析结果表明:水平段长度越长,渗透率越大,溢流量越大;水平井具有更大的井涌允量和更长的关井时间; 钻井液密度在该区域高温高压环境下会减小;相同溢流条件下,高温井的井底压力降低更明显;如果使用油基钻井液,溢出气体会溶解到钻井液中,随着向上运移,气体不断析出并且膨胀,导致泥浆池增量在压井后期突然增大。高温高压水平井的井控分析为莺歌海盆地的高效安全开发提供了技术支持。
东方13-1 高温高压气田全寿命多级屏障井筒完整性设计
李炎军, 张万栋, 杨仲涵, 张超, 李文拓
2016, 38(6): 776-781. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.012
摘要:
东方13-1 气田目的层温度高达141℃,压力系数1.90~1.94 g/cm3,天然气中CO2 含量14.63%~50.04%,属高温高压高含CO2 天然气藏,实际开发中极易造成固井窜槽、油套管强度下降及腐蚀失效,给井筒安全造成隐患。为此设计采用了具有防漏、防窜、防腐蚀、防应变、防温变功能的“5 防”树脂水泥浆体系及油气响应型自修复水泥浆体系,实现全井段水泥封固;并提出了“尾管树脂水泥浆+ 尾管顶部封隔器+ 回接插入密封+ 回接管柱顶部封隔器+ 自修复水泥固井+ 树脂水泥固井”六级屏障设计技术,形成多级屏障的安全系统。现场应用结果表明,东方13-1 气田各生产井?177.8 mm 尾管及回接段固井质量优良, 而且从投产至今,各生产井井口压力监测均未发现有环空带压问题。该套技术可以有效封固高温高压高含CO2 产层,保障从钻完井至后期开发生产整个周期过程中的井筒完整性,降低了环空带压风险。
套管封固段变形对高温高压井环空圈闭压力影响规律
董星亮, 刘书杰, 谢仁军, 张兴全
2016, 38(6): 782-786. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.013
摘要:
高温高压井在钻井及生产过程中,由于密闭环空流体受热膨胀产生的环空圈闭压力严重影响着气井的安全,环空圈闭压力大小与密闭环空体积变化密切相关。为研究套管封固段变形对环空圈闭压力的影响,根据弹性变形理论,在建立套管— 水泥环—地层协调变形模型的基础上,综合考虑环空流体参数、套管变形等因素,建立了多管柱环空圈闭压力计算模型,结合实际案例分析了套管变形对环空圈闭压力的影响规律。研究表明考虑套管封固段变形预测的环空圈闭压力值较不考虑该因素时降低约13%,且与现场实测值更接近。该研究对于指导高温高压井的套管柱设计及安全生产有重要的现实意义。
高温高压高含硫气井固井水泥环封隔能力评价技术
武治强, 刘书杰, 耿亚楠, 岳家平, 周建良
2016, 38(6): 787-790. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.014
摘要:
随着中海油海上及海外复杂油气田大力开发,高温高压高含硫井开采数量不断增多,固井水泥环封隔性能失效引起的环空带压或酸性气体泄漏问题,已经成为制约高温高压高含硫气田安全作业和生产的瓶颈。从分析固井水泥环封隔能力影响因素、失效机理等方面出发,总结了高温高压高含硫固井水泥环封隔能力失效的主要原因,分析认为在高温高压高含硫条件下水泥石力学性能和结构变化是影响水泥环封隔能力的重要因素之一;结合高温高压高含硫井特点,设计了固井水泥环封隔能力评价思路,建立了固井水泥环层间封隔能力评价方法,提出了改善水泥环长期封隔能力的技术措施,为提高高温高压高含硫固井水泥环密封完整特性和延长油气井生产寿命,提供了新的工程技术发展方向与解决途径。
海上高温高压井测试流程安全控制技术
颜帮川, 李祝军, 魏安超, 徐斐
2016, 38(6): 791-795. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.015
摘要:
海上高温高压井测试技术在地面流程方面主要有水合物生成堵塞管线导致流程超压、高温密封失效、地面流程冲蚀泄漏及燃烧产生高热辐射等难题。为了安全高效地完成测试作业,基于海上平台空间受限的特点,结合高温高压井测试风险, 设计了一套海上高温高压井测试地面流程,建立了一套海上高温高压井测试流程安全控制技术。通过多节点监测实现测试作业动态数据的实时监控和记录,预防了事故的发生并能及时处理复杂情况;通过设备及管线的安全配置,提高作业施工的安全性;设置地面流程应急关断屏障及测试应急放空流程,在发生泄漏时能及时截断地层高压流体来源,有效解决管线堵塞导致的流程憋压、超压问题;设置立体布控的喷淋冷却系统,防止高产天然气燃烧产生的强热辐射对平台设备和人员造成伤害。该技术现场应用效果良好,具有进一步推广应用价值。
深水高温高压井隔热测试管柱技术
阚长宾, 杨进, 于晓聪, 管申, 张超, 胡南丁
2016, 38(6): 796-800. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.016
摘要:
现有的深水油气井完井技术施工中通常会将部分完井液圈闭于套管环形空间内,进而在深水测试作业时圈闭流体受高温高压产层热流体的影响而产生井筒附加应力。为消除附加应力对井筒完整性造成的损害,设计了一种应用隔热管进行深水油气井生产测试的圈闭压力控制技术。依据南海深水高温高压井的典型井身结构,构建了测试过程的深水井筒热传导模型,通过基于典型井的井筒传热数值计算,分别对常规测试管柱结构及隔热油管测试管柱结构进行了圈闭环空温度场的数值模拟、圈闭压力计算。研究表明,深水高温高压油气井测试过程中,应用隔热管的测试管柱复配技术,可有效降低高温高压产层流体对套管圈闭空间的附加应力影响,避免了井下事故的发生。该技术为深水高温高压油气井的安全高效测试作业提供了一种新的有效方法。
南海西部高温高压井堵漏技术
罗鸣, 韩成, 陈浩东, 林四元, 杨玉豪
2016, 38(6): 801-804. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.017
摘要:
南海西部莺歌海盆地高温高压井储层段黄流组温度达到200 ℃,地层压力系数达到2.27,钻井过程中频繁出现井漏,其中高温高压井堵漏作业还存在着抗高温堵漏材料少、高温高压井控风险高、高密度堵漏浆流变性难以调控、堵漏作业经验少等诸多问题。在分析高温高压井前期堵漏经验及漏失原因的基础上,利用高温高压动态堵漏仪优选抗高温高压堵漏材料及堵漏配方,承压能力达到20 MPa。现场结合随钻堵漏以及承压堵漏,并使用抗高温弹性堵漏剂FLEX 配合刚性堵漏剂BLN 及承压堵漏剂STRH,成功实施高温高压井堵漏作业。
Weigh 系列有机盐钻井液抑制性机理
张万栋, 李炎军, 孙东征, 黄熠, 韩成
2016, 38(6): 805-807,812. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.018
摘要:
Weigh 系列有机盐钻井液具有抑制性能强、抗温性能好、摩阻低等优点,已成为国内外复杂情况钻井主要钻井液。室内测量了Weigh 系列有机盐钻井液中水的活度,经Weigh 系列有机盐钻井液作用后黏土胶体颗粒吸附扩散双电层的厚度及蒙脱石晶层的层间距,从活度因素、双电层因素、离子交换晶格嵌入因素3 个方面探讨了Weigh 系列有机盐钻井液抑制性作用机理。Weigh 系列有机盐钻井液在南海西部北部湾2 口大位移井中得到成功应用,为南海西部类似油田开发提供了进一步的技术支持。
高压窄密度窗口油基钻井液固井技术
赵宝祥, 陈江华, 任国琛, 郑浩鹏, 童岳
2016, 38(6): 808-812. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.019
摘要:
海上油田固井作业面临着高压窄密度窗口易发生漏失和气窜,油基钻井液环境下固井井壁滤饼清洗困难,大斜度定向井固井顶替效率低等诸多挑战。在分析相关固井技术难点的基础上,采用高密度冲洗液提高对油基钻井液套管壁及井壁滤饼的清洗质量;选用聚合物增强水泥浆体系,在固井压耗动态计算及压稳计算的基础上优化双凝水泥浆柱设计,实现防漏及压稳储层;采用旋转尾管固井技术实现固井过程中尾管旋转,提高冲洗液的洗井质量及水泥浆顶替效率。上述技术措施在涠洲油田压力系数高达1.61 g/cm3、高气油比达358 m3/m3、密度窗口仅0.12 g/cm3 的油基钻井液固井施工中成功应用,固井质量评价优良,表明该套海上油田固井技术能够满足高压窄密度窗口油基钻井液的固井需求。
东方1-1 气田高温高压下封隔液抗CO2 腐蚀研究
王尔钧, 魏安超, 舒福昌, 向兴金, 胡伊旭
2016, 38(6): 813-816. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.020
摘要:
东方1-1 气田中深层属于高温高压气藏且天然气中CO2 含量较高,在完井作业过程中需要加入封隔液以保持油管与套管间的液柱静压力,同时还要防止CO2 气体窜漏而进入环空,加剧对油管、套管的腐蚀。为了确保井筒的长期安全,开展了在模拟东方1-1 气田腐蚀环境下,不同盐水封隔液体系对13Cr 和13CrS 两种油管材质的腐蚀程度研究。结果表明:高温高CO2 分压下,密度为1.46 g/cm3 甲酸盐封隔液对13Cr 材质的腐蚀严重,极易发生腐蚀穿孔;由HLTC 复合盐配制的封隔液对13Cr 的腐蚀程度明显小于甲酸盐封隔液,对13CrS 腐蚀更小,其腐蚀速率均小于0.076 mm/a,可以满足井筒的长期安全要求, 具有进一步推广价值。
基于初始缺陷的钻柱疲劳寿命预测方法
耿亚楠, 陈孝亮, 杨进, 刘书杰, 邓贺, 何英明
2016, 38(6): 817-822. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.021
摘要:
钻柱初始缺陷是影响钻柱疲劳寿命的关键因素之一。传统的钻柱疲劳预测模型往往忽略初始缺陷的影响,导致预测的结果偏大,影响钻柱的安全性。针对钻柱的初始缺陷,在传统无缺陷钻柱的受力研究基础上,用应力集中系数修正钻柱受到的拉伸应力和弯曲应力,同时根据钻柱裂纹拓展规律建立钻柱的疲劳寿命预测模型,最后利用有限元分析工具分别模拟具有不同深度、半长和位置的初始缺陷的钻杆和无缺陷钻杆的平均应力及最小疲劳寿命,并进行对比。研究结果显示,初始缺陷深度和半长对钻杆的最小疲劳寿命有着重要的影响,初始缺陷离接箍越近,对钻柱的疲劳寿命的影响越大。研究结果为准确预测钻井过程中钻柱疲劳寿命,从而保证安全、高效钻进,具有一定的指导意义。
富油凹陷二次勘探复杂储层油气藏改造模式——以冀中坳陷、二连盆地为例
赵贤正, 才博, 金凤鸣, 罗宁, 王霞, 何春明
2016, 38(6): 823-831. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.022
摘要:
富油凹陷二次勘探是实现老区持续增储的关键,但面临越来越多的深层、低渗透、特殊岩性等复杂油气藏,需要措施改造才能获得工业油气流。以渤海湾盆地冀中坳陷和二连盆地为例,针对低渗透薄稠油层改造易伤害、流动差、缝高控制难的技术难题,形成了“规模适度、中等砂比、全程防膨、高效降黏”的精细改造模式;针对超深超高温超高应力的碳酸盐岩潜山油气藏难以实现深度酸压改造的技术难题,研制了耐200 ℃高温耐剪切性能的超高温聚合物压裂液,优选出缓速效果突出、具有固液转向功能的清洁酸液体系,形成了“前置探缝、固液转向、多级注入、闭合酸化”的体积酸压改造模式;针对高含黏土砂砾岩低渗透储层改造易伤害、易敏感、易砂堵的技术难题,研制了岩心损害率由以往的38.6% 降低到13.4% 的滑溜水及低浓度压裂液体系,并配套形成“复合压裂、前置投球、多层分压”的低伤害复合体积改造模式。在蠡县斜坡、牛东潜山、阿尔凹陷综合应用106 井次,整体改造效果较以往提高1.5 倍以上,有效支撑了富油凹陷二次勘探新领域的增储上产。
海上异常高温高压气藏产能评价方法
成涛, 陈建华, 阮洪江, 刘凯, 李佳, 冯燕娴
2016, 38(6): 832-836. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.023
摘要:
储层应力敏感性对气藏开发具有一定的影响,随着敏感性的增强,产能表现出明显降低的趋势。目前关于海上高温高压气藏考虑应力敏感性的产能研究较少,且海上气田受制于生产平台的限制,生产井一般为大斜度井,井斜产生拟表皮因数对产能也有较大影响。从渗流力学的基本理论出发,建立了综合考虑应力敏感性和高速非达西效应的大斜度井稳态产能方程, 并对中海油某高温高压气藏进行了实例分析,验证了产能方程的可靠性。通过研究可知,高温高压气藏在开发初期应尽量降低采气速度,保持地层压力,防止产能过快下降。
一种新型采气曲线动态分析技术的探讨与实践
张庆生, 韩国庆, 强彦龙, 汪召华, 刘晶, 杜政学
2016, 38(6): 837-841. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.024
摘要:
随着气田信息化管理水平的不断提高,相关数据量急剧增加,传统采气曲线反映信息量少、分析效率低的弊端日益突显,不仅浪费数据资源,还不能及时发现气井生产问题。探究了一种全新的具有K 线图特征的采气曲线,其分析方法主要是利用软件将日线图和分时线图实时绘制出来,并通过曲线的移动、放大缩小、图形对比等方式观察日线图和分时线图的走势和形态变化,进行更全面、高效的单井动态分析。通过高含硫气田的现场应用,表明新型采气曲线日线图和分时线图在形态和走势上给予了生产特征变化的准确响应,可有效抓住气井生产异常时机,提前采取应对措施。该技术极大提高了气井动态分析的准确性和前瞻性,促进气井动态分析技术在信息平台的基础上进一步向前发展。
抽油机井节能优化统一模型
邓吉彬
2016, 38(6): 842-847. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.025
摘要:
低油价形势下为了进一步降低抽油机井能耗、提高抽油机井系统效率,建立了整合间抽生产与连续生产方式统一的抽油机井节能优化模型。该模型在完成相同产量的前提下,合理组合主要生产参数,从降低生产时间及降低生产单耗2个方面协同降低抽油机井日耗电。在此优化模型的基础上,提出了模型求解的无极间开设计方法,该方法可实现连续生产与不同生产时间的间开生产能耗对比,得出日耗电最低的生产参数组合。现场应用表明,与常规连续优化相比,无极间开优化可以有效降低中、低产抽油机井系统能耗,进一步提高其机采系统效率。该统一模型及其求解方法为确定抽油机井选择连续生产或是间抽生产提供了经济评价依据,尤其对中低产井的节能优化具有指导意义。
风城浅层油砂SAGD 项目注汽压力优化
黄勇, 张磊, 何小东, 杨洪, 陈森, 游红娟
2016, 38(6): 848-851,858. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.026
摘要:
为加快风城浅层油砂SAGD 循环预热启动速度,改善生产初期汽腔发育程度,优化不同阶段注汽压力,在岩石力学实验和地应力测试基础上,分析了储层弹性力学性质和地应力分布,根据Mohr-Coulomb 准则,建立了注汽压力与抗剪强度的关系,同时通过CT 扫描实验获得了风城油砂剪切裂缝特征。研究表明,风城浅层油砂的刚度和剪胀程度随温度升高而减弱; 提高注汽压力能够降低有效应力,促进油砂产生垂直微裂缝;SAGD 过程中,抗剪强度为应力圆半径1.5 倍时可得出最小注汽压力,应力圆极限状态时可计算最大注汽压力;循环预热和生产初期阶段采用高注汽压力,稳定生产阶段采用低注汽压力,优化结果现场应用后效果良好。
稠油油藏气体- 泡沫辅助注蒸汽实验与数值模拟
吴正彬, 刘慧卿, 庞占喜, 吴川, 高民
2016, 38(6): 852-858. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.027
摘要:
针对蒸汽吞吐过程中由于能量不足以及严重汽窜等导致热效率低、吞吐效果变差的问题,从室内物理模拟以及数值模拟两方面,开展了在蒸汽中添加气体及高温泡沫以改善蒸汽吞吐开发效果的研究。首先,通过引入泡沫综合指数,筛选了合适的发泡剂;其次,进行了4 组室内平行双管实验,分别为单纯蒸汽驱、蒸汽- 烟道气泡沫驱、蒸汽- 氮气泡沫驱以及蒸汽- 氮气驱。实验结果表明:在注入条件相同的情况下,蒸汽- 烟道气泡沫驱和蒸汽- 氮气泡沫驱均能够有效地封堵高渗管,启动低渗管,与单纯蒸汽驱相比,采出程度最高分别提高了28.98% 和26.04%;蒸汽- 氮气驱调剖效果有限,不能有效地启动低渗管, 采出程度比单纯蒸汽驱提高了10.56%。结合物理模拟的结果,采用数值模拟方法,分析了地层参数对烟道气- 泡沫辅助吞吐和单纯蒸汽吞吐开发效果的影响,结果显示,对于层薄、油稠的非均质油藏,烟道气- 泡沫辅助吞吐与单纯蒸汽吞吐相比具有显著的优势,能够有效地提高蒸汽吞吐开发效果。对河南油田井楼零区烟道气- 泡沫辅助蒸汽吞吐方案进行了参数优化,得到最佳日注汽量为100 m3,最佳气汽比为12,最佳焖井时间为7 d。
远程控制自动投棒系统的研制及应用
王小东, 段宝玉, 吴郁, 雷锐平, 马纪翔, 熊巍, 周贤
2016, 38(6): 859-862. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.028
摘要:
天然气开采过程中常会出现井筒积液现象,排水采气作业贯穿整个采气过程,导致日常维护管理工作繁重。针对目前自动投棒装置内部带压、操作存在安全隐患等问题,设计了一套远程控制泡排棒自动投放系统,主要包括井口投棒装置、本地控制系统远程控制系统。整个系统的井口投棒装置上设计有压力平衡装置和投棒监测装置,从而实现了投棒腔体与井口压力的平衡问题,防止泡排棒在投棒装置内受到井口气流剧烈的冲击而损坏,还实现了投棒监测和记录功能。开发的远程控制上位机系统在现场进行试验,实现了定时定量自动投棒,系统稳定可靠。该系统的成功研制大大降低了工人劳动强度,提高了泡排效率,具有一定的推广应用价值。
聚表剂耗散颗粒动力学模拟及溶液特性研究
吴凯飞, 姚晓, 赵波, 韩世寰, 魏静, 杨红霞
2016, 38(6): 863-868. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.029
摘要:
为了提高高矿化度非均质稠油油藏的采收率,基于耗散颗粒动力学(DPD)模拟,对聚合物表面活性剂KL-6 的溶液特性进行了研究,分析了KL-6 的分子结构及水溶液增黏机理,并与部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)进行了对比。利用DPD 方法模拟了PAM、HPAM、KL-6 在水溶液中的溶解状态,研究了分子链结构对聚合物分子行为的影响,分析了不同浓度HPAM 和KL-6 溶液的增黏性;比较了HPAM 和KL-6 溶液的增黏性、表面活性、抗盐性及两种聚合物溶液的微观结构。结果表明,聚表剂KL-6 具有分子间缔合作用和表面活性,其临界缔合浓度为0.6 g/L;在临界缔合浓度以上,KL-6 溶液黏度显著高于HPAM; 在相同浓度下,KL-6 溶液的表/ 界面活性显著高于HPAM;盐溶液中KL-6 分子链形成了三维网状结构,具有很好的抗盐能力。研究结果可为开发和应用性能优异的聚合物表面活性剂提供理论指导。
CO2 驱注采工艺的应用与发展
张绍辉, 王凯, 王玲, 张晓辉, 王帅
2016, 38(6): 869-875. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.030
摘要:
CO2 驱是一项实现提高原油采收率和地质埋存双重目的、绿色环保的驱油技术,注采工程是其关键技术环节。为了进一步现场推广及应用,从注气工艺、采油工艺、防腐工艺、安全风险控制技术等方面总结了CO2 驱注采工艺的技术特点,指出了注采工艺主要问题是气窜和层间矛盾突出、高气油比条件下举升效率低、复杂条件下多因素影响腐蚀控制难度大、施工安全风险高等。通过分析,认为提高注采开发效果、降低注采工艺成本、保障注采生产安全是CO2 驱注采工艺的发展趋势,并提出了完善分层注气工艺、试验评价新型举升工艺、优化选缓蚀剂配方和加药工艺、建立CO2 驱安全风险管理体系的建议。
防砂井投产初期砾石层渗透率损害规律
高凯歌, 董长银, 高聚同, 周崇, 何海峰, 董云彬
2016, 38(6): 876-881. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.031
摘要:
砾石充填防砂井在投产后经常在短期内发生产量明显下降的现象。通过压实条件下砾石层渗透率变化规律实验和砾石层吸附堵塞实验,对投产初期砾石层渗透率损害规律进行研究。实验结果表明,砾石充填防砂井的井下压实作用与原油吸附堵塞作用是导致投产初期砾石层渗透率下降的主要原因,随着外加压力的增大,砾石堆积渗透率明显降低,40 MPa 压实下的砾石层渗透率约为初始渗透率的5%~11%;砾石层进行交替驱替后水相渗透率迅速下降,渗透率损害系数约在0.75~0.85 之间; 短时间内堵塞渗透率比随驱替时间及驱替温度变化不大。根据实验结果建立了投产初期砾石层渗透率损害程度预测模型与方法,对相关领域的生产研究具有一定指导意义。
煤层气井产出液煤粉含量监测
杨万有, 郑春峰
2016, 38(6): 882-886. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.032
摘要:
针对目前煤层气井排采过程中出煤粉状况严重且无法实现连续煤粉含量计量的问题,通过开展流体温度、流量对煤粉含量的补偿室内评价实验,并基于质量守恒原理建立了煤层气井产出液煤粉含量的计算方法。同时开发出一套适用于煤层气井产出液煤粉含量的实时监测装置,该装置通过压差式密度传感器监测产出液密度值,并实时传输至数据终端,通过数据转换得到实时产出液煤粉含量值。现场应用表明,煤粉含量监测装置可实现实时远程数据监测,且监测精度满足现场技术需求, 为现场防煤粉控制、排采工作制度的制定提供依据。
砂泥岩夹层套管损坏的有限元分析及防控措施
练章华, 罗泽利, 于浩, 步宏光, 李才雄, 李长平
2016, 38(6): 887-892. doi: 10.13639/j.odpt.2016.06.033
摘要:
据大港油田不完全统计,在沙泥岩夹层的套管损坏占63%。针对在砂泥岩夹层套管损坏严重的问题,基于弹塑性力学和断裂力学理论,建立了沙岩—泥岩—沙岩三岩层剖面的轴对称有限元模型,并借助有限元软件进行求解,分析不同钢材和壁厚条件下三岩层剖面上套管内应力分布情况。结果显示,套管内的Von Mises 应力在砂泥岩界面和泥岩段应力最大,且在砂泥岩界面应力发生突变出现尖角,因此在砂泥岩界面和泥岩段套管容易损坏。针对砂泥岩夹层研究了泥岩段套管损坏的防控措施,研究发现,相同钢级下,增加套管壁厚不能有效防控泥岩段套管损坏,提高套管的钢级才是有效方法。通过以上分析研究对砂泥岩界面防控套管损坏的研究提供技术借鉴。