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中国石化“深地工程”油气测试关键技术及展望

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石油钻探技术 2024年第2期52卷 48-57页

作者：张锦宏张波曹明孙晨祥刘涛廖碧朝牟小清中石化石油工程技术服务股份有限公司北京100020 中石化江汉石油工程有限公司湖北武汉430206 中石化胜利石油工程有限公司山东东营257001 中石化中原石油工程有限公司河南濮阳457001 中石化西南石油工程有限公司四川成都610041

针对“深地工程”构造和储层介质复杂、埋藏深、地层压力高和温度高等复杂工况,中国石化围绕深层超深层油气测试、超高温高压井下工具、地面测试、窄安全窗口油气井测试工程设计和完井测试液等技术进行攻关研究,完成100余口8000 m以深... 详细信息

针对“深地工程”构造和储层介质复杂、埋藏深、地层压力高和温度高等复杂工况,中国石化围绕深层超深层油气测试、超高温高压井下工具、地面测试、窄安全窗口油气井测试工程设计和完井测试液等技术进行攻关研究,完成100余口8000 m以深油气井的测试施工,初步形成了“深地工程”油气测试关键技术及配套装备,有力支撑了塔里木盆地、四川盆地和准噶尔盆地等深层超深层油气资源的勘探开发。梳理总结了中国石化“深地工程”油气测试关键技术,分析了中国石化“深地工程”向9000 m乃至10000 m以深迈进情况下油气测试技术面临的主要挑战,展望了特深层高温高压油气测试工程设计、特深层高温高压油气测试完井工艺、地面自动化测试和高性能油气测试工具等技术在未来的发展。该技术总结与展望对构建更加成熟、专业、安全、高效的油气测试技术体系,助力深层超深储层油气勘探开发取得更大突破有一定借鉴意义。

关键词：深地工程超深储层油气测试完井投产地质工程一体化中国石化

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红星区块多粒径致密封堵油基钻井液技术

钻井液与完井液 2024年第2期41卷 191-197页

作者：王长勤李忠寿黄桃李广林张勇魏士军中石化中原石油工程有限公司钻井一公司河南濮阳457001 中石化中原石油工程有限公司西南工区指挥部河南濮阳457001

红星区块是江汉油田部署在建南构造上主力产气区,中石化页岩气勘探开发的重点区块。该区块飞仙关组、长兴组经多年开采,地层骨架应力低;吴家坪组微纳米裂缝发育。油基钻井液在钻进过程中,井漏、井塌矛盾突出,处理难度大,为此研究形成一... 详细信息

红星区块是江汉油田部署在建南构造上主力产气区,中石化页岩气勘探开发的重点区块。该区块飞仙关组、长兴组经多年开采,地层骨架应力低;吴家坪组微纳米裂缝发育。油基钻井液在钻进过程中,井漏、井塌矛盾突出,处理难度大,为此研究形成一套“强封堵、低活度、低黏度高切力”多粒径致密封堵油基钻井液体系,该体系采用4%微纳米复合刚性颗粒、0.5%石墨烯片状材料、1.5%球状凝胶MPA、1%超细矿物纤维等多粒径微纳米材料,协同封堵致密封堵地层微纳米级裂缝,且在井壁上形成致密泥饼,控制钻井液高温高压滤失量低于3 mL;采用高浓度CaCl2水溶液(≥36%)为水相,活度低于该区块页岩岩心活度,提高钻井液的抑制性;采用提切型乳化剂提高钻井液切力,实现高效携带岩屑、掉块,净化井眼的目的。现场应用表明,多粒径致密封堵油基钻井液体系能有效地减缓井漏、井塌复杂,复杂时间降低了90.34%,应用效果显著。

关键词：红星区块油基钻井液多粒径致密封堵塌漏同存

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一种重建井筒用胍胶压裂液的制备及性能

钻井液与完井液 2024年第2期41卷 262-269页

作者：戴秀兰魏俊闫秀王冰严诗婷唐雨中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司武汉430074

为了解决重建井筒重复压裂施工面临的压裂液成本高、施工摩阻高、施工压力波动大、加砂困难等问题,合成了一种接枝改性胍胶和多级螯合交联剂,形成了一种适用于重建井筒重复压裂用胍胶压裂液。该压裂液体系溶胀性能好,3min黏度可达到最... 详细信息

为了解决重建井筒重复压裂施工面临的压裂液成本高、施工摩阻高、施工压力波动大、加砂困难等问题,合成了一种接枝改性胍胶和多级螯合交联剂,形成了一种适用于重建井筒重复压裂用胍胶压裂液。该压裂液体系溶胀性能好,3min黏度可达到最高黏度的87%;组分剂量低,3.8 g/L的加量液体黏度与普通胍胶6 g/L的加量相当;降阻率高于70%,残渣含量小于70 mg/L,在150℃条件下剪切2 h,黏度稳定在50 mPa·s以上,携砂性能好,支撑剂2 h基本无沉降。该压裂液在首口全国产化的重复压裂重点井进行了应用,最高排量17.5 m^(3)/min,最高砂比30%、单段平均加砂220 m^(3),解决了重复压裂施工加砂困难的难题,取得了良好的应用效果。

关键词：重建井筒胍胶压裂液接枝改性多级螯合性能评价现场应用

油基钻井液用耐高温碳酸钙-聚氨酯核壳型微球井壁强化剂

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油田化学 2024年第2期41卷 200-206页

作者：孙方龙李瑞刚宋元成焦延安詹富斌唐华中石化华北石油工程有限公司西部分公司新疆巴州841000 青岛大学环境科学与工程学院山东青岛266100

为了提高油基钻井液的封堵性能,以氯化钙、碳酸钠、谷氨酸、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡等为原料,通过水热法制备了刚柔并济的核壳型碳酸钙-聚氨酯井壁强化剂。通过测定流变参数、破乳电压、滤失量和侵入深度等,考察井壁强化... 详细信息

为了提高油基钻井液的封堵性能,以氯化钙、碳酸钠、谷氨酸、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡等为原料,通过水热法制备了刚柔并济的核壳型碳酸钙-聚氨酯井壁强化剂。通过测定流变参数、破乳电压、滤失量和侵入深度等,考察井壁强化剂加量对基浆流变性、稳定性和封堵性的影响。将井壁强化剂与钛酸钾纤维、海泡石、硅藻土和氧化沥青等材料复配,研究了复配井壁强化剂对油基钻井液润湿性、流变性、稳定性、封堵性和耐温性等的影响。结果表明,井壁强化剂以耐高温且具备一定形变能力的聚氨酯为壳、碳酸钙球为核,微球粒径约2μm;对基浆流变性和稳定性的影响较小,可显著提高基浆的封堵性能;加量为2.5%~3.0%时可实现良好的封堵效果,破乳电压为525~542 V、侵入深度为0.6 cm。最优配方的复配井壁强化剂可显著提高油基钻井液的润湿性;对基浆流变性的影响较小,有利于基浆稳定性的提升,破乳电压提高至637 V。复配井壁强化剂各组分发挥协同效应,可以针对不同孔隙的裂缝进行有效封堵,表现出较好的降滤失性能。在常温下的滤失量和侵入深度分别为1.0 mL和0.2 cm。在经过180℃高温老化8 h后,复配井壁强化剂依旧保持较好的降滤失性能,滤失量和侵入深度分别为3.3 mL和0.3 cm,抗高温性能较好。核壳型井壁强化剂的聚氨酯软壳利于微球进入诱导裂缝的最前端,碳酸钙硬核能促进应力的分散,防止裂缝的进一步延伸,实现对井壁裂缝的有效封堵,同时能与钻井液保持良好的配伍性,封堵性能优异。

关键词：水热法油基钻井液井壁强化剂碳酸钙聚氨酯封堵剂耐高温

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小规模高含氮天然气脱氮-液化工艺模拟分析

现代化工 2024年第7期44卷 234-238页

作者：俞徐林中石化江汉石油工程设计有限公司湖北武汉430223

对于含氮气约为10%、处理量为150 000 m^(3)/d的原料气,当采用常规工艺液化时,不可避免地存在能耗高与LNG储罐安全隐患大等问题。为此,提出脱甲烷塔的塔底加热精馏、塔顶气增压冷凝回流和塔顶气冷凝回流3种脱氮-液化工艺,旨在比选出经... 详细信息

对于含氮气约为10%、处理量为150 000 m^(3)/d的原料气,当采用常规工艺液化时,不可避免地存在能耗高与LNG储罐安全隐患大等问题。为此,提出脱甲烷塔的塔底加热精馏、塔顶气增压冷凝回流和塔顶气冷凝回流3种脱氮-液化工艺,旨在比选出经济高效、适应性强的脱氮-液化工艺。采用HYSYS软件模拟分析3种脱氮-液化工艺的LNG质量、产量、能耗、排放尾气甲烷含量以及原料气含氮量变化对其适应性,结果发现,塔顶气增压冷凝回流脱氮-液化工艺的甲烷收率最高,达到97.2%;单位能耗最低,达12.81 W/m^(3)原料气;经济效益最好,年收入增加2 076.78万元。因此,该工艺最适合研究原料气的脱氮液化,其分析方法可供类似规模的高含氮天然气脱氮液化工艺比选参考。

关键词：天然气液化高含氮原料气脱氮工艺脱甲烷塔凝液回流

基于数字图像技术的致密砂岩纯剪裂缝断裂过程实验

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中国海上油气 2024年第2期36卷 177-184页

作者：王小军中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院湖北武汉430035

纯剪应力状态下致密砂岩断裂过程是理解致密砂岩破坏失效机理的关键,然而在纯剪应力状态下,初始裂缝是发育扩展为I型裂缝或II型裂缝却一直有所争议。本文基于新型光学测量技术数字图像相关法和双切边压缩实验理论方法,开展了双切边压缩... 详细信息

纯剪应力状态下致密砂岩断裂过程是理解致密砂岩破坏失效机理的关键,然而在纯剪应力状态下,初始裂缝是发育扩展为I型裂缝或II型裂缝却一直有所争议。本文基于新型光学测量技术数字图像相关法和双切边压缩实验理论方法,开展了双切边压缩实验并通过数字图像相关法得到了位移和应变场。实验结果表明:双边开槽压缩实验能在槽尖(预制裂缝尖端)产生纯剪应力状态;致密砂岩试件起裂过程包含2个阶段的I型裂缝,第一阶段裂缝从槽尖起裂,第二阶段裂缝从试件中心两槽尖相连区域起裂。本文研究成果为数字图像技术应用在岩石断裂力学领域提供了新思路,对分析水力压裂中致密砂岩纯剪裂缝的演化规律有一定参考价值。

关键词：数字图像相关法纯剪应力致密砂岩水力压裂 I型裂缝 II型裂缝

复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术

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钻井液与完井液 2024年第3期41卷 305-317页

作者：周忠亚中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院武汉430035

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石... 详细信息

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石进行了微观形貌分析,再结合现场情况总结了复兴地区井壁失稳和地层漏失机理。通过提高钻井液的乳化稳定性、降摩减阻和多重封堵性能,形成复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定技术,该钻井液体系满足封堵性PPA小于2 mL,填砂管侵入深度小于2 cm;基于压裂砂堵效应,通过优选和研制了复合堵漏剂、诱导剂、悬浮剂,形成复兴地区程序法“控滤失”模拟砂堵防漏堵漏技术,堵漏浆体系可承压能力高达7 MPa,更适合应用于多裂缝地层。油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术在兴页某-1井进行现场应用,相对于使用高密度柴油基钻井液体系的兴页某-2井,优化后钻井液体系的黏度和切力更低,润滑减阻性能更强,漏失和地层失稳等复杂情况明显减少。

关键词：油基钻井液垮塌失稳地层漏失封堵防漏技术多重封堵技术

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复兴高含蜡页岩油冷输集输工艺关键参数确定

油气储运 2024年第7期43卷 809-818页

作者：王欣陶敏峰俞徐林王俊磊黄启玉谢成杰梁艳中石化江汉石油工程设计有限公司中国石油大学(北京)机械与储运工程学院

【目的】中国石化复兴地区含凝析气轻质页岩油具有凝点高、含蜡量高的特点,易凝易结蜡。随着页岩油气生产时间增加,油井产量、含水率显著下降,加之油区自然条件差、高程落差大等不利因素,给页岩油气冷输(析蜡点以下)集输工艺带来巨大技... 详细信息

【目的】中国石化复兴地区含凝析气轻质页岩油具有凝点高、含蜡量高的特点,易凝易结蜡。随着页岩油气生产时间增加,油井产量、含水率显著下降,加之油区自然条件差、高程落差大等不利因素,给页岩油气冷输(析蜡点以下)集输工艺带来巨大技术挑战。【方法】在分析复兴含蜡页岩油基础物性的基础上,研究低温流动条件下的油品黏度、屈服应力变化规律及含蜡页岩油乳化特征,揭示页岩油低温流动特性。分析集输工艺过程热处理温度、含凝析气及剪切作用等因素对页岩油凝点的影响,并探究不同含水率、不同溶气压力下的油品粘壁规律,得到影响管道安全输送的关键基础数据。【结果】复兴高含蜡页岩油为乳化能力较弱的轻质油,无法形成含水率大于20%的稳定乳状液,其黏度相对较低。热处理温度与剪切作用对该油品凝点几乎无影响,但油中轻组分的挥发性对凝点有很大影响,轻组分挥发会导致凝点大幅上升5℃。临界粘壁温度随含水率升高呈下降趋势,变化范围为13~18℃。随着溶气压力增加,低温流动条件下页岩油粘壁温度与黏度降低,流动性变好。冷输集输管道终点温度应高于临界粘壁温度,因此确定复兴高含蜡页岩油冷输集输终点最低温度为18℃,终点压力应不低于1.0 MPa。【结论】研究成果可为复兴地区高含蜡页岩油冷输集输工艺提供数据支撑,对高效开发非常规油气资源具有重要意义。

关键词：含蜡页岩油粘壁规律粘壁温度冷输集输关键参数

基于Stacking集成学习的机械钻速预测方法

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石油机械 2024年第5期52卷 17-24,52页

作者：高云伟罗利民薛凤龙刘洋严昊郑双进中石化江汉石油工程有限公司页岩气开采技术服务公司中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司长江大学石油工程学院

机械钻速是评估石油天然气钻井作业效率的重要指标。为准确预测新疆工区某油田钻井机械钻速,基于该工区的历史钻井数据,利用局部离群因子检测算法对数据进行预处理,建立了基于Stacking集成学习的机械钻速预测模型,该模型通过Stacking集... 详细信息

机械钻速是评估石油天然气钻井作业效率的重要指标。为准确预测新疆工区某油田钻井机械钻速,基于该工区的历史钻井数据,利用局部离群因子检测算法对数据进行预处理,建立了基于Stacking集成学习的机械钻速预测模型,该模型通过Stacking集成策略融合K近邻算法(KNN)、支持向量机算法(SVM)和随机森林算法(RF)进行预测验证。预测验证结果显示,分类准确度不高。运用遗传算法进行各基础模型参数优化。优化后,基于KNN、SVM、RF及Stacking集成4种算法,预测机械钻速准确率分别为73.7%、78.9%、81.6%及97.4%,其中Stacking集成模型预测准确率最高。基于Stacking集成学习的机械钻速预测方法开发了机械钻速预测软件,运用软件预测其他2套施工参数下的机械钻速,结果表明,预测机械钻速与实际机械钻速一致,且性能稳定,表明该模型拥有较强的泛化性和较高的预测精度。该智能算法可为新疆工区的该油田机械钻速预测与钻井施工参数优化提供一种新手段。

关键词：机械钻速预测模型 Stacking集成学习机器学习施工参数优化预测验证