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页岩气水平井套管变形影响段分段压裂工艺研究及现场试验

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天然气工业 2017年第7期37卷 40-45页

作者：廖仕孟桑宇宋毅曾波刘望杨蕾中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司工程技术研究院

页岩气水平井压裂多采用泵送桥塞分段压裂工艺,如遇套管变形则桥塞不能泵送至设计位置,将导致变形段以下未改造井段不能按照设计方案进行改造。四川盆地长宁、威远区块页岩气水平井压裂约有30%的井都发生了不同程度的套管变形。早期对... 详细信息

页岩气水平井压裂多采用泵送桥塞分段压裂工艺,如遇套管变形则桥塞不能泵送至设计位置,将导致变形段以下未改造井段不能按照设计方案进行改造。四川盆地长宁、威远区块页岩气水平井压裂约有30%的井都发生了不同程度的套管变形。早期对于发生套管变形后不能改造的井段一般就放弃了施工,造成页岩气井控资源量不能有效动用,对压裂效果也产生了较大的影响。页岩气水平井压裂套管变形机理复杂、影响因素多、变形时机难以预测,探寻套管变形影响段的分段改造工艺尤为重要。为此,针对套管变形井试验了缝内砂塞分段压裂和暂堵球分段压裂工艺:(1)缝内砂塞分段压裂采用单段射孔、单段压裂方式施工;(2)暂堵球分段压裂采用一次射孔,连续压裂投球分段方式施工。并在此基础上对比了上述两种工艺的优缺点,开展了现场试验。现场施工过程中的压力响应、邻井压力监测、微地震监测等数据均表明:上述两种工艺均成功地实现了对套变影响段的有效改造,实现了页岩气井控储量的有效动用,确保了压裂效果。

关键词：页岩气水平井套管变形分段压裂砂塞分段压裂暂堵球分段压裂现场试验四川盆地长宁、威远区块

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长裸眼恶性漏失井膨胀管堵漏适用技术

天然气工业 2023年第8期43卷 98-107页

作者：郑有成郭建华中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司工程技术研究院

四川盆地天然气井钻井过程中,经常面对长裸眼井段、多压力系统、承压能力要求高的堵漏需求,但已有的化学类堵漏及承压技术无法完全达到承压目标及时效要求。为此,针对四川盆地天然气井恶性井漏问题,研发了高抗挤膨胀管、配套工具及液体... 详细信息

四川盆地天然气井钻井过程中,经常面对长裸眼井段、多压力系统、承压能力要求高的堵漏需求,但已有的化学类堵漏及承压技术无法完全达到承压目标及时效要求。为此,针对四川盆地天然气井恶性井漏问题,研发了高抗挤膨胀管、配套工具及液体体系,开展了管材性能评价及适用边界分析,形成了膨胀管裸眼封堵技术并开展了现场应用。研究结果表明:(1)低碳锰合金化技术、“第三代”Mn-TRIP钢材配方以及高标准的生产制造工艺可大幅提高管材性能,新研制的高抗挤膨胀管胀后冲击韧性≥105 J,抗外挤强度≥20MPa;(2)基于测定的螺纹接头连接效率,参考API标准及J55膨胀管应用边界计算方法,建立了高抗挤膨胀管的适用边界;(3)基于高抗挤膨胀管,结合水力扩眼器、悬砂清砂液及固井水泥浆等,形成了“扩眼—膨胀管下入—膨胀作业—恢复钻进”全过程规范化膨胀管裸眼封堵施工工艺。结论认为:(1)该技术在四川盆地已成功应用8井次,累计作业长度5177.81 m,承压能力达35 MPa以上,均实现了裸眼井段的有效封隔;(2)该技术有望成为解决恶性井漏的有效途径,并可在井身结构拓展、高压盐水封隔及井筒修复等领域进行推广应用。

关键词：膨胀管裸眼封堵长裸眼井段恶性井漏低碳锰合金化恶性井漏治理井身结构拓展井筒修复

基于数字岩心模型重构的岩石力学行为评价新方法

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天然气工业 2024年第7期44卷 132-143页

作者：郭建华佘朝毅夏连彬余文帅苏强李亚天中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油西南油气田公司

石油天然气钻井过程中,上覆非目的地层钻取的岩心数量有限,在一定程度上限制了其岩石力学行为的研究,不利于安全高效钻进。为此,采用数字岩心模型对上覆长井段非目的地层岩石力学行为开展了反演研究,并以四川盆地天府气田上三叠统须家... 详细信息

石油天然气钻井过程中,上覆非目的地层钻取的岩心数量有限,在一定程度上限制了其岩石力学行为的研究,不利于安全高效钻进。为此,采用数字岩心模型对上覆长井段非目的地层岩石力学行为开展了反演研究,并以四川盆地天府气田上三叠统须家河组地层为例,基于目标层位岩屑组分测试结果与Voronoi理论,建立了用于表征须家河组岩心力学行为的数字岩心三维Voronoi体模型,还原了矿物成分、黏土以及孔隙的空间分布,最后从微观角度分析和研究了岩石的力学特性及损伤演化过程。研究结果表明:①数字岩心单轴压缩变形存在空隙压密、弹性变形、塑性变形和破坏后4个阶段,破坏形式主要为剪切破坏,这与实验结果高度吻合;②在轴向压力加载时,矿物颗粒受到挤压产生应变,当应变超过矿物本身的屈服应变时,矿物开始损伤,并将无法承受的压力传递给邻近矿物颗粒,逐渐形成裂纹和破裂面;③矿物空间分布仅对数字岩心的损伤演化和裂纹发展有影响,颗粒尺寸对弹、塑性以及破坏后阶段的力学行为均有影响;④随着围压增加,抗压强度和残余强度明显增大,且岩心尺寸越大弹性模量和峰值强度越低。结论认为,该方法分析结果与实验结果吻合,为岩心缺少条件下研究钻井过程中上覆地层岩石力学特性提供了新思路,并对破岩机理认识及优化钻头选型与设计具有重要工程意义。

关键词：数字岩心力学行为单轴抗压强度三维Voronoi 损伤演化矿物组分尺寸效应

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考虑多重滤失效应的前置液酸压有效缝长模拟

天然气工业 2018年第7期38卷 65-72页

作者：党录瑞周长林黄媚蒋德生中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司工程技术研究院

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质... 详细信息

为了提高天然裂缝较发育的碳酸盐岩储层酸化压裂设计的准确性和有效性,在采用经典裂缝拟三维延伸数学模型模拟前置液造缝过程中裂缝几何尺寸动态变化的基础上,结合液相反应平衡原理和局部反应平衡原理,建立了考虑天然裂缝、蚓孔及基质多重滤失效应的酸液流动反应模型,以现场实例井的酸化压裂改造为例,使用所建模型模拟前置液酸压注酸过程中裂缝内酸液渗滤过程及酸岩动态刻蚀形态,通过酸液沿水力裂缝长度方向的浓度变化和残酸极限浓度综合确定酸蚀裂缝有效缝长,并与压力恢复试井的解释结果进行了对比。结果表明:(1)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中,沿裂缝长度方向的酸液滤失速度非定值,滤失速度曲线呈锯齿状波动变化,在酸蚀蚓孔与天然裂缝相遇时酸液滤失速度普遍大于基质处的滤失速度;(2)裂缝—孔隙型储层酸化压裂过程中酸液滤失严重,酸液有效作用距离大幅度降低;(3)验证井酸化压裂解堵增产效果显著,该井试井解释结果与所建立的数学模型模拟解释结果相吻合,说明所建立的前置液酸化压裂数学模型可靠。结论认为,考虑多重滤失效应的前置液酸化压裂数学模型更适用于裂缝—孔隙型储层的酸化压裂模拟。

关键词：碳酸盐岩储集层天然裂缝蚓孔前置液酸化压裂酸液滤失有效缝长裂缝—孔隙型酸化压裂模拟

四川盆地天然气藏提高采收率技术进展与发展方向

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天然气工业 2023年第1期43卷 23-35页

作者：雍锐胡勇彭先梅青燕戚涛杨建李隆新郑伟陈颖莉李滔张理中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司勘探开发研究院中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油西南油气田公司集输工程技术研究所

四川盆地油气资源丰富,有超级含油气盆地之称,是我国最具开发潜力的含油气盆地之一,具有开发对象复杂,气藏类型多且普遍具有低孔、低渗、水侵活跃、非均质性强等特点,因此天然气提高采收率面临巨大挑战。为此,系统剖析了四川盆地常规气... 详细信息

四川盆地油气资源丰富,有超级含油气盆地之称,是我国最具开发潜力的含油气盆地之一,具有开发对象复杂,气藏类型多且普遍具有低孔、低渗、水侵活跃、非均质性强等特点,因此天然气提高采收率面临巨大挑战。为此,系统剖析了四川盆地常规气藏特点和提高采收率难点,回顾了发展历程,梳理了提高采收率技术模式和技术体系,总结了近年来针对复杂气藏提高采收率技术取得的最新进展,并对未来发展进行了预测。研究结果表明:①经过60余年的天然气勘探开发,四川盆地已形成了“全生命周期统筹、全生产系统协同”提高采收率核心理念;②创立了以“早期评价与部署,储量刻画与动用,水侵诊断与治理,工艺配套与优化”为核心的气藏全生命周期提高采收率技术模式;③建立了地质与气藏工程、钻完井工程、采气工程、地面工程等多专业协同的提高采收率技术体系;(4)随着盆地开发重心逐步向超深层复杂岩性气藏、非常规气藏等地质条件更加复杂的领域转移,提高采收率技术未来的发展方向将包括超深层气藏薄储层精细描述、多重介质跨尺度数值模拟、超深特殊工艺井排水采气、非常规气地质工程一体化等多个方面。结论认为,60余年来不断丰富完善和形成的提高采收率技术模式和技术体系不仅为四川盆地天然气规模效益开发提供了有力技术支撑,同时也为国内外类似气藏提高采收率技术的选择提供了理论指导和技术借鉴。

关键词：四川盆地均衡开采降低废弃地层压力提高采收率技术模式发展方向

考虑颗粒随机分布特征的水平井环空岩屑起动流速

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天然气工业 2022年第10期42卷 107-114页

作者：陈烨郑有成曾波范宇吴鹏程王旭东中国石油西南油气田公司页岩气研究院中国石油西南油气田公司中国石油西南油气田公司工程技术研究院

水平井钻井技术已广泛用于页岩气开发,但水平井钻井过程中环空岩屑易沉降在井眼低边形成岩屑床,导致钻柱高摩阻、高扭矩,卡钻、埋钻事故频发。目前考虑环空岩屑颗粒随机分布特征对起动速度影响的研究较少,受力及作用规律分析尚不完善,... 详细信息

水平井钻井技术已广泛用于页岩气开发,但水平井钻井过程中环空岩屑易沉降在井眼低边形成岩屑床,导致钻柱高摩阻、高扭矩,卡钻、埋钻事故频发。目前考虑环空岩屑颗粒随机分布特征对起动速度影响的研究较少,受力及作用规律分析尚不完善,为了明确岩屑床颗粒重新起动流速及规律,更好地保障井筒的流动安全,在引入粒子随机分布函数确定岩屑起动百分比,考虑净重力、拖拽力、举升力、附加质量力、固体颗粒黏结力、液流压耗、钻井液静压力、范德华力建立了岩屑滚动、举升起动力学模型的基础上,分析了不同影响因素的作用规律,并利用已有的实验数据验证了模型准确性。研究结果表明,(1)举升方式的起动流速大于滚动方式,当床层高度足够小时,对应的流速即为无岩屑床生成的钻井液最小流速;(2)随着岩屑粒径的增大,岩屑起动流速先增大后降低,临界粒径为1.1 mm左右;(3)岩屑颗粒的相对隐蔽度、岩屑密度、钻井液有效黏度、钻柱偏心度、岩屑起动百分比越大,所需的起动流速越大,但岩屑起动流速随着井斜角的增大而降低。结论认为,研究取得的新认识可为页岩气水平井水力参数设计和岩屑运移提供技术支撑,保证了页岩气水平井的安全快速钻进。

关键词：页岩气水平井岩屑随机分布岩屑起动临界流速固液两相流

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页岩气水平井井筒清洁技术的难点及对策

天然气工业 2019年第8期39卷 82-87页

作者：张华礼杨盛刘东明李玉飞罗伟黎俊吾中国石油西南油气田公司工程技术研究院

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状... 详细信息

页岩气储层采用水平井钻井和大型加砂压裂能够获得增产,但气井井筒堵塞的问题也频繁出现,如何清除钻塞作业残余的桥塞碎屑及砂粒,确保页岩气井井下生产通道的畅通,成为气井安全生产的重要环节。为此,在分析水平井井筒清洁生产技术现状的基础上,总结了页岩气水平井井筒清洁处理面临的技术难点,结合当今世界页岩气井井筒清洁技术的进展,对清洁工具及工艺、工作液性能进行技术攻关,研发了清洁处理工具,提出了清洁处理技术对策,并对其现场应用效果进行了评价分析。研究结果表明:①所研发的针对大通径桥塞处理的套磨打捞一体化工具,可实现工具入井后对大通径桥塞的套铣、打捞一次性作业;②形成的换向旋流冲砂工艺在长水平段中作业时能避免砂粒沉降,能实现将砂粒冲洗出井筒的目标;③常压及高压井可以选用气井返排液、KCl、CaCl2溶液等作为工作液,而低压井则可选用泡沫流体作为工作液;④对于低压井,通过优化设计局部压差打捞工具形成局部压差吸附的方式带动井内碎屑物或沉砂进入工具内部,进而完成打捞作业。结论认为,所形成的适合页岩气水平井的井筒清洁工艺技术为后期大规模页岩气井筒清洁处理奠定了基础。

关键词：页岩气水平井桥塞碎屑及砂粒井筒堵塞井筒清洁难点套磨打捞一体化工具

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一种溶黏型仿生自愈合水泥浆体系

天然气工业 2023年第5期43卷 63-70页

作者：郑友志佘朝毅付洪琼郭小阳汪瑶中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油西南油气田公司西南石油大学

随着固井水泥浆技术的发展,固井自愈合技术已然成为预防和治理油气窜、提高水泥环长期密封能力最为有效的技术之一。针对固井水泥环长期密封性能失效引发的环空油气窜技术难题,基于“先防后堵”的技术思路,从化学仿生的角度,研发了一种... 详细信息

随着固井水泥浆技术的发展,固井自愈合技术已然成为预防和治理油气窜、提高水泥环长期密封能力最为有效的技术之一。针对固井水泥环长期密封性能失效引发的环空油气窜技术难题,基于“先防后堵”的技术思路,从化学仿生的角度,研发了一种溶黏型仿生自愈合水泥浆体系,分别评价了该仿生自愈合水泥浆体系工程性能和凝固后的自愈合水泥石力学性能,并通过劈裂造缝的方式,评价了自愈合水泥石在甲烷养护条件下的力学性能恢复能力和渗透率的降低率。最后通过SEM微观测试和红外光谱分析了该自愈合水泥的愈合机理。研究结果表明:①水泥石力学性能优异,在抗压强度降低15%的情况下水泥石弹性模量减少41%,显示出良好的韧性,起到了“先防”的作用;②破坏后的水泥石遇烃激发,能生成一种溶黏型凝胶状酯类物质,重新黏合水泥石骨架,自愈合水泥石在甲烷养护条件下抗压强度恢复率达94.5%,抗折强度恢复率达58.6%,气测渗透率降幅为99%,液测渗透率降幅为100%,起到了“后堵”的作用。结论认为,溶黏型仿生自愈合水泥浆体系可有效实现固井完整性并在水泥环破坏后通过自愈合实现长期密封完整性,为防止环空异常带压这一油气井生产安全隐患提供了有力的技术支撑,有利于解决固井水泥环长期密封性能失效引发的环空油气窜技术难题。

关键词：自愈合溶黏型水泥浆水泥石评价方法先防后堵环空带压

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高含硫气井罐装电潜泵系统排水采气工艺

天然气工业 2018年第2期38卷 67-73页

作者：彭杨叶长青孙风景王学强朱鹏朱庆张宇王威林中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油西南油气田公司蜀南气矿

为了将常规气井常用的电潜泵排水采气工艺应用于高含硫气井,同时满足高含硫气井保护套管的要求,基于高含硫气井的完井方式及电潜泵排水采气工艺自身的技术特点,针对套管保护、气体干扰及深井电潜泵机组振动等问题,在完井管柱设计、工具... 详细信息

为了将常规气井常用的电潜泵排水采气工艺应用于高含硫气井,同时满足高含硫气井保护套管的要求,基于高含硫气井的完井方式及电潜泵排水采气工艺自身的技术特点,针对套管保护、气体干扰及深井电潜泵机组振动等问题,在完井管柱设计、工具配套等方面开展了攻关研究,并在L2井进行了排水采气工艺设计。结果表明:(1)所研发的一套以罐装电潜泵系统为主体、结合锚定式插管封隔器形成的高含硫气井完井管柱系统能够实现电潜泵的正常运行,并且满足保护套管的要求;(2)采用多相流泵及放气管线可以应对气体干扰的问题,使用自动换向阀可以降低电潜泵复杂流道对气井自喷的影响,配套带锚定机构的插管封隔器能够降低管柱振动;(3)所设计的罐装电潜泵系统可应用于?244.5 mm和?177.8 mm套管,其中?244.5 mm套管对应的电潜泵最大排量为900 m3/d、最高扬程为4 500 m;?177.8 mm套管对应的电潜泵最大排量为300 m3/d、最高扬程为3 000 m。结论认为,该项研究成果为高含硫气井实施电潜泵排水采气工艺提供了技术支撑。

关键词：高含硫气井电潜泵排水采气罐装系统完井方式保护套管插管封隔器多相流泵