川南泸州地区页岩气甜点地质工程一体化关键要素耦合关系及攻关方向

页岩气甜点地质工程一体化关键要素分析与评价是页岩气高效勘探开发的必要工作.从甜点优选、钻完井工程、压裂工艺等多方面对川南泸州地区开展研究,结合地质工程一体化研究思路,系统分析了工程要素与地质要素的耦合关系.结果表明：泸州地区地质条件复杂,水平最大主应力方向为NWW-SEE向,由西向东裂缝发育程度减少;天然裂缝方向与最大主应力方向和井轨迹有效匹配提高压裂改造体积,井轨迹方位与地应力夹角大于60°、与裂缝主方向夹角大于20°时,水平井压裂效果越好;通过加密分簇、提高排量、暂堵转向、提高加砂强度等技术优化,可保证深层页岩改造体积及缝网有效性.综上,利用工程与地质双因素耦合分析,开展深层井轨迹与甜点预测关系、深层裂缝体积改造与地应力关系、深层钻-完井工程与岩石力学关系技术攻关,能够有效推动地质工程一体化的动态运行,提高单井最大可采量和区块最大动用量.     

大倾角厚煤层煤层气开发水平井方位优化和实践——以新疆阜康矿区为例

为解决阜康矿区大倾角厚煤层水平井眼轨迹布井方位问题,应用COMET3软件建立储层地质模型并模拟了9种不同方位的水平井眼轨迹的产能潜力。模拟结果显示,水平井眼轨迹沿煤层上倾方向布置时,累计产气量随着井眼轨迹与煤层走向夹角的增加而小幅度降低;沿煤层下倾方向布置时,累计产气量随着井眼轨迹与煤层走向夹角的增加而大幅度降低。研究成果表明:大倾角条件下,高产煤层气水平井的井眼轨迹方位应沿煤层走向布置,或者沿煤层走向小角度向上摆动,阜康矿区西部开发的第一口煤层气水平井的生产结果证明了这一技术方案的可行性,这一研究成果对新疆类似储层地质条件下的煤层气高效开发技术优化具有指导和借鉴意义。      

徐深21-平1井轨迹控制技术

徐深21-平1井完钻井深4955 m。在火山岩储层中横向穿行905 m,井眼轨迹控制精度要求高,并在登二泥岩段岩石可钻性达8级的情况下裸眼侧钻成功,为后续施工奠定了基础。简述了井身结构及轨迹剖面设计,分析了井眼轨迹控制难点,详细介绍了增斜段、侧钻段、水平段井眼轨迹控制情况。该井的成功钻探,为该区块水平井施工积累了宝贵经验。     

煤层气水平井煤层段井壁破裂压力预测——以沁水盆地樊庄3号煤层为例

针对煤层气井井壁破裂问题,应用岩石力学分析方法,从井壁应力分布入手,根据任意斜井井壁力学模型,结合最大拉应力理论,建立了水平井煤层段井壁临界破裂压力计算公式,并对沁水盆地樊庄3号煤层水平井煤层段井壁临界破裂压力进行了预测。结果显示:樊庄3号煤层水平井在钻井过程中(为防止地层被压开),钻井液密度应控制在3.28 g/cm3以内;水平井压裂时最小破裂压力梯度为3.22 MPa/hm。      

TP131HCH超深五段制侧钻水平井优快钻井技术

TP131H井完钻测试为水层,为提高该井周边区域储量动用程度及充分利用老井直井段降低钻井成本,在分析地震资料的基础上,设计了五段制侧钻水平井TP131HCH井。五段制水平井由于稳斜段的存在,有效延伸了井眼轨迹的水平位移,满足地质避水要求。针对TP131 HCH裸眼侧钻水平井超深、高温给钻井施工带来的困难,介绍了该井钻井过程中井眼轨道优化设计、侧钻、井身轨迹控制、钻井液等方面所采取的技术措施。 TP131HCH井的成功实施,对该区块同类型井的钻井设计和施工具有一定的指导和借鉴意义。     

基于有限元法的井底应力场随井底压差变化规律研究

岩石破碎是钻头与井底岩石相互作用的结果,井底应力场是决定钻头破岩效果的重要因素。本文利用有限元数值模拟手段探讨了特定地应力条件下井底压差对井底岩石应力的影响规律。研究表明,降低井底压力可以减小井底岩石的等效应力、改变岩石的应力状态,有利于钻头破碎岩石。井底平面上井眼中心附近的岩石最易破碎,越靠近井壁岩石所受的应力越大,在近井壁地带0.8R（R为井眼半径）附近,会出现明显的应力集中现象,这使得该区域的岩石最难破碎。本文的研究成果为研究最经济、最有效的钻井工艺和破岩技术提供理论依据,为破岩工具的优化设计提供参考。     

屯1井差应变分析法地应力测量

介绍了差应变分析法(DSA)原地应力测量技术原理,并采用此法对河南省洛阳—伊川盆地屯1井岩样进行了测试,结果显示该井1153.4～1167.8 m处最大水平主应力为北西向(141°—157°),与钻孔崩落椭圆长轴方位统计得到的最大水平主应力方向一致;最大水平应力数值小于铅直应力,属于正断层应力状态;主应力随深度线性增大。对该区域注采井网布局给出了建议,即本区注采井网布设应避免与141°—157°方向平行。     

塔里木盆地大北气田构造应力场解析与数值模拟

构造应力场研究对于塔里木盆地大北气田的开发具有重要理论与现实意义。通过区域断裂与背斜长轴走向、钻井诱导缝走向与井壁坍塌方位分别确定了古、今构造应力场的方向,采用测井资料计算了古、今构造应力场的大小。在此基础上,利用ANSYS有限元分析软件建立了大北气田主体气藏区大北102区块和大北201区块的地质模型,并通过测井资料计算及动静态转换确定岩石力学参数,利用构造应力场解析结果确定边界条件,进行了大北气田古今构造应力场的数值模拟,分析了构造应力场的分布规律以及构造应力场与构造裂缝和产能的关系。结果表明:大北气田古、今水平最大主应力方向分别约NNW336°和NWW305°,应力大小分别具有σHσhσv和σHσvσh的特征,分别属于Ⅱ类和Ⅲ类地应力;主应力和主差应力在平面上表现为背斜高部位为低值、翼部为高值,纵向上随深度增加而增大;构造裂缝的走向受控于水平最大古构造应力方向,与现今水平最大主应力方向近似平行或呈小角度相交,构造裂缝可沿走向继续延伸,开度也不会因构造挤压作用大幅降低,有效性可得到很好的保存,气藏区构造裂缝发育程度与主差应力的大小呈正相关关系;背斜高点是构造应力的低值区,油气在应力势差和浮力的共同驱动下聚集成藏,其中主差应力较大的井点构造裂缝较发育,无阻流量较高,因此在背斜高点主差应力较大的区域部署井位,有较大概率获得天然气的高产。     

东胜气田井壁稳定技术研究

随着世界石油工业的不断发展,勘探开发领域的持续拓宽,勘探开发方向逐渐转变为“攻深找盲”,高风险井、深井、超深井占比的增加,对钻井技术和钻井液技术提出了更高的要求。特别是自2014年起东胜气田的钻井环境有了显著变化,钻井液不落地技术的应用推广引起大量旧钻井液经过简单处理之后又参与循环,钻井液中大量亚微离子参与循环导致钻井液维护、处理困难。还有部分老区块加密布井,特别是在已经开采的老区块布井施工,由于前期钻井过程中钻井液渗透作用使地层岩石的力学强度降低和岩石的应力分布改变,使原有地质资料无法精确预测地层压力,井壁失稳问题更加凸显。因此钻井施工也需要向科学管理、精细管理靠拢,更需要通过模拟分析,精确钻井液性能范围来稳定井壁。本文对近两年东胜气田水平井施工中出现的井壁失稳现象进行了探讨,结合钻井液与工程两方面措施形成一套井壁稳定技术,来应对日益复杂的井内情况。     

RT3型岩石高压真三轴仪研制成功

由中国科学院武汉岩土力学研究所许东俊副研究员主持研制的RT3型岩石高压真三轴仪最近研制成功,于1989年11月在武汉通过了专家鉴定。RT3型岩石高压真三轴仪由三轴压力室、轴向（σ1）和横向（σ2）加载系统、三向增压器系统、应力应变测试系统和操作台等部分组成。采用5×5×10cm的长方体试件,可施加最大主应力σ1最高达800MPa,中间主应力σ2达200MPa、最小主应力σ3达200MPa。该设备可以独立地控制和改变三个主应力,并能测定三个主应力方向上的应变和声波传播参数,从而可以模拟工程岩体和地壳内部的任何应力状态和应力途径,为岩石力学基础理论、工程岩体稳定性和地震前兆特性等研究提供了新的实验手段。