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溢流分析与防控实践——以中国石油集团川庆钻探工程有限公司为例

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天然气技术与经济 2024年第2期18卷 20-25页

作者：谭宾付强叶林祥徐勇军吴会胜胡旭光王茂林晏琰刘贵义中国石油集团川庆钻探工程有限公司四川成都610051 中国石油井控应急救援响应中心四川成都610051 西南石油大学石油与天然气工程学院四川成都610500

“十三五”期间,油气勘探开发向深层、超深层、非常规新领域发展,面临复杂的地质条件、恶劣的井筒状况等多重挑战,油气安全开发对井控工艺、装备及人员素质提出了更高的要求。为进一步减少溢流,以中国石油集团川庆钻探工程有限公司为例... 详细信息

“十三五”期间,油气勘探开发向深层、超深层、非常规新领域发展,面临复杂的地质条件、恶劣的井筒状况等多重挑战,油气安全开发对井控工艺、装备及人员素质提出了更高的要求。为进一步减少溢流,以中国石油集团川庆钻探工程有限公司为例,系统分析了溢流防控难点,通过“全过程压实井控管理、全流程完善井控工艺、全面升级井控装备、全方位推进信息化建设、全面提升应急能力,有针对性的制定了“管理、工艺、装备、信息化、应急”五个方面的措施。结论认为:(1)深层、超深层油气勘探中的井控风险仍然严峻,深入开展地质工程一体化融合,是提高地层压力预测精度、降低溢流风险的重要举措;(2)数字化、信息化是溢流防控的重要发展方向,需加快推广应用;(3)井控装备的升级迭代是防范化解深井超深井井控风险的重要保障,井控装备逐步向自动化、智能化迈进是未来发展的重要趋势;(4)专业井控人才是溢流防控的关键,需持续培养“管理+现场”专业井控人才,注重班组和基层队伍的能岗匹配和能力提升。

关键词：超深层三高井溢流防控井控安全工程地质一体化

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阵列声波SVP技术在川南页岩气水平井裂缝识别的应用

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特种油气藏 2024年

作者：梁旭升中国石油川庆钻探工程有限公司

裂缝性储层普遍分布在各种较为致密、性脆的地层中，如碳酸盐岩、火成岩及页岩中。页岩储层中裂缝发育程度对渗透率具有相当高的指示作用，是影响页岩气井产能的主要控制因素之一，也是川南地区页岩气藏水平井产能差异大的原因之一。川... 详细信息

裂缝性储层普遍分布在各种较为致密、性脆的地层中，如碳酸盐岩、火成岩及页岩中。页岩储层中裂缝发育程度对渗透率具有相当高的指示作用，是影响页岩气井产能的主要控制因素之一，也是川南地区页岩气藏水平井产能差异大的原因之一。川南五峰—龙马溪组页岩在强烈应力作用下产生岩石迁移，同时普遍经历较大的埋深和较长时期的热演化，不同程度改变了页岩微细孔隙结构和有机质孔发育，进而影响储集物性和性能。针对页岩储层的非均质性及易发育天然裂缝的特征，运用SVP裂缝处理技术，利用阵列声波测井资料的反射波信息来识别、评价页岩储层裂缝发育程度。利用该方法对研究区W25井的阵列声波测井资料进行了SVP处理，处理结果与微地震监测事件具有很好一致性，进而在川南研究区利用反射波系数对实施过生产测试的W1、W7等4口井的裂缝发育程度和产能情况进行分析，结果表明：反射波系数高的井相应产气能力也高，从而得出“裂缝发育程度与页岩气井产气能力密切相关”的结论。该研究成果不仅可以评价川南页岩气井裂缝发育规模，还可以在一定程度上对页岩气井产能进行预测。

关键词：页岩气裂缝阵列声波反射波反射波系数

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万米深井上部大尺寸井眼钻柱动力学特性研究

天然气工业 2024年第1期44卷 49-57页

作者：祝效华李柯李文哲贺明敏佘朝毅谭宾西南石油大学中国石油西南油气田公司中国石油川庆钻探工程有限公司

油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺... 详细信息

油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺寸钻具使用寿命远低于预期。为此,在对比研究了深地川科1井(以下简称SDCK-1井)和毗邻8000 m超深井上部井段钻柱振动问题基础上,基于全井钻柱系统动力学模型和数值仿真方法,针对性研究了大尺寸井眼中的钻柱动力学特性。研究结果表明:①井眼尺寸越大,钻头和下部钻具的振动越剧烈,SDCK-1井二开大尺寸井眼与邻井中等尺寸井眼相比(井深500 m处),其钻头及下部钻具振动强度均值分别增加了48.0%和41.5%,比SDCK-1井三开中等尺寸3000 m井深的钻头及下部钻具振动强度均值分别高了29.0%和2.9%;②相同井眼尺寸和岩石特性情况下,下部钻具组合比钻柱整体长度对钻头振动的影响更大,优化下部钻具组合能够明显改善钻头振动,保护钻头,同时还可以提高钻头破岩能量利用效率实现钻井提速;③在大尺寸井眼中钻头破岩激励向上传播,横向振动衰减慢于轴向振动衰减,大尺寸钻头扭矩更大且钻压和扭矩波动更加明显,因此从保护下部钻具的角度出发,大尺寸井眼钻具组合对抑制横振更加有效;④大尺寸井眼中下部钻具弯矩和弯矩波动更大,现场频繁出现的钻具裂纹除受控于整体振动强度较大以外,交变弯矩是裂纹发生的重要原因。结论认为,该研究成果揭示了超深井大尺寸井眼中钻柱的动力学特性,指出了应着重控制横振和交变弯矩,该认识可以为超深井上部大尺寸井眼钻井提供技术指导。

关键词：超深井科探井 SDCK-1井大尺寸井眼钻头振动钻柱动力学钻具裂纹

基于集成产品开发的钻探企业科研管理创新模式构建浅析——以川庆钻探工程有限公司为例

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钻采工艺 2024年

作者：喻建胜中国石油川庆钻探工程有限公司

近年来,石油钻探企业始终把科技创新作为高质量发展的重要举措,在着力科技自立自强、数字化转型和智能化发展方面不断取得突破,但随着行业的内外部环境变化,市场对技术产品研发速度和质量要求越来越高,同时技术发展进入深水区,现有研发... 详细信息

近年来,石油钻探企业始终把科技创新作为高质量发展的重要举措,在着力科技自立自强、数字化转型和智能化发展方面不断取得突破,但随着行业的内外部环境变化,市场对技术产品研发速度和质量要求越来越高,同时技术发展进入深水区,现有研发体系亟需升级完善以支撑科研攻关的高效运行。借鉴华为公司集成产品开发经验和做法,结合川庆公司自身特点,通过在研发投入策略、需求管理、创新组织模式、成果共享及智能匹配库、考核激励机制等方面进行分类探索改革,形成了公司基于IPD的科技研发体系。结果表明,通过研发体系的优化,特别是设立需求分类管理;建立技术研发和产品开发分离策略;形成公共产品库;跨部门协同组织攻关等措施促进了以“溢漏早期监测预警系统”为代表的成果快速落地并应用于生产,研究周期由常规项目的两年降低到半年,效果显著,对石油钻探企业优化提升科技创新模式具有重要的借鉴意义。

关键词：集成产品开发科研管理创新模式激励机制

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深井固井水泥浆凝固阶段的传压效率时变规律

天然气工业 2024年第8期44卷 125-132页

作者：刘开强郑友志冯予淇师伟刘洋蒋平屈中文龚泽相张兴国西南石油大学中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司中国石油集团工程材料研究院有限公司中国石油集团西部钻探工程有限公司固井公司

随着油气井向深层超深层发展，地质条件愈加复杂，开采难度越来越大，尤其是高温高压、窄压力窗口地层是固井工程面临的突出难题。深层超深层压力敏感地层固井过程中，精确控制水泥浆柱压力是保障固井安全与水泥环层间封隔质量的关键。... 详细信息

随着油气井向深层超深层发展，地质条件愈加复杂，开采难度越来越大，尤其是高温高压、窄压力窗口地层是固井工程面临的突出难题。深层超深层压力敏感地层固井过程中，精确控制水泥浆柱压力是保障固井安全与水泥环层间封隔质量的关键。为探究凝固阶段水泥浆的失重规律和传压能力，建立了固井水泥浆静液柱压力评价装置和水泥浆传压效率评价方法，结合微量热仪和超声波静胶凝强度仪，测试了水泥浆水化过程不同厚度水泥浆的水化速率和静胶凝强度，最后分析了水泥浆失重和传压效率的时变规律。研究结果表明：(1)沉降稳定性良好的水泥浆体系，凝固阶段可根据其水化进程将失重分为水化诱导期的平稳阶段和水化加速期的快速降低阶段；(2)在水化诱导期内，悬浮分散结构的水泥浆静胶凝强度缓慢发展，其失重速率随厚度降低而加快，遵循胶凝悬挂理论，且该阶段液态水泥浆可高效、快速传递顶部压力，传压效率超过95%；(3)在水化加速期内，水泥浆变为凝胶网架结构，水化产物增强凝胶网架的强度及其与外界面胶结强度，转移固相重力和上部加压值至外界面，降低水泥浆静液柱压力和传压效率，最终使水泥浆丧失传压能力。结论认为，该规律认识可为压力敏感地层固井憋压候凝工艺的高效实施提供实验和理论支撑，为深层超深层油气的高效开发奠定坚实基础。

关键词：固井憋压候凝失重压力传递早期水化微观结构

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川渝地区深层超深层试油完井技术现状及展望

钻采工艺 2024年第2期47卷 130-140页

作者：孙虎贺秋云徐文卢齐庞东晓中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司试修公司中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院

近年来随着勘探开发持续向深部地层进军,川渝地区8 000 m级深井试油完井需求逐渐增加,万米深井试油也进入作业倒计时。川渝地区深部产层具有高压、超高温、高含硫化氢的特点,试油完井技术面临极大挑战。文章围绕深井安全快速试油完井和... 详细信息

近年来随着勘探开发持续向深部地层进军,川渝地区8 000 m级深井试油完井需求逐渐增加,万米深井试油也进入作业倒计时。川渝地区深部产层具有高压、超高温、高含硫化氢的特点,试油完井技术面临极大挑战。文章围绕深井安全快速试油完井和提升井下资料录取质量及效率的两大核心目标,分析了在深层超深层试油完井工程基础研究、试油完井技术、高温高压地面装备和试油完井工具等方面取得的进展,总结了在长期工程实践中形成的试油完井一体化、高压气井地面装备自动化测试、生产井动态监测、试油完井管柱安全评价等川渝地区深井超深井试油完井特色技术,为国内其他类似区块试油完井工程作业提供参考。面对超深、特深井愈加复严苛的地质条件和工程挑战,探讨了试油完井技术的发展和展望,在安全、快速试油作业方面,重点攻关研发更高温度、压力等级的试油完井工具,从而简化管柱结构,提升可靠性;在资料录取方面,发展基于传感器和无线传输的实时测量技术,打造井筒“信息高速公路”,提升数据时效性和准确性,为大数据分析和智能决策奠定基础。

关键词：川渝地区超深井试油完井井下工具地面装备完井液数字油田

基于PR—Henry改进模型的酸性天然气——地层水体系及其相平衡特征分析

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天然气工业 2024年第6期44卷 64-73页

作者：杨宇王建猛张骞刘建国刘荣和江良伟成都理工大学能源学院中海石油(中国)有限公司海南分公司中海石油(中国)有限公司天津分公司中国石油集团川庆钻探工程有限公司地质勘探开发研究院

准确表征酸性天然气—地层水体系的相平衡规律,对于天然气开发过程中的水溶气量和凝析水量分析具有重要意义,但目前常用的PR状态方程与Henry定律等理论对酸性天然气—地层水体系的相平衡研究还存在不适用的问题。为进一步考虑酸性气体... 详细信息

准确表征酸性天然气—地层水体系的相平衡规律,对于天然气开发过程中的水溶气量和凝析水量分析具有重要意义,但目前常用的PR状态方程与Henry定律等理论对酸性天然气—地层水体系的相平衡研究还存在不适用的问题。为进一步考虑酸性气体和地层水矿化度对体系相平衡的影响,改进并提高对天然气溶解度和饱和含水量的计算精度,在PR状态方程与Henry定律相结合建立的PR—Henry模型基础上,考虑了溶解盐对体系相平衡的影响,采用定标粒子理论(SPT)修正了Henry常数,建立了改进的PR—Henry模型,最后分析了天然气组成、压力、温度和盐水含盐量对天然气溶解量和饱和含水量的影响。研究结果表明:(1)模型计算结果与实测资料对比,平均相对偏差分别为5.3%和4.55%,表明该模型能够应用于不同温度、压力和组成的酸性天然气-地层水体系的相平衡计算;(2)天然气在地层水中的溶解量受天然气组成、温度、压力和地层水含盐量的影响;(3)天然气饱和含水量受温度和压力影响十分明显。结论认为,改进的PR—Henry模型为天然气开采过程评价和CO_(2)埋存溶解量计算提供了一种有效的方法,对于评估天然气可采储量及开发特征具有重要的参考意义。

关键词：酸性天然气相平衡计算 PR—Henry模型定标粒子理论影响因素

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三段制圆弧轨道设计参数的谱集计算

石油学报 2024年第4期45卷 708-717页

作者：王海涛郑鹏邓青山孙立伟鲁港孟庆安覃吉昆仑数智科技有限责任公司北京100043 中国石油渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司天津300280 中国石油渤海钻探工程有限公司第三钻井工程分公司天津300280 中国石油长城钻探工程有限公司工程技术研究院辽宁盘锦124010

为了解决井眼轨道设计中设计参数输入“试凑”问题,发展了设计参数谱集计算的数值算法。以二分法为基础,推导出了两个设计参数各自的整体允许范围的算法,以及当一个设计参数给定时另一个设计参数允许范围的算法,使用这些算法能有效地计... 详细信息

为了解决井眼轨道设计中设计参数输入“试凑”问题,发展了设计参数谱集计算的数值算法。以二分法为基础,推导出了两个设计参数各自的整体允许范围的算法,以及当一个设计参数给定时另一个设计参数允许范围的算法,使用这些算法能有效地计算出谱集边界,从而绘制出设计参数谱集图形。进一步证明了谱集结构定理:三段制设计参数谱集由一个二维有界连通闭集或者不相交的多个二维有界连通闭集的并集组成。数值算例的计算结果表明,谱集计算算法能求出连通和不连通等各种情况的谱集边界。谱集计算算法在井眼轨道设计软件中可为软件用户提供可视化的设计参数选择数值范围,提高设计效率。

关键词：定向钻井井眼轨道三段制谱集二分法

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深层超深层取心技术进展与未来解决方案

钻采工艺 2024年第2期47卷 113-120页

作者：杨柳青陈文才曾欣中国石油川庆钻探工程有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院

发展深层超深层取心技术是积极践行习近平总书记“向地球深部进军”号令的具体行动,是探索深层油气资源的重要手段。取心收获率、密闭率、保压成功率等重要指标是评价取心作业是否成功的关键,上述指标受地层岩性、取心工具材料、结构设... 详细信息

发展深层超深层取心技术是积极践行习近平总书记“向地球深部进军”号令的具体行动,是探索深层油气资源的重要手段。取心收获率、密闭率、保压成功率等重要指标是评价取心作业是否成功的关键,上述指标受地层岩性、取心工具材料、结构设计、取心工艺以及现场作业等因素的影响非常大。文章针对深层超深层取心面临的井筒温度高、循环压力大、地层岩性破碎易堵心、岩心定位区分难度大等挑战,总结分析了近年来国内深层超深层取心技术取得的成绩和出现的典型问题,对比国外同类型取心工具的结构及成功应用案例,进而提出未来我国深井超深井取心技术的发展建议,并研究适用于深层超深层的系列取心工具和配套取心工艺技术,为“取全、取准”深层超深层地质资料,推动我国深层超深层油气资源勘探开发提供技术支撑。

关键词：深层超深层钻井取心取心工具收获率