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中国深层—超深层钻完井关键技术及发展方向

石油学报 2024年第1期45卷 312-324页

作者：刘岩生张佳伟黄洪春中国石油集团工程技术研究院有限公司油气钻完井技术国家工程研究中心北京102206

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及... 详细信息

深层—超深层油气资源是中国油气增储上产的重要接替资源,实现深井、超深井安全优快钻完井对于深层—超深层油气资源效益开发具有重要意义。通过回顾中国深井、超深井发展历程,梳理对比深井、超深井钻完井技术发展现状、关键技术进展及应用效果,结合面临的主要问题指出了下一步的发展方向。通过对比全球及中国深井、超深井钻完井关键钻井装备、井身结构优化与拓展、钻井提速、钻井液、固井、随钻测控技术与装备、试油完井关键技术指标及应用情况,指出抗高温高压、高稳定性是当前存在的主要技术差距。剖析了支撑中国实现陆上8000 m超深井常态化,钻深能力迈上9000 m台阶,正向万米挺进的深井自动化钻机、井身结构优化、控压钻井、高效PDC钻头、抗高温超高密度油基钻井液、高效堵漏、高强度韧性水泥浆及自动化固井、抗高温酸压、深层连续管作业机等一批高端装备、尖端工具、核心助剂的最新进展及应用情况。针对超深层超高温、超高压、复杂地应力和多压力系统等给安全高效钻完井带来巨大挑战,提出进一步开展井身结构拓展、抗超高温高压井下工具仪器、超高温井筒工作液、超深高效破岩及提速工具、超高温特高压试油完井工具、超高温低伤害压裂液和酸液体系、数字化智能化钻完井装备与技术等攻关研究,加速关键核心技术的突破与迭代升级,为深层—超深层油气资源高效勘探开发提供支撑与保障。

关键词：深层—超深层油气钻完井关键技术发展现状发展方向

声波测井多尺度成像方法在压裂效果评价中的综合应用

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测井技术 2024年第2期48卷 157-162页

作者：孙学凯余春昊张浩周炬锋刘先平中国石油集团测井有限公司测井技术研究院测井声学技术中心陕西西安710077 中国石油天然气集团有限公司测井重点实验室陕西西安710077 中国石油集团测井有限公司新疆分公司新疆克拉玛依834000

多极子阵列声波测井记录了丰富的井筒声场信息,各类声波的探测视角和深度各有不同,是实现地层精细评价的重要信息来源。基于储层压裂评价的需要,主要阐述常见阵列声波测井数据中可利用的成像方法系列,即基于斯通利波的井壁裂缝成像、基... 详细信息

多极子阵列声波测井记录了丰富的井筒声场信息,各类声波的探测视角和深度各有不同,是实现地层精细评价的重要信息来源。基于储层压裂评价的需要,主要阐述常见阵列声波测井数据中可利用的成像方法系列,即基于斯通利波的井壁裂缝成像、基于纵波的径向声速层析成像和基于反射声波的远探测成像,分别对应浅(探测深度小于0.3 m)、中(探测深度约1.0 m)、深(探测深度大于5.0 m)这3种探测尺度。为适配压裂评价场景,重点讨论斯通利波成像过程、径向声速层析的正反演机制以及远探测的优化成像策略。实际中,首次将此测井声波多尺度成像技术应用到中国西部某储层压裂,分别对压裂前裸眼井和两次压裂后采集的3次阵列声波测井数据执行成像处理和统一对比分析,分析结果与现场应用结果相吻合,取得良好的应用效果,为明确压裂裂缝在近场-远场的变化关系提供可视化依据。

关键词：阵列声波多尺度压裂评价径向层析远探测

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超高温随钻测量系统中的电源技术

测井技术 2024年第2期48卷 198-203页

作者：樊懿锋毛为民艾维平王飞中国石油集团工程技术研究院有限公司北京100206 中国石油集团测井有限公司物资装备公司陕西西安710054

超高温随钻测量仪器要求井下供电电源具备可靠性高、抗高温、体积小等特点,目前国内尚无成熟产品。介绍了一种井下稳压电源模块的设计方案,该电源基于非隔离型直流变换器交错并联BUCK拓扑,以CISSOID公司的CHT-MAGMA高温脉宽调制器作为... 详细信息

超高温随钻测量仪器要求井下供电电源具备可靠性高、抗高温、体积小等特点,目前国内尚无成熟产品。介绍了一种井下稳压电源模块的设计方案,该电源基于非隔离型直流变换器交错并联BUCK拓扑,以CISSOID公司的CHT-MAGMA高温脉宽调制器作为主控芯片,采用推挽驱动器对脉宽调制(Pulse-Width Modulation,PWM)逻辑电平进行功率放大,再经脉冲变压器实现了功率管隔离驱动,确保两路交错驱动脉冲能够驱动MOS(Metal-Oxide Semiconductor)管可靠导通与截止,实现高效电源变换。结果表明,该电源模块的转换效率在全温度范围内达86%以上,能够较好地满足随钻仪器在井下超高温环境下的供电要求。

关键词：随钻测量脉宽调制交错BUCK 补偿网络隔离驱动

深层油气藏测井装备提高耐温极限技术研究进展

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石油管材与仪器 2024年

作者：刘嘉肖圣金敏中国石油集团测井有限公司制造公司中国石油集团测井有限公司测井技术研究院中国石油集团测井有限公司培训中心

随着浅层油气藏开发日渐枯竭，深地深海油气已成为重要的接替能源。深层油气井的高温井况要求测井仪器具有耐高温性能。针对上述问题，基于近年来深地深海测井装备的研究成果，从电子线路热管理方案开发、耐高温电子器件开发和封装、新... 详细信息

随着浅层油气藏开发日渐枯竭，深地深海油气已成为重要的接替能源。深层油气井的高温井况要求测井仪器具有耐高温性能。针对上述问题，基于近年来深地深海测井装备的研究成果，从电子线路热管理方案开发、耐高温电子器件开发和封装、新型传感器和新材料新工艺应用、测井施工方案优化以及仪器技术鉴定5个方面对提高设备耐温性能的技术研究现状进行了分析，提出了应用建议，为深层油井测井装备研制中提高设备耐温极限提供参考。

关键词：深地深海热管理测井高温高压耐温极限

方位侧向电阻率成像随钻测井仪软聚焦仿真分析

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测井技术 2024年第2期48卷 135-141页

作者：唐章宏阳质量陈刚张国艳翟星雨宋森北京工业大学材料科学与工程学院北京100124 中国石油集团测井有限公司测井技术研究院陕西西安710077 中国石油天然气集团有限公司测井技术试验基地陕西西安710077

随钻方位侧向仪器工作时,由于钻铤长度较长,使表面电位衰减严重,钻铤流出的电流会产生轴向分量,不能严格垂直于钻铤表面流出,导致测量结果不准确。针对该问题,根据方位侧向电阻率成像随钻测井仪(RIT)的电极结构,设计5种软聚焦工作模式,... 详细信息

随钻方位侧向仪器工作时,由于钻铤长度较长,使表面电位衰减严重,钻铤流出的电流会产生轴向分量,不能严格垂直于钻铤表面流出,导致测量结果不准确。针对该问题,根据方位侧向电阻率成像随钻测井仪(RIT)的电极结构,设计5种软聚焦工作模式,并给出不同工作模式下的方位侧向电极电流和视电阻率的计算表达式;软聚焦工作模式可模拟不同源距的对称天线同时工作,以保持钻铤表面等电位,并通过线性叠加差值近似的方法获得更精确的轴向电流。通过三维有限元方法计算不同软聚焦工作模式在渐变薄互层的响应,并与原始测井响应进行对比,结果表明软聚焦方法能平滑单个发射天线界面处存在的尖峰现象及台阶现象,对薄层的识别及视电阻率计算更加准确,对仪器实际测井数据资料解释有一定的指导意义。

关键词：随钻电阻率测井方位侧向电阻率电位衰减软聚焦探测特性

三维地震速度建模技术在川南页岩气随钻地质导向中的应用

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录井工程 2024年第2期35卷 80-90页

作者：张明李润川余兆才于学勇王熊飞陈怡仁中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院塔里木物探研究院中国石油西南油气田分公司开发事业部中国石油集团测井有限公司物资装备公司EISC西南分中心中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司研究院西南物探研究院

四川盆地川南地区地质构造复杂,地层变形强度不一,精细三维地震速度建模难度较大。以往地震速度建模更多侧重于深层目的层水平段的迭代校正,但丛式平台井在浅层非目的层段复杂工况(气侵、溢流、漏失、掉块等)频频发生,严重影响了钻井时... 详细信息

四川盆地川南地区地质构造复杂,地层变形强度不一,精细三维地震速度建模难度较大。以往地震速度建模更多侧重于深层目的层水平段的迭代校正,但丛式平台井在浅层非目的层段复杂工况(气侵、溢流、漏失、掉块等)频频发生,严重影响了钻井时效和施工安全,亟需建立深、浅层兼顾的精细地震速度模型进行时深转换。基于三维时间域地震数据,通过精细人工合成地震记录标定,结合层位数据和井数据,建立初始地震速度模型,并参考实钻邻井数据设置虚拟控制井,采用最小曲率插值和反距离加权插值相结合的方法,对初始地震速度模型进行优化,可快速实现深、浅层同时迭代校正,最终得到符合构造沉积特征的精细三维地震速度模型。在川南地区现场随钻地质导向过程中应用校正后的三维地震速度模型可以及时、准确地为钻井工程提供全层系风险预警和地质导向建议,效果显著,可推广应用。

关键词：页岩气三维建模地震速度随钻地质导向四川盆地川南地区

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某高温高压气井完井管柱开裂失效原因分析

石油管材与仪器 2024年第2期10卷 61-65页

作者：王浩吕拴录金敏张健中海油常州涂料化工研究院有限公司上海海铠防腐工程技术分公司上海200050 中国石油大学材料科学与工程系北京102249 中国石油集团测井有限公司培训中心陕西西安710077 中国石油集团测井有限公司制造公司陕西西安710077

某高温高压气井中的油管发生了纵裂失效事故,为了确定其纵裂失效原因,对该井完井管柱不同井深位置的油管抽样进行了探伤检查和理化试验。探伤结果表明,多根油管的接箍和管体外表面产生了裂纹。理化试验结果表明,油管接箍和管体外表面上... 详细信息

某高温高压气井中的油管发生了纵裂失效事故,为了确定其纵裂失效原因,对该井完井管柱不同井深位置的油管抽样进行了探伤检查和理化试验。探伤结果表明,多根油管的接箍和管体外表面产生了裂纹。理化试验结果表明,油管接箍和管体外表面上的裂纹为应力腐蚀和腐蚀疲劳裂纹,裂纹形成的原因与油管材料、环境介质和完井管柱受力条件有关。通过对完井管柱受力条件进行分析计算,确定油管裂纹位置和严重程度与管柱结构设计有关,油管裂纹方向与管柱所受交变内压载荷有关。建议进行油气井管柱设计时油管柱采用伸缩管,并使用与S13Cr110油管匹配的完井液,可预防高压气井完井管柱中油管接箍和管体产生裂纹。

关键词：完井管柱探伤检查应力腐蚀裂纹腐蚀疲劳裂纹内压弯曲高温高压

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低频超声测井仪主控系统设计与实现

长江大学学报（自然科学版） 2024年第4期21卷 56-62页

作者：何小英刘付火吴爱平长江大学电子信息与电气工程学院湖北荆州434023 中国石油集团测井有限公司测井技术研究院陕西西安710077 苏州城市学院计算科学与人工智能学院江苏苏州215104

针对低频超声测井仪声波发射、数据采集及数据传输于一体的控制要求,设计了一种基于DSP+FPGA异构控制技术的新型主控系统。该系统使用DSP作为主控制器,通过CAN总线与井下电缆遥传通信,根据接收的指令产生控制时序,使用有限状态机完成工... 详细信息

针对低频超声测井仪声波发射、数据采集及数据传输于一体的控制要求,设计了一种基于DSP+FPGA异构控制技术的新型主控系统。该系统使用DSP作为主控制器,通过CAN总线与井下电缆遥传通信,根据接收的指令产生控制时序,使用有限状态机完成工作流程控制,创新性地采用基于加权马氏距离的健康度评估方法评判仪器工作状态。使用FPGA作为从控制器,采用指令数据通道独立控制方法实时转发控制指令,同步声波激发与采集,实时接收声波数据。采用基于自定义并口双口RAM的协同通信机制完成DSP与FPGA之间的数据传输。采用差分传输技术实现与发射系统、采集系统之间的通信。测试表明:该主控系统通信误码率低,控制实时性高,状态评估准确,具备声波发射、数据采集及数据传输一体化控制能力,满足低频超声测井仪控制要求。

关键词：低频超声测井仪 DSP+FPGA异构控制加权马氏距离协同通信机制

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仪器偏心对纵横波衰减影响的正演实验

科学技术与工程 2024年第6期24卷 2339-2347页

作者：张远君伍东廖茂杰石学文蔡明章成广唐军油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学) 武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 中国石油集团工程技术研究院有限公司信息中心北京102206 中国石油西南油气田分公司页岩气研究院成都610056

近年来,水平井得到了越来越广泛的应用,在页岩气等非常规油气藏以及海上油气藏的勘探开发中发挥了至关重要的作用。但水平井测井在影响因素校正、资料处理和解释等方面尚存在诸多问题。针对仪器偏心对水平井声波测井响应影响的问题,开... 详细信息

近年来,水平井得到了越来越广泛的应用,在页岩气等非常规油气藏以及海上油气藏的勘探开发中发挥了至关重要的作用。但水平井测井在影响因素校正、资料处理和解释等方面尚存在诸多问题。针对仪器偏心对水平井声波测井响应影响的问题,开展了相关的物理模拟实验研究和数值模拟分析。提取了不同偏心率条件下的模式波的能量参数,分析了模式波能量随仪器偏心率的变化关系。结果表明,当仪器处于偏心状态时,模式波的能量均与仪器偏心率呈现类似负指数关系;仪器偏心率与模式波的能量衰减系数呈现S形曲线变化关系。研究结果有助于厘清仪器偏心对水平井声波测井响应的影响规律并为进一步开展仪器偏心对阵列声波测井响应影响校正方案研究提供指导。

关键词：水平井声波仪器仪器偏心物理模拟实验数值模拟模式波