页岩气开发钻完井技术探讨

我国广泛分布着丰富的页岩气资源,开发应用远景良好。通过借鉴、转化、应用常规油气开发的成熟技术,可集成配套形成页岩气开发钻完井技术系列。水平井已成为页岩气开发的主要钻井方式,结合旋转导向、MWD/LWD、三维地震和欠平衡钻井等工艺技术的集成应用可提高开发效率。水力压裂工艺已成为页岩气开发的主要技术,随着清水压裂、重复压裂、同步压裂等技术的发展,页岩气的勘探开发更具发展潜力。     

福山油田保护油气层钻井完井液技术研究

福山油田为典型凝析油气藏,储层孔隙度10%～20%,平均渗透率35?10-3 μm2,属于中孔低渗储层,部分为低孔特低渗储层,且水敏、易塌。通过试验选用了以XZD-Ⅱ为暂堵剂的屏蔽暂堵钻井完井液实施油气层保护,取得了较好的保护效果。     

煤层气洞穴完井技术

煤层气洞穴完井技术既是一种裸眼完井技术,又是一种增产技术,在适宜的地层该技术能够大大提高近井地带的渗透率,从而提高煤层气的采收率。该技术在美国圣胡安盆地的高渗煤层取得了巨大的成功,但是在其它区域并没有像圣胡安盆地那样效果明显,究其原因对该技术的增产机理及煤层适应性的认识还有一定的差距。分析了洞穴完井技术的增产机理及洞穴完井的煤层适用条件,对洞穴完井技术的储层选择、井身结构、工艺流程及设备配套进行了详细论述,并介绍了国内的现场试验情况及取得的一些有益经验,为该技术以后的推广应用奠定基础。     

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。      

海上高效侧钻小井眼水平井钻完井技术研究及应用

通过对常规侧钻小井眼方案的分析对比,结合钻机作业能力提出了高效侧钻小井眼水平井钻完井技术,包括小井眼水平井钻进、防砂方式优选、油水层的封隔等技术。通过在QHD32-6F平台4口调整井的钻完井实施证明,该技术能有效降低小尺寸套管侧钻井作业难度,大大降低了钻完井的综合成本,为海上钻完井提速增效发挥了重要作用。该技术具有很好的应用前景。     

利用双井筒大水平距对接井钻井技术热力开采天然气水合物

分析了国内外天然气水合物的研究现状及天然气水合物开采中的问题,在此基础上,介绍了俄罗斯提出的运用双井简大水平距定向对接智能井钻井技术,利用核废料产生的热量开采天然气水合物的具有专利技术的一种新方法,简述了其开采原理及开采过程,可为我国天然气水合物的开采研究提供参考借鉴。     

水平对接井钻井技术在天然气水合物试采中的应用

2016年,在祁连山冻土区完成了天然气水合物试采水平对接井钻井施工,针对不同井段分别制定了合理的钻进参数及泥浆配方,采用MWD技术及慧磁中靶导向系统,实现了小曲率半径下精准对接,将水平对接井钻井技术成功应用于水合物试采,取得了良好的效果。水合物试采对接井钻井施工不同于可溶性矿藏,其对接精准度要求更高,施工难度更大,主要介绍了水合物水平对接井钻井施工工艺的相关内容。     

页岩气钻完井配套技术集成研究与应用

随着涪陵页岩气田100×108 m3/a产能建设、长宁-威远国家级页岩气产业示范区等区块页岩气的高效勘探开发,我国的能源结构也在不断地改变。页岩气的商业化开发有赖于丛式水平井钻井技术及大型分段压裂技术的不断发展和进步,高效的钻完井配套技术是提高页岩气勘探开发效果的有力保障。中原石油工程公司通过自主攻关和集成配套相关钻井新工艺、新工具,在钻井实践中取得了一系列技术突破,形成了三维大偏移距长水平段水平井轨迹控制技术、油基乳化/无土相油基钻井液技术、防漏堵漏技术、页岩气随钻解释评价技术、油基钻井液高效冲洗技术、“井工厂拉链式”压裂技术、高压网电配套工程技术等关键技术。上述技术在川渝的涪陵、长宁-威远、永川等工区140余口井的成功应用,有效支撑了我国页岩气产能建设。本文基于中原工程页岩气钻完井配套技术的攻关及实钻经验总结,对其他页岩气勘探开发区块的钻完井工程具有较强的指导意义。     

镇泾油田HH37P1水平井钻完井技术

为评价水平井开发镇泾油田长8油藏的经济技术可行性,部署了HH37P1水平井。分析了该井的施工难点,提出了相应的技术对策。现场施工中通过优化钻具组合、控制井眼轨迹、调节钻井液性能及配合相应的工程工艺技术,使HH37P1水平井顺利完钻。通过测井资料结合录井显示,采用预置管柱完井方式配合后期压裂改造,初见成效。HH37P1井的成功实施为有效开发镇泾油田提供了新的途径。     

深水油气固井水合物储层物性响应与高压气水反侵研究

固井作业是能源开采过程中的一道重要工序,当深水油气固井遇到水合物地层时,固井水泥浆水化放热会引起近井壁储层中水合物分解和产生高压气水反侵,从而严重影响固井质量,甚至导致固井报废和井壁失稳,为减小和避免水合物分解的不利影响,明确不同固井工艺条件下水合物储层的物性响应和高压气水反侵规律是关键。以南海神狐海域水合物钻探工程GMGS-1中SH2站位勘探井为研究对象,建立固井二维数值模型,采用TOUGH+HYDRATE数值模拟软件再现固井水泥浆侵入和水化过程,分析过程中近井壁储层物性响应规律,得出南海水合物储层不同固井压差与水泥浆放热速率条件下高压气水反侵的临界条件判别曲线,并创新性地采用“连续分段模拟”思路解决水泥浆的动态放热问题。结果表明:水泥浆初凝之前主要可分为诱导、分解和二次水合物生成3个阶段;侵入行为主要发生在保压时期,当压力卸去后侵入深度基本不再增加;水化放热造成的温度升高导致水合物大量分解,产生的高压气水向四周运移,而压力卸去之后,高压气水向环空方向反侵的趋势更加明显;水化放热速率越大,固井压差越小,气水反侵发生的可能性越大,发生时间越早。对于浅部水合物储层,降低固井水泥浆水化热可有效减少反侵现象的发生,提高固井质量,而对于埋藏较深的储层可在破裂压力范围内同时使用较高的固井压差。本研究对水合物地层固井工艺参数优选具有良好的指导和借鉴作用。      

南海北部深水盆地油气渗漏系统及天然气水合物成藏机制研究

深水盆地往往为天然气水合物和深水油气的共存区域。天然气水合物既是一种重要的油气资源,又是深水油气开发中引起地质灾害的重要因素。如果能实现深水油气和天然气水合物联合开发,将具有重要的经济价值;然而,目前尚不知两者的共存规律。根据南海北部白云凹陷高分辨率地震资料的综合解释成果,识别出大量的深部油气渗漏现象,包括有利于流体运移的气烟囱构造、深水水道砂体、海底滑坡、多边形断层等渗漏构造,提出了该区天然气水合物可能的成藏模式,指出了天然气水合物富集模式及其与游离气和深水油气渗漏的共存规律。     

南海海泥中甲烷水合物生成特性的实验研究

在定容条件下,实验研究了甲烷水合物在含水量不同的多孔海泥中的生成特性。所使用的海泥平均孔径为12178 nm,总孔容为4997×10-2 ml/g,比表面积为16412 m2/g。所用海泥样品含水量为40%,实验的温度范围为27415~28115 K,初始生成压力范围为102~144 MPa。实验结果表明,甲烷水合物在海泥中的生成速率以及气体消耗量随着初始压力的增加而增大,随着温度的降低而增大。海泥的复杂孔隙结构能够促进水合物的成核,但会降低水的最终转化率,其作用随着温度的升高与压力的降低而增大。     

南海北部陆坡白云深水区深水沉积结构要素

在回顾深水沉积结构要素研究的基础上,结合白云深水区的勘探实践,对白云深水区深水沉积的结构要素进行了研究。将白云深水区深水沉积划分为4种结构要素,分别为水道、天然堤-溢岸沉积、席状砂和块体搬运沉积。水道是白云深水区深水沉积的主要组成部分,也是重要的储层;水道按成因可分为侵蚀型、侵蚀/加积型和加积型;水道充填沉积物的岩性变化较大,有砾岩、砂岩、泥岩以及几种岩性的混合。天然堤-溢岸沉积主要以泥岩、粉砂岩为主,平面上,天然堤-溢岸沉积与水道走向平行,横向上远离水道扩散,侧向连续性好但垂向连续性差。席状砂位于水道末端,具有朵叶状外形,分为层状和合并状2种类型：层状席状砂具有相对低的砂岩体积分数,泥岩和砂岩互层;而合并状席状砂岩体积分数高,砂层和砂层接触,夹有少量的泥。块体搬运沉积包括滑塌、滑块、块体流、碎屑流、坡身失稳复合体、块体搬运复合体等;块体搬运沉积常直接位于层序界面上,对下伏地层侵蚀明显,分布广泛,可作为良好的油气封盖层。     

Petroleum System in Deepwater Basins of the Northern South China Sea

The northern South China Sea margin has experienced a rifting stage and a post-rifting stage during the Cenozoic.In the rifting stage,the margin received lacustrine and shallow marine facies sediments.In the post-rifting thermal subsidence,the margin accumulated shallow marine facies and hemipelagic deposits,and the decpwater basins formed.Petroleum systems of deepwater setting have been imaged from seismic data and drill wells.Two kinds of source rocks including Paleogene lacustrine black shale and Oligocene-Early Miocene mudstone were developed in the deepwater basin of the South China Sea.The deepwater reservoirs are characterized by the deep sea channel fill,mass flow complexes and drowned reef carbonate platform.Profitable capping rocks on the top are mudstoues with huge thickness in the post-rifting stage.Meanwhile,the faults developed during the rifting stage provide a migration path favournble for the formation of reservoirs.The analysis of seismic and drilling data suggests that the joint structural and stratigraphic traps could form giant hydrocarbon fields and hydrocarbon reservoirs including syn-rifting graben subaqueous delta,decpwater submarine fan sandstone and reef carbonate reservoirs.     

南海天然气水合物稳定带厚度及资源量估算

中国的南海一直被人们认为蕴藏着丰富的天然气水合物资源,综合中国南海的水深、地热梯度及底部水温等地质资料,运用VisualBasic.Net编程分析在该海域范围内天然气水合物稳定带厚度,讨论其分布特征,并以此来评估该区域的水合物资源量.结果表明当地热梯度为0.06℃/m,在区域1中可能存在天然气水合物,其稳定带的最大厚度可达400 m,天然气水合物分布较为规则,从外向内逐渐增厚.但在区域2中由于受到水深和地热等因素的影响不存在天然气水合物,此时天然气水合物的资源量约为0.55×104 km3;当地热梯度随机取值时,该区的天然气水合物资源量约为0.57×104 km3.通过对地热梯度取不同的值,估算得到在该研究区天然气水合物的资源量约为0.6×104 km3.      

南海神狐海域MIS12期以来的碳酸盐旋回与水合物分解

对南海神狐海域水合物钻探区SH1B和SH5C等2个钻孔顶部0~39.41 m和0~23.85 m的连续沉积物开展高分辨率碳酸盐旋回研究,结合浮游有孔虫氧同位素地层学、AMS¹⁴C年代学和生物地层学进行地层划分。结果表明：SH1B孔MIS12期以来CaCO₃曲线总体上具有明显的冰期和间冰期旋回,表现为较典型的冰期低、间冰期高的“大西洋型”旋回特征,具有良好的地层意义;SH5C孔除MIS1-MIS2期外,MIS3-MIS8期的CaCO₃含量较SH1B孔的要低,冰期和间冰期旋回性较差,MIS3-MIS 4和MIS7期出现明显的低钙事件;同时,SH5C孔MIS3-MIS5期浮游有孔虫G.ruber的δ¹³C值明显负偏,平均值为-0.11‰;两孔MIS1期的沉积速率是MIS2期的近2倍,与前人的研究结果相反,为MIS2期部分地层缺失所致。SH1B孔受水合物分解影响不大,而SH5C孔受水合物分解影响明显。SH5C孔MIS2期的地层缺失事件和MIS3-MIS4、MIS7期的低钙事件以及MIS3-MIS5期δ¹³C值负偏事件主要发生在末次冰期,推测与下伏水合物分解产生的海底滑塌、海水酸化等环境效应有关。     

A Preliminary Study of the Gas Hydrate Stability Zone in the South China Sea

Based on the analysis of sea-bottom temperature and geothermal gradient, and by means of the phase boundary curve of gas hydrate and the sea-bottom temperature versus water depth curve in the South China Sea, this paper studies the temperature and pressure conditions for gas hydrate to keep stable. In a marine environment, methane hydrate keeps stable at water depths greater than 550 m in the South China Sea. Further, the thickness of the gas hydrate stability zone in the South China Sea was calculated by using the phase boundary curve and temperature-depth equations. The result shows that gas hydrate have a better perspective in the southeast of the Dongsha Islands, the northeast of the Xisha Islands and the north of the Nansha Islands for thicker stability zones.     

南海北部陆坡深水曲流水道的识别及成因

深水水道是深水沉积体系中重要的组成单元,其作为潜在的油气储集体也被油气行业所关注。深水水道多处于深水环境下的沉积地层中,因此对于其直接的观测和研究都比较困难。基于近年新采集的多道2 D和3 D地震资料,利用相干时间切片、RMS均方根振幅、3D振幅可视化等地球物理手段对南海北部陆坡深水水道进行了识别和研究。该水道为更新世深水曲流水道,与来自中南半岛的浊流侵蚀有关,水道呈SW—NE向展布,侧向侵蚀特征明显。3D振幅可视化图显示该水道轴部为强振幅反射,推测为富砂充填,其余部分为弱振幅反射,推测为富泥充填,这点与世界已钻水道特征一致。深水曲流水道的形成过程和内部结构复杂,其内部砂体与泥岩常互层出现,泥岩的封堵作用会阻碍流体的流动或形成超压,同时也可起到良好的盖层作用,因此对于深水曲流水道的勘探和开发要重视这个问题。      

天然气水合物钻井泥浆冷却系统的设计及现场应用

从天然气水合物赋存的温压条件入手,说明了制冷泥浆的重要性。介绍了天然气水合物钻井泥浆冷却系统的结构组成、工作原理及设计过程。进而阐述了该套系统在中国冻土区天然气水合物科学钻探施工中的应用情况。试验证明：该套系统完全达到了设计要求,并首次成功地在青藏高原木里盆地永冻区钻获天然气水合物样品。     

南中国海存在天然气水合物的地球物理证据

以多道高分辨率地震数据为基础,分析了天然气水合物地震识别的关键技术,即地震成像与地震反演.地震成像结果显示南中国海可能具有含天然气水合物地层的地震反射特征,包括似海底反射(BSR)、振幅空白带、BSR与沉积地层斜交等天然气水合物存在的标志性特征,是南中国海域存在天然气水合物的定性地球物理证据;而地震反演结果则揭示该研究区存在地层速度结构异常,是南中国海存在天然气水合物的定量地球物理证据.