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人工智能在油气压裂增产中的研究现状与展望
盛茂, 李根生(中国工程院院士), 田守嶒, 廖勤拙, 王天宇, 宋先知
摘要
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可视化
针对油气压裂增产技术发展需求,阐述了人工智能在油气压裂增产中的研究现状,分析了压裂人工智能发展所面临的关键理论问题,展望了压裂人工智能研究的主攻方向和应用场景设计。国内外现阶段在压裂设计优化、压裂工况诊断与风险预警、压裂返排优化控制等方面已取得一定研究进展,总体处于从学术型研究向工业级应用的过渡阶段,面临小样本少标签数据问题、数据驱动与机理模型深度融合问题、模型可解释性差等关键理论问题。文章围绕所存在的问题,展望未来压裂人工智能研究的主攻方向包括数据治理与特征工程、小样本学习场景下的压裂数据深度挖掘、基于知识嵌入和知识发现的可解释性压裂智能算法、基于强化学习的压裂参数动态优化与风险预警调控方法等。基于上述研究,建议构建压裂设计智能优化、压裂施工闭环调控、压裂返排智能控制等三类应用场景,最终实现高质量均衡造缝和安全压裂目标。
2022, 45 (4): 1-8.
DOI:
10.3969/J. ISSN.1006-768X.2022.04.01
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摩阻与扭矩分析在水平井钻井设计中的运用
王植锐
摘要
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可视化
摩阻与扭矩对水平井钻井施工的影响非常大,决定了起下钻及钻进施工能否正常进行,因此,在钻井设计中提前进行摩阻与扭矩分析,对成功完成钻井作业具有积极作用。文章就摩阻与扭矩对钻具屈曲、当量米塞斯应力、侧向载荷和扭矩等进行了校核,即在滑动钻进时不发生屈曲:当量米塞斯应力校核的安全系数需要在1.67以上、低于屈服极限的60%;侧向载荷必须低于1 000 N /m;扭矩必须低于 IADC 推荐钻杆最大扭矩的 90%。文章通过实例阐述了摩阻扭矩分析在造斜段螺杆钻具组合滑动钻进、 复合钻进及水平段旋转导向钻进时的钻具屈曲校核、当量米塞斯应力校核、侧向载荷校核和扭矩校核的具体作法和步骤,以及滑动钻进的极限井深。通过实例井实钻效果分析,认为摩阻扭矩分析是钻井设计阶段水平井钻具组合可行性论证的不可或缺的重要步骤,是安全、优质、高效钻井的基本保证,可以为国内钻井设计部门和定向井技术服务公司在水平井设计中提供参考和借鉴。
2022, 45 (6): 7-13.
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四川盆地页岩气超长水平段水平井钻井实践与认识
付强
摘要
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可视化
水平段长大于3 000 m的超长水平井在提高单井产量和提升经济效益方面具有巨大优势,已逐渐成为页岩气、致密油等油气开发领域的主要发展方向。针对四川盆地页岩气超长水平段水平井的钻井难点,形成了以井身结构优化、钻井参数强化、钻井液体系优选和井眼净化、地质工程一体化导向钻井、水平段套管下入和固井技术等为核心的页岩气超长水平段水平井钻井关键技术,并总结了水平段长超3 000 m的页岩气水平井实例和成功实施经验。 在此基础上指出今后页岩气超长水平段水平井钻井的发展建议和方向,包括进一步探索发展低成本钻井技术、培育研发安全高效的优快钻井技术、地质工程一体化高效协作等,旨在促进我国页岩气超长水平段水平井钻井技术发展和页岩气降本增效、规模效益开发。
2022, 45 (4): 9-18.
DOI:
10.3969/J. ISSN.1006-768X.2022.04.02
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强化充气钻井技术现状与应用
朱丽华 , 范黎明 , 韩烈祥 , 李枝林 , 邓玉涵 , 李雪 ,
摘要
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243
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可视化
衰竭、低压储层钻进时易出现钻井液漏失、压差卡钻及储层伤害等问题,甚至还存在井壁稳定与储层保护的矛盾。文章针对上述问题调研了国内外强化充气钻井技术的发展现状及应用情况。强化充气钻井技术可有效解决钻井过程中的恶性井漏、压差卡钻及钻井速度慢等技术难题;也可结合钻井液脉冲实现水平井定向钻井,在精确定向作业的同时保护油气藏,提高单井产量;还可将充气钻井工艺与控压钻井技术相结合,利用环空充氮气强化充气钻井技术钻含硫、裂缝性和衰竭性低压高温油气藏,既保护储层,又避免储层井漏,满足井控要求。现场应用表明,强化充气钻井技术不仅有利于保护储层,且能减少井下复杂与钻井成本,在低压、破碎、易失稳的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于解决低压衰竭储层高效开发面临的技术难题,为国内低压衰竭储层水平井控压钻井技术发展提供借鉴与支持。
2022, 45 (6): 1-6.
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塔里木盆地富满油田二叠系玄武岩井壁稳定技术研究及应用
孙爱生, 段永贤, 徐杨, 何思龙, 郭秋田, 申彪
摘要
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171
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(11843KB)(
589
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可视化
塔里木盆地富满油田二叠系普遍发育有玄武岩,玄武岩段钻进易发生井壁失稳,引起卡钻等井下故障复杂,影响了在该区块钻井时效和经济效益。通过对二叠系玄武岩进一步结构特征研究、易垮井地震相态特征及实 钻特征研究、理化特性、地应力、坍塌压力研究,确定引起井壁失稳的原因。根据该区块现场实钻资料及井壁失稳处理经验,从强化钻井液封堵性、控制滤失量、提高钻井液抑制性、携岩能力、密度优选、控制工程参数等几个方面 给出避免二叠系玄武岩井壁失稳的处理建议。研究成果在AM3井应用成功,效果显著,对指导富满油田二叠系玄武岩钻进具有一定的指导意义。
2022, 45 (3): 20-24.
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2022年第6期目次
摘要
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218
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(562KB)(
586
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可视化
2022, 45 (6): 170-.
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精细控压固井技术在川渝及塔里木盆地的应用
孙翊成, 蒋林, 刘成钢
摘要
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240
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可视化
深井、超深井及复杂井固井时经常面临封固段长且同一裸眼段存在钻井液安全密度窗口窄及环空间隙小、套管居中度低等,使用常规固井工艺易出现恶性井漏,甚至井口失返,水泥浆上返不到预定位置,固井质量差、井控风险大。文章针对四川磨溪高石梯构造、龙岗构造、双鱼石河湾场构造及塔里木山前构造等地区的窄密度窗口固井,提出采用精细控压固井技术,在固井施工过程中借助精细控压设备和软件控制井底压力,实现井筒压力实时动态计算,降低人工计算的误差值,实现在喷漏同存的窄密度窗口下精准控制井下压力,保障井筒始终处于不喷不溢的压稳防漏状态,从而显著提高固井质量。目前该技术已在川渝及塔里木地区推广应用,成为解决此类复杂地层高质量固井的关键技术,并为国内外其它地区类似的深井、超深井及复杂地层提高固井质量做参考。
2022, 45 (3): 15-20.
DOI:
10.3969/J. ISSN.1006-768X.2022.03.03
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四川盆地沙溪庙组河道致密砂岩开发工程关键技术进展及发展方向
范宇
摘要
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可视化
四川盆地致密气总地质资源量为5.8 × 10
12
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,居全国第二,其中金秋气田沙溪庙组致密气是勘探开发最重要的层系之一,但该气田储层埋深浅,上部地层钻井造浆能力强,储层由23期河道叠置发育具有物性、岩石力学及地应力差异大的特征,部分井区储层能量较弱。针对这些开发难点 在钻井方面通过开展浅层三维水平井轨迹设计与控制技术和以强化参数为主的钻井提速技术研究,形成了多河道浅埋深三维水平井钻井技术;在压裂方面通过研发低温全金属可溶桥塞和高强度、低伤害压裂液体系、优化水平井多缝压裂工艺,形成了高强度低伤害多缝压裂技术;在采气方面通过开展返排与出砂规律特征研究,形成了射流泵助排工艺和井下节流技术。通过这些技术的现场应用,沙溪庙组致密气藏钻井周期缩短至最低8. 08 d,井均测试产量由5. 01 × 10
4
m
3
/d 提高至46. 75 ×10
4
m
3
/d,同时表明在井身结构优化及小井眼钻完井配套技术、全生命周期智能采气技术方面还需进一步探索。
2022, 45 (6): 48-52.
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2023年第3期中文目次
摘要
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225
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508
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可视化
2023, 46 (3): 200-.
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2022年第4期中文目次
摘要
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63
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490
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可视化
2022, 45 (4): 186-.
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井筒听诊器技术在川南页岩气田的应用研究
胡俊杰, 周小金, 周拿云, 王怡亭, 黄永智, 徐颖洁
摘要
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164
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可视化
为了丰富页岩气压裂的评价手段,为现场提供辅助决策,实现压裂资源的有效配置,井筒听诊器技术应运而生。该技术是一种非干扰的实时监测技术,通过采集压裂施工过程中水击震荡变化而产生的压力波信号,可以在压裂过程中实时定量地诊断压裂改造进液点深度,并对段内单簇是否进液进行有效评价,从而确定射孔簇的改造情况,判断改造井段是否需要进行二次封隔措施或者调整改造规模。采用该技术在川南页岩气田开展了多次现场试验评价,通过在压裂阶段停泵实时监测进液位置,针对常规页岩气水平井和套变页岩气水平井,评价了暂堵转向压裂工艺效果以及机械桥塞封隔的有效性。该技术能有效指导暂堵转向压裂工艺参数优化,进一步实现压裂改造范围的最大化,也为压后效果评估提供技术支持,从而加强各工艺间的交叉验证,助推非常规油气储层增产改造工艺技术进步。
2022, 45 (6): 65-69.
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富满油田超深井井身结构优化技术与应用
宋周成, 翟文宝, 邓昌松, 徐杨, 徐席明, 汪鑫, 文涛
摘要
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149
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479
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可视化
随着富满油田勘探开发的推进,对钻井事故复杂的认识更深入, 前期采用的塔标Ⅲ 三开和塔标Ⅰ四开井身结构难以满足安全钻井和高效开发的需要。 在提质增效活动中, 分析了现有井身结构存在的不足,优化解决了塔标Ⅲ二开 Ø200. 03 mm套管下深极限和塔标Ⅰ 二开 Ø244. 50 mm 套管强度、钻机资源矛盾,拓展了超8 000 m井深的井身结构,形成了三套井身结构设计方案。通过对优化后井身结构进行10个月的跟踪调查,生产时效提高了4.08% 、事故复杂率降低了3.26%,钻井周期平均缩短了25 d,实现了提升作业效率、降低作业成本的目的
2022, 45 (6): 36-41.
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绳结式暂堵剂运移及封堵规律实验研究
吴宝成, 周福建, 王明星, 周培尧, 吕雯静, 王博
摘要
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247
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可视化
孔眼封堵是成功实施玛湖砾岩油藏段内多簇暂堵压裂的关键,明确井筒内孔眼暂堵剂运移特征及入孔规律可有效指导孔眼封堵。文章提出采用新型绳结式暂堵剂封堵孔眼,建立了大尺度可视化孔眼暂堵剂运移观测系统,对比研究了球形暂堵剂和绳结式暂堵剂的运移特征,指出了绳结式暂堵剂的优势,进一步研究了孔眼数目和泵注排量对孔眼封堵的影响规律。基于实验研究成果,开展了水平井段内多簇压裂绳结暂堵矿场实验,结合井下鹰眼监测结果,验证了绳结式暂堵剂的可靠性。研究结果表明:新型绳结式暂堵剂独特的两翼结构,使其在运移中保持较好的悬浮状态,易于入孔,中部球结结构确保在高压下坐封孔眼;提高泵注排量或给绳结式暂堵剂包裹外壳,能够缓解暂堵剂缠绕问题,提高孔眼封堵效果。文章研究成果对水平井段内多簇暂堵压裂方案制定具有一定的指导意义。
2022, 45 (4): 61-66.
DOI:
10.3969/J. ISSN.1006-768X.2022.04.10
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川渝地区深层破碎地层取心工艺优化研究
王明华, 刘维, 段绪林
摘要
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123
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476
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可视化
川渝地区取心作业层位多,裂缝发育,地层破碎,渗透性强,堵心、卡心、阻卡复杂多,单次取心进尺少,起下钻次数多,取心作业效率低。文章开展了取心作业起钻原因、堵心卡心处理效果分析,并以取心工具、取心参数、工艺操作优化为核心,创新形成堵心及卡心复杂判断与快速处理、阻卡复杂预防与处理等特色取心工艺技术。研究结果表明:以钻压、泵压、扭矩、钻时等关键参数为核心,建立了堵心卡心复杂判断与初期处理方法,降低了起下钻次数;创新实施旋转割心工艺,解决了高渗透性井段阻卡复杂预防、割心困难问题; Ø215.9 mm及以上井眼选用川8-5 型取心工具,Ø149. 2 mm井眼选用川6-5型取心工具,有利于提高取心作业阻卡复杂处理能力。该工艺技术在蓬莱含气区、天府含气区等重点区域试验与应用5口井,累计完成取心进尺263. 10 m,取心收获率高达99. 08%,平均单次取心进尺由9. 42 m提高至13. 85 m,最高单次取心进尺27. 50 m,取心作业时间缩短32. 14 %。在其他区域类似地层推广应用深层破碎地层取心工艺,有利于缩短取心作业周期,降低钻井综合成本,加快了川渝地区新区域新层系勘探开发、产能建设步伐。
2022, 45 (6): 26-30.
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井下分布式光纤井筒温度校正技术研究与试验
于志刚, 胡振超, 宋立志, 范远洪, 廖茂林, 辛小军
摘要
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137
)
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(1653KB)(
473
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可视化
油气藏的井下温度分布式动态监测技术作为油气藏开发效果评价的一项关键技术,目前主要采用分布式光纤温度传感器与井下电缆构建光电复合缆的形式来实现,然而电缆工作时产生的大量热量以及复合缆在封隔器位置的特殊结构,导致电缆产生的热量在封隔器部分出现非均匀分布, 使得分布式温度测量参数的常规校准方法难度大。 针对上述问题,文章提出了一种基于Comsol有限元局部温度场仿真与卡尔曼滤波的井下分布式光纤井筒温度校正方法。首先分析了分布式光纤工作原理,并建立了封隔器处整体式复合缆穿越三维结构, 同时构建了基于井下流体对流散热的电潜泵与电缆发热模型;然后针对井下封隔器内的复合缆穿越器,建立了基于Comsol有限元仿真软件的穿越器部分三维温度场模型,并且结合分布式光纤实测数据, 建立了井下分布式光纤温度分布状态空间方程,利用扩展卡尔曼滤波算法,实现了井下分布式光纤井筒温度的精确校准。 最后,利用所研发的温度分布式监测系统在南海某油田进行现场验证,结果表明采用三维温度场建模与卡尔曼滤波校正的井筒测量温度曲线,减轻了电潜泵电缆与封隔器对井筒温度的干扰影响,提高了井筒温度测量的精度,测量相对误差仅为0. 16%,满足生产现场的精度要求。
2022, 45 (6): 70-74.
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超短半径钻井技术现状及发展趋势
张勇, 刘晓民, 华泽君, 薛宪波, 张文博, 关皓纶
摘要
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142
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(2268KB)(
472
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可视化
随着油气开发的不断深入,使用超短半径钻井技术重新激活老油田实现增产被广泛认为是有效的技术手段之一。目前国内外主流的超短半径钻井技术有两种:基于柔性钻具的超短半径钻井技术和基于高造斜率螺杆的超短半径钻井技术。文章对上述两种超短半径钻井技术的工艺配套、优势弊端及应用情况进行了调研和分析。其中,基于柔性钻具的超短半径钻井技术曲率半径小,可以以钻水平井的模式开发厚度小于3 m的薄层油藏或井筒高部位的剩余油层,快速提高采收率;基于高造斜率螺杆的超短半径钻井技术水平位移较长,可实现井周储量定深度、定方位精准靶向挖潜。针对两项技术的应用效果,提出了两项技术未来的发展趋势,以期超短半径钻井技术的持续发展。
2023, 46 (2): 41-45.
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主动磁测距技术在裸眼落鱼井中的重入试验
吴艳, 余文艳, 刘永辉, 晋新伟, 周岩, 朱宽亮
摘要
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130
)
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可视化
主动磁测距技术通过对井中套管、落鱼等施加一定的激励,使套管、落鱼等产生相应的磁场强度,探测目标井套管或落鱼的管柱与新钻井眼的距离及相对位置关系来实现井眼连通, 在原油泄漏井、井喷失控井等救援方面有重要应用价值。文章介绍了国内自主研发的主动磁测距技术在储气库贯穿盖层及储气层的落鱼废弃井眼中的重入试验,拓展了磁测距技术的应用领域。针对废弃井眼井斜角度大,盖层上部有长段留置钻具的情况,设计新井眼轨迹为渐进探测段、试碰段、回填侧钻伴行段、重入段,并制定了基于主动磁测距技术的轨迹控制要求,对可能出现的复杂情况制定了配套技术措施。该技术在南堡1-29 储气库12-198 井中进行了现场试验,新钻井眼成功进入废弃井眼,验证了自主磁测距技术在裸眼落鱼井中重入导向的可靠性,其轨迹设计及探测方法、作业流程可为同类型井的应用提供技术借鉴。
2022, 45 (6): 14-19.
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一体式交替冲砂切割工具的设计与试验
刘禹铭, 柴希伟, 郝宙正, 徐勇军, 王永康
摘要
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105
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可视化
针对渤海油田切割打捞需要下入冲砂和切割两趟管柱,施工周期长,成本高的缺点,研制了一种一体式交替冲砂切割工具,实现了一趟管柱可完成冲砂和切割连续作业,将作业时间由15 h /1 000 m下降至9. 8 h /1 000 m。文中对该技术的工作原理和结构进行了描述,并建立了冲砂水力学和切割扭矩的数学方程,用于计算两种工况下的排量、泵压、扭矩等参数,以便于指导现场作业和辅助判断井下工具的状态。试验测试结果表明,冲砂切割一体化工具性能稳定,满足连续交替冲砂、切割作业工艺需求,且成功应用于Ø139. 7 mm 套管的切割作业,各项指标性能良好,提高作业效率35%,节约成本50% 。
2022, 45 (6): 102-106.
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北美页岩气水平井重复压裂技术进展与启示
董莎, 荆晨, 宋雯静, 杨蕾, 罗昱暄, 段洋
摘要
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191
)
PDF
(1107KB)(
466
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可视化
页岩气水平井通常产量递减较快,而新钻水平井费用较高,重复压裂技术可以恢复及提高页岩气水平井产量,具有良好的经济效应。页岩气水平井在实施首次增产措施时由于井位不合理、完井设计欠佳、生产期间的伤害等原因导致产量较低,可通过重复压裂技术恢复及提高产量。页岩气水平井重复压裂技术在北美等地已经得到了广泛应用,相关配套技术较为成熟。文章综述了北美页岩气水平井重复压裂存在的技术难点、优化选井方法以及重复压裂的工艺和工具。针对四川盆地页岩气水平井重复压裂,结合目前的技术现状和发展趋势, 提出了开展重复压裂试验、避免笼统压裂实现精准改造、采用超临界CO
2
代替水基压裂液等建议。随着部分页岩气区块开采逐渐进入中后期,重复压裂将成为老井新生的重要手段,形成一套适合国内的页岩气水平井重复压裂技术,有助于中国页岩气开发实现降本增效。
2022, 45 (4): 98-102.
DOI:
10.3969/J. ISSN.1006-768X.2022.04.16
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天然气井试油完井过程中快速泄压对井下工具密封性的影响
贾海, 王东林, 潘登, 赵智勇, 何亚彬, 陈华良, 黄靖富
摘要
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113
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可视化
压控式井下工具空气室的密封元件不仅受到天然气、二氧化碳、酸碱井液等介质的侵蚀,还要承受井下温度和压力变化带来的影响。在川渝地区天然气井的试油完井中, 压控式井下工具多次出现因“ 气体快速减压(RGD) ”效应影响而造成密封元件的密封性能降低,高压天然气渗入空气室形成了圈闭压力,致使工具不能正常工作的情况。 为了降低RGD效应对试油完井井下工具密封性的影响,以可控封堵阀为例,开展了在井下工况条件下空气室渗入高压天然气的模拟实验,验证特定的井况条件下会产生RGD效应,使橡胶密封元件的密封性能降低;同时通过模拟实验对比,优选了能耐RGD效应的“O”型密封圈,该密封圈在现场应用了4口井,均未出现空气室渗入天然气的现象。天然气的快速泄压对井下工具密封性的影响可以通过控制压降速率、减少开井关井次数和使用耐RGD效应的“O”型密封圈进行防治。为了提高井下工具密封的可靠性,提出了优化设计空气室的密封结构、减小空气室“O”型密封圈承受的密封压差的建议。 该防治天然气快速泄压影响井下工具密封性的技术,为试油完井井下工具的设计和密封件的选择提供了借鉴。
2022, 45 (6): 59-64.