东胜气田致密砂岩气藏钻井储层保护研究及应用

东胜气田上古生界下石盒子组为致密砂岩储层,部分区域储层物性好,具备不压裂自然建产潜能,钻井过程中存在井壁失稳及储层损害问题,各因素叠合造成的储层伤害阻碍了气层的产能释放。为进一步提升储层自然建产能力和增加单井产量,在储层渗透率恢复率的基础上,通过储层伤害影响因素分析,引入钻井液侵入深度定量化评价方法,深化了储层伤害机理认识,明确了低密度、无土相、低失水和强封堵的钻井液对策,室内优选了防水锁剂和致密承压复合暂堵剂,优化形成了无土相复合暂堵高酸溶钻井液,储层渗透率恢复率提高至91.11%,泥浆侵入深度降低46.28%。形成的钻井液在锦66井区推广应用,平均单井产量提升11%,并实现3口井自然建产,进一步提高东胜气田致密砂岩储层高效勘探开发的效果。     

煤层气储层伤害机理与水平井双层管柱筛管完井技术

煤储层具有高吸附性、低渗透性、易压缩与易破碎的特征,煤层气水平井钻完井过程中常常造成煤储层伤害,导致煤层渗透率和单井煤层气产量大幅度降低。通过实验分析,揭示水平井钻完井液中的固相颗粒、流体流动诱导产生的固相成分对煤储层微裂隙堵塞成因,阐明煤层气水平井钻完井中储层伤害的机理。在此基础上,提出水平井双层管柱筛管完井技术,分析其减轻煤储层伤害的机理,即通过冲管水力冲击作用消除水平井壁钻井液泥饼,清除井壁附近堵塞微裂隙煤粉,并在近井地带产生应力增渗作用。相对于煤层气常规的多分支水平井及分段压裂水平井,水平井双层管柱筛管完井的稳定日产气量、稳产周期均大幅提升。该技术在沁水盆地南部部分区域推广应用显示,3号煤层气井平均日产气量提升到20 000 m3,同时实现15号煤层气的开发突破,平均日产气量提升到10 000 m3以上。研究成果对于降低煤层气水平井钻完井过程中的储层伤害,提高煤层气井产量具有重要的理论和实践意义。      

渤钻低密度固井水泥浆降低煤层气储层伤害的实验

针对煤层气井传统的固井水泥密度较大,在固井过程中产生较大压差,影响半径较大,且滤液成分矿化度较高,持续对储层产生伤害的问题,通过对比渤海钻探所使用的低密度固井水泥浆(统称渤钻浆)和常规固井水泥浆的失水量、滤液性能和稠化时间,并通过分析其滤液成分、电导率、渗透率回复率和计算污染半径,评价了渤钻浆降低煤层气储层伤害的能力。结果表明:渤钻浆失水量比常规固井水泥浆小一半,并且滤液黏度高、矿化度低和电导率低,使渤钻浆污染的煤样渗透率降低为28.97%(常规水泥浆污染的煤样渗透率降低为65.87%),渗透率恢复率为89.81%(常规水泥浆渗透率恢复率为61.18%)。综合来看渤钻浆不仅密度低,形成压差小,保证煤层稳定,还减小污染半径,降低了对煤层气储层的伤害。      

鄂尔多斯北部盆地保护气层完井液技术实践

鄂尔多斯盆地北部大牛地气田是典型的低压低渗裂缝性砂岩气藏，储层以低孔、低渗、低压、高毛管压和有效应力为主要特征，裂缝和微裂缝发育，常规完井液对储层伤害严重，单井产量较低。在研究储层损害机理的基础上，对储层岩心进行了钻井液损害实验评价，并优化总结出一套适合大牛地气田的屏蔽暂堵钻井液完井液技术，实践证明对单井产量和井身质量的提高取得了显著效果。     

鄂尔多斯盆地浅层大位移水平井钻井液体系优选

针对鄂尔多斯盆地浅层水平井钻井过程中的井壁稳定、井眼清洁、润滑减阻和储层保护的技术难题,通过分析储层的地质特征,在该区原用聚合物钻井液基础上,选择性加入MC-VIS、ABSN、纳米乳液和复合屏蔽暂堵剂,形成纳米乳液封堵钻井液体系,在保证施工安全的前提下,可将岩心渗透率恢复提高至8350%。通过七平1井的应用表明,纳米乳液封堵钻井液体系能够满足低渗透油层大位移水平井的钻井施工需求,为高效开发鄂尔多斯盆地浅层油气藏提供技术支持。     

川东北水平井储层井壁稳定性及其对完井方式的影响

酸性气藏水平井完井方式优选与井壁稳定性密切相关,而井壁稳定性则受地应力、岩石力学参数和井眼轨迹等约束。以Drucker-Prager准则为屈服判据,利用等效塑性应变判别井壁稳定性,模拟了酸化前后、地应力衰竭前后和不同生产压差下原地应力对沿不同方向延伸的井眼井壁稳定的影响。结果表明:川东北海相储层段岩石力学强度较高,生产过程中井壁稳定性较好;随着生产压差逐渐升高,井壁岩石的等效塑性应变量逐渐增加,但变形量相对较小;酸化和地层压力衰减后,井壁出砂可能性显著增强。考虑到酸性气田的特点:当井眼轨迹延伸方向与水平主应力方向一致时,采用裸眼完井;当井眼轨迹延伸方向与水平主应力夹角小于、等于30°时,可以采用裸眼完井,但必须严格控制生产压差;夹角大于30°时,采用套管固井射孔完井。研究成果在普光气田6口水平井中得到很好的应用。     

低渗致密砂岩气田储层损害评价及保护措施

储层孔隙类型、孔隙结构、粘土矿物类型和含量等是造成气层受伤害的潜在因素 ,而外来固相、滤液以及生产或作业压差、生产时间等工程因素也可造成或加重对气层的伤害程度 ,因此 ,低渗致密气田 (藏 )的开发效果在很大程度上依赖于开发技术水平的提高。应用岩心评价实验、时间推移测井、生产测井以及试井等方法 ,评价了河南东濮凹陷白庙、文 2 3等气田低渗致密砂岩储层的敏感性及与外来液的配伍性 ,分析了导致或加重对气层造成伤害的工程因素。在气田开发的全过程中 ,有针对性地制定出对气层进行保护的配套措施 ,减少了对储层的伤害 ,充分发挥了气层的潜力 ,提高了气田的开发效果 ,也为同类气田提供了借鉴。     

使用纳米碳酸钙降低低孔低渗煤层气储层伤害

传统暂堵剂难以封堵低孔低渗煤层气储层中的大量纳米级别孔隙.通过煤岩显微观测、钻井液基本性能测试、泥饼清除实验、煤岩孔隙分布实验和气体渗透率实验,探讨了纳米碳酸钙降低低孔低渗煤层气储层伤害的效果.结果表明:纳米碳酸钙材料只有在水溶液中保持纳米级的分散状态,才可能对低渗煤岩起到暂堵作用;基于纳米碳酸钙的可降解钻井液既能封堵低孔低渗煤岩中微米级别孔隙,也能封堵其中的纳米级别孔隙;经过生物酶和稀盐酸双重解堵后,煤岩渗透率恢复值达77.17%~97.98%,储层保护效果好;煤岩孔隙分布实验可以在纳米尺度上研究纳米材料对低孔低渗储层的暂堵效果.研究成果可为纳米碳酸钙在低孔低渗煤层和页岩钻完井过程中的应用奠定良好技术基础.      

东胜气田刘家沟组井漏与堵漏措施分析

自2013年东胜气田步入开发以来,随着水平井逐渐增多而井漏事故频发,单井堵漏时间大体占钻井周期的8%～50%,极大地制约了提速提效。主要漏层为刘家沟组,钻井液密度低时发生渗透性漏失,漏速约为3～5 m3/h,当钻井液密度高时,发生裂缝性漏失,漏速20 m3/h直至井口失返。裂缝会随井内液柱压力的增加而扩大延伸,极易造成井漏的反复。刘家沟组恶性漏失严重制约了该工区钻井的提速提效。通过对J58P13H井井漏特点与堵漏效果分析,探索复合堵漏法、大裂隙膨胀堵漏材料和膨胀管堵漏法等在裂缝性漏失堵漏中的适应性,以便在东胜气田试验推广。     

盐水泥浆的动态滤失性能和与 储层相容性的试验研究

摘 要 为了确定 NaCl 泥浆的动态滤失性能和与储层的相容性‚进行了一系列动态岩心流动 试验‚试验岩心为 Bentheimer 砂岩。泥浆固相颗粒和滤液引起的储层伤害程度是借助于岩心 各段伤害率 （ SDR 值） 进行评价的。试验在德国 Clausthal 工业大学深钻所研制的动态井底模 拟循环试验装置上进行。试验研究选用了两种泥浆配方。动态循环试验中还测量了滤液总量 以及污染前后岩心的渗透率。试验研究结果表明所研制的 NaCl 泥浆和模拟储层的相容性很 好。试验研究还探讨了高温和油水两相条件下泥浆对储层的伤害程度以及对滤液总量的影响。     

SiO2 Solubility in Rutile at High Temperature and High Pressure

Silicon-bearing rutile has been found in chromitite from the Luobusa (罗布莎) ophiolite, Tibet. However, the extent of SiO2 solubility in rutile and the nature of its origin are still unclear. At high pressure, SiO2 takes a rutile structure with Si in 6-fold coordination. Thus, high pressures may enhance its solubility in rutile because of possible isovalent exchange in the oetabedral site. In this study, we report new experimental results on SiO2 solubility in rutile up to 23 GPa and 2 000 ℃. Starting materials were mixtures of powdered pure rutile and pure quartz, with compositions of (Ti0.5Si0.5)O2,(Ti0.93Si0.07)O2, and (Ti0.75Si0.25)O2. The mixtures were loaded into either platinum capsules (for a 10/5 assembly) or rhenium capsules (for an 8/3 assembly). The experiments were carried out using multi-anvil high-pressure apparatus with a rhenium resistance heater. Sample temperatures were measured with a W5%Re-W26%Re thermoeouple and were controlled within ±1 ℃ of the set temperature. TiO2-rich and SiO2-rich phases were produced in all the quenched samples. Microprobe analyses of the phases show that the solubility of SiO2 in rutile increases with increasing pressure, from 1.5 wt.% SiO2 at 10 GPa to 3.8 wt.% SiO2 at 23 GPa at a temperature of 1 800 ℃. The solubility also increases with increasing temperature from 0.5 wt.% SiO2 at 1 500 ℃ to 4.5 wt.% SiO2 at 2 000 ℃ at a pressure of 18 GPa. On the other hand, the solubility of TiO2 in coesite or stishovite is very limited, with an average of 0.6 wt.% TiO2 over the experimental P-T ranges. Temperature has a much larger effect on the solubility of SiO2 in rutile than pressure. At high pressure, the melting point of SiO2 is defmitely higher than that of TiO2 and the eutectic point moves towards SiO2 in the TiO2-SiO2 system. Lower oxygen fugacity decreases the solubility of SiO2 in rutile, whereas water has little effect on the solubility. Our experimental data are extremely useful for determining the depth of origin of the SiO2-bearing ruffle found in nature.     

高产高效矿井煤层瓦斯抽采工艺优化

瓦斯灾害因成灾类型多,瓦斯矿井分布广,灾害事故影响大,已成为我国多数煤矿常见自然灾害之首。当前瓦斯治理较为广泛的方法是运用瓦斯抽采技术,降低煤层残余瓦斯含量,而采用何种抽采工艺既能高效的消除瓦斯灾害威胁,又能保证良好的效益是需要权衡的关键问题。以我国高产高效工作面为试验区,通过开展多种瓦斯抽采工艺的对比试验,揭示了各类抽采钻孔在不同抽采孔径、不同间距、不同布置类型等工艺条件下的抽采参数特征,进而得出符合矿井实际的最优工艺类型及最优参数,为矿井的高效抽采提供重要依据。     

高温高压下CO2在水中溶解度实验及理论模型

利用自行研制的高温高压反应釜,在不同温度、压力和矿化度条件下测试CO₂在地层水中的溶解度。实验结果表明:温度一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随压力的增加而增加;压力一定的条件下,CO₂在水中溶解度的主要变化趋势为随温度的增加而降低,当温度大于100℃、压力在22 MPa左右时,CO₂在地层水中的溶解度将发生异常,出现低压(小于22 MPa)时随温度的增加而降低,高压(大于22 MPa)时随温度的增加而略微升高;在温度压力都一定的条件下,CO₂在水中的溶解度随矿化度的增加而降低。并且,在新测得的实验数据和已有的实验数据的基础上,通过修正PR-HV状态方程中的参数,建立了一个能够精确计算CO₂在水中溶解度的模型;并将该模型与其他模型对比。对比结果表明,该模型计算精度最高,平均相对误差仅为2.69%。     

高温高盐高黏油藏缔合聚合物-表面活性剂二元驱技术

针对大港油田孔南地区高温、高盐、中低渗、稠油等制约化学驱提高采收率的瓶颈技术问题,以官109 1断块枣Ⅴ油组为目标油藏,在优选适合缔合聚合物和表面活性剂基础上,进行聚合物-表面活性剂二元驱技术室内实验和现场应用研究。通过室内实验优选,缔合聚合物AP P7和表面活性剂BHS 01二元体系溶液与常规体系相比,具有较好的耐温抗盐性,拓展了常规二元驱适用油藏的温度和矿化度范围;缔合聚合物经过岩心剪切后仍能够有效建立阻力系数和残余阻力系数;通过岩心驱替实验,体系能有效提高稠油油藏的采收率,拓宽了聚合物驱适用的原油黏度范围;矿场单井试注后,注入井注入压力和启动压力升高,纵向吸水剖面得到改善,说明该体系在高温高盐条件下仍能保持较高黏度,能够有效改善水油流度比,效果明显。     

富县天然气井直井优快钻井技术优化与应用

为解决富县区块天然气井钻井机械钻速低、钻井周期长、井下复杂情况多等问题,开展了优快钻井技术研究。总结分析了富县气井钻井施工难点,通过岩石可钻性研究、岩屑滚动回收实验和处理剂筛选实验,同时结合现场应用,优选出各钻井参数。优选出一批能适应该区地层特征,耐磨性强,进尺效率高的钻头;优选钻具组合,采用转盘 螺杆的复合钻进方式;为保障井下安全,优选了钾铵基聚磺钻井液体系。现场应用表明,平均钻井周期由优化前80.96 d缩短至41.02 d,平均缩短39.94 d,缩短49.35%,井下事故复杂情况大大减少,为富县区块天然气井优快钻井提供了有力的技术支持。     

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究进展

高温高压下电解质溶液热力学性质的研究不仅对探讨地球内部流体的作用具有重要意义，而且在很多实际工业过程中也都有广泛应用。本综述了近10年来高温高压下电解质溶液热力学参数的实验测量和理论计算的进展，实验设备还有待进一步的改进和完善，以获得更高温度和压力下的数据，理论计算不仅有待于实验的发展，也与溶液的结构理论密切相关。     

高温高压法合成金刚石微区原位碳同位素及阴极发光特征

当前大量的研究集中在天然产出的金刚石上, 而人工合成金刚石的研究往往容易被忽视。对人工合成金刚石进行详细的研究, 结合已有天然金刚石的认知有利于揭示天然金刚石形成过程, 有利于天然金刚石的鉴定。本研究综合利用显微镜、纳米离子探针、拉曼光谱、阴极发光等分析技术, 对人工合成金刚石的晶体结构、包裹体、微区碳同位素、以及阴极发光图像等特征进行了详细的研究。研究揭示其阴极发光图像与天然宝石级金刚石有明显的区别, 二次离子探针数据进一步表明其阴极发光图像的明暗差异与金刚石中微量元素氮的含量高低有关。     

高温高压离子交换法分离提取单一高纯稀土

本文研究了高温高压离子交换法分离稀土时,排代剂浓度、ＰＨ值、线性流速和柱温等因素对分离效果的影响,本方法在分离多元稀土富集和及稀土精料时,具有工艺简单、质量稳定、分离时间短、产品纯度高、成本低廉等特点,为单一高纯稀土生产开辟了一条新路。     

浅谈高温高压实验地球科学:方法和应用

在过去的二十多年间,高温高压实验地球科学研究得到了蓬勃发展,凭借其高度的灵活性和易于与其他分支学科相结合的优点,在很多不同的研究领域中都取得了令人瞩目的成果,并已发展成为国际地球科学的前沿领域和重要方向之一,同时也是固体地球科学最强有力研究手段之一。相比之下,国内的高温高压实验地球科学研究还显得相对比较薄弱,相关系统性的认识还有待增强。本文对高温高压实验研究的发展历程、方法原理、仪器设备以及在地球科学研究中的一些应用进行简单的介绍,旨在让更多的国内学者对这一领域有更深入的了解。     

高阻溶洞上高密度电法与高密度联合剖面法异常响应特征研究

为探讨高密度电法与联合剖面法寻找高阻溶洞的效果,利用水槽模型试验及野外现场实测方法,总结了高密度电法常用排列方式、不同成图方法在高阻溶洞上的异常响应特征,讨论了异常体地表投影位置及中心埋深的确定方法。提出探测高阻溶洞采用高密度电法温纳排列（α1）、β排列和高密度联合剖面三种方法的最佳组合方法。