影响水平井注水泥顶替效率主要因素的数模分析研究

水平井注水泥过程中,顶替效率的高低受多种因素的影响。其中,套管偏心度、冲洗液流变性能以及冲洗液与钻井液的密度差的影响较为突出。为了解水平井固井注水泥过程中各种影响因素的作用规律,借助流体力学软件Fluent,建立了偏心水平井三维模型,采用流体体积法（vof）进行了冲洗液顶替钻井液的数值模拟研究。模拟井筒直径为215.9 mm（81/2 in）,模拟套管外径为177.8 mm（7 in）,环空长度为300 m,冲洗液顶替速度为1 m/s,套管偏心度根据具体算例选取0、0.2、0.3、0.4。模拟结果表明：顶替效率随套管偏心度增加而降低,适当提高水泥浆流性指数,降低稠度系数有利于提高顶替界面的稳定,缩短界面长度,提高顶替效率。当冲洗液与钻井液之间形成正密度差关系时有利于顶替效率的提高。     

煤层气泡沫水泥浆固井工艺技术及现场应用

针对沁水盆地南部煤层气井储层压力低、易漏失、易坍塌的特点,开发了超低密度泡沫水泥浆体系及暂堵型前置液体系,并形成了泡沫水泥浆固井技术。泡沫水泥浆体系密度为1.10~1.20 g/cm3,具有良好的流动性能、无游离液、沉降稳定性好、API失水量小于50 mL/30 min、稠化时间合理、水泥石强度高等优点;暂堵型前置液体系具有良好的流变性能,对3号煤层具有良好的堵漏能力。根据钻井过程中出现的漏失情况、完钻后的钻井液返出情况及井壁稳定情况,从固井浆体的用量、顶替液的顶替排量等方面总结了泡沫水泥浆固井的配套工艺措施。在沁水盆地南部现场试验了4口井,取得了较好的效果。      

煤层气U型井水平井固井技术研究

U型井是煤层气资源开采的一种新型模式,在水平井固井施工时易出现水泥浆冲刷洞穴,部分水泥浆进入洞穴直井,破坏直井,另外,斜井段顶替效率低,容易造成泥浆窜槽,影响固井质量.为了解决这一问题,提出了分流水泥浆套管串结构和采用低密度水泥浆+速凝早强水泥浆体系固井技术.该工艺技术不仅保证了水泥浆能顺利返至地面,也避免了水泥浆对直井洞穴的冲刷,确保固井质量,因而在类似煤层气U型井固井作业时具有良好的应用前景,可逐步推广.     

延川南地区深部煤层气U型水平井压裂参数优化设计

鄂尔多斯盆地东缘煤层气田具有高储低渗的特点,为提高深部煤层气单井产量,基于区域构造特征、煤层厚度、含气量及水文地质特征,从优化U型水平井压裂参数的角度,对水平井及其压裂参数进行设计。通过数值模拟对影响水平井产量的水平段长度、压裂缝等主要因素进行研究。结果表明:不考虑摩阻情况下,煤层气产量随水平段长度增加而增加,当水平段超过800m后,由于阻力作用,水平段长度每增加100m,产气量降低10%;压裂缝条数和半缝长对产气量影响较大,最佳的压裂缝条数为4~5条,最佳半缝长为80~120m;裂缝间距和裂缝渗透率对煤层气产量影响不大。依据数值模拟的最优参数对该区煤层气井S1进行压裂,在相同条件下,煤层气产量比未压裂的S2井提高了10倍以上。      

红河油田低压易漏地层水平段固井技术

为提高红河油田水平井固井质量,满足后期分段压裂需求,对红河油田水平井固井技术进行了研究。针对红河油田水平段固井技术难点,通过室内和现场试验,优选出了GSJ水泥浆体系,基于实测地层压力与地层破裂压力,进行平衡压力固井设计确定了环空浆体结构,为提高顶替效率,优化了扶正器类型与加放位置,专业软件模拟表明套管居中度＞73%,良好的井眼准备和套管漂浮措施确保了管柱的顺利下入;加长胶塞、树脂滚轮刚性旋流扶正器和关井阀等附件的使用,保证了固井质量。现场应用53口水平井,水泥浆全部返至地面,CBL测井结果表明,固井优良率达81.13%。该固井技术成功应用于红河油田水平井中,保证了固井质量,满足了后期分段压裂的需要。     

煤层气流压回升型不正常井储层伤害机理与治理

合理控制套压和井底流压、合理排水降压采气是提高煤层气井开发效果的关键技术。井底流压回升可抑制煤层气解吸产出,造成储层伤害,降低煤层气井产量,影响煤层气井开发效果。通过沁水盆地樊庄区块生产实践动态分析、理论研究和室内实验,提出了煤层气流压回升型不正常井起因,通过理论研究和现场数据分析,明确煤层气井流压回升对储层伤害机理,提出流压回升对储层伤害程度评价方法及治理对策。研究结果表明:煤层气井煤没度增加导致套压降低,套压下降速率越快,则井底流压下降越快;煤没度增加速率过快的煤层气井,其井底流压回升对储层伤害严重,导致气体产出阻力增加,部分气体被毛细管压力封堵在孔隙中,难以产出。流压回升伤害指数可以表征流压回升导致储层伤害程度,抽油泵凡尔漏失和气锁导致煤层气井排水量小于煤层向井筒供水量是井底流压回升的主要原因,其治理措施可通过液压冲洗清除固定凡尔煤粉,通过机械振动清除游动凡尔煤粉,通过恒沉没防气锁工艺与煤层气井间断抽水工艺相结合措施治理气锁。      

有限元法确定煤层气井钻井液密度窗口模型应用

随着国内市场对天然气需求量的迅速增长,如何成功开发宁武盆地储量丰富的煤层气资源已成为目前非常规气藏开发的一个重要课题。结合宁武盆地地应力状态、地层孔隙压力、地层强度参数、井斜角和方位角等参数,科学确定适合煤层气井钻进的钻井液密度窗口,成为宁武盆地煤层气项目能够高效、安全实现产业化发展的关键因素之一。通过ANSYS软件对宁武盆地9号煤层建立有限元模型,分别分析了不同地应力方向时不同井斜角钻井液密度对井眼扩大率的影响规律,针对不同方位和井斜得出了适用的钻井液密度窗口,对于下一步宁武盆地煤层气井产业化开发中有效控制煤层坍塌,降低复杂情况,提高钻井效率及提高煤层气开发综合效益提供了技术支撑。     

分洪道扩挖工程对马汊河防洪影响的数值模拟研究

对马汊河分洪道扩挖工程前后的水流流态进行数值模拟,并选取2010年和2015年的实测流量、流速和水位等资料对模型进行验证,研究马汊河扩挖工程对河道水流流态的影响。结果表明,扩挖工程实施后河道水位较工程前有所降低,中游段雍水情况得以解决,河道流速、流量和过流能力都增大,有效提高了河道的泄洪能力。研究结果对马汊河以及滁河的防洪具有重要的理论及现实意义,也可为其他河道的扩挖工程提供重要的借鉴。     

煤层气井实际解吸阶段影响因素及意义

为了明确煤层气井解吸段数的确定方法及影响因素,基于前人提出的解吸阶段划分方法,提出了实际解吸段数概念和相应的确定方法,基于沁对水盆地和鄂尔多斯盆地东缘煤层等温吸附参数和解吸压力数据研究,了解吸段数的影响因素及意义。结果表明,此次所提方法能够有效确定煤层气井解吸段数并估算初始解吸效率,煤层气井实际解吸阶段由兰氏压力、兰氏体积和解吸压力决定。兰氏体积增加,解吸阶段减少,解吸效率增加;兰氏压力增加,解吸段数先减少后增加,初始解吸效率先增加后降低。解吸压力越高,煤层气开发经历的解吸阶段越多,初始解吸效率越低。实际解吸阶段是煤层气储层评价的有效参数,沁水盆地南部煤层气井只有1～2个解吸阶段,大部分处于敏感解吸阶段,总体解吸效率较高。鄂东缘煤层气井一般有3～4个解吸阶段,解吸效率整体较低。     

水泥浆失重对高压油气井固井质量的影响分析及工艺对策

高压油气井由于存在高压地层,在整个钻井工程中都引起了高度重视。有些高压油气井可能还存在低压易漏层。在固井候凝过程中,水泥浆会产生失重,进而降低了井筒内的液柱压力,如果液柱压力低于失重井段的地层压力,地层流体将会向环空侵入,造成窜槽,甚至会引发井控事故;如果液柱压力高于地层（破裂）压力将引起地层漏失,进而污染油气层,造成水泥浆低返。因此,处理好固井过程中井筒内动态压力和地层压力的关系以及制定相关的应急措施是高压油气井固井成败的关键。分析了水泥浆失重对高压油气井固井质量的影响因素,提出了高压油气井油气水侵的预防措施和固井中相关风险的应急措施和机制。     

沁水盆地柿庄区块煤层气井压裂增产效果关键影响因素分析与实践

针对沁水盆地柿庄区块煤层气开发过程中低产低效问题,基于大量实际生产资料分析,探讨地质因素和工程因素对煤层气开发效果的影响。结果认为,地应力和煤体结构是影响煤层气井压裂增产效果的关键地质因素。其中,煤层气井压裂过程中,高地应力影响裂缝延伸和支撑,水平主应力差影响裂缝延伸方向和形态;煤体结构较差的煤层在压裂中易形成煤粉,堵塞导流通道,压裂效果变差。影响压裂效果的工程因素主要包括压裂液性能、施工排量、前置液占比和井径扩大率,针对研究区地质概况,提出"2% KCl+清水、阶梯排量注入、前置液量180~240 m3、优化射孔段和水力波及压裂"等系列优化技术,并指出煤层气压裂选井是决定压裂效果和开采经济性的重要环节。将优化技术在柿庄区块北部深部煤层气开发井中加以实践验证,取得很好的增产效果。研究成果及认识对沁水盆地及相同地质条件区域的煤层气开发具有一定的指导意义。      

黔西松河井田煤层群合层分段压裂影响因素及参数优化

目前薄至中厚煤层群煤层气井普遍存在“前期产能高但周期短、衰减快且幅度大、后期恢复困难”的生产特征。针对这一现象,以黔西松河井田为例,通过对示范井组工程效果从煤储层赋存特征、合层分段改造效果及影响因素进行对比分析,并对施工参数进行优化和工程试验。分析认为:合层分段压裂仍是多煤层煤层气开发主要途径,其效果受层间兼容性和开发方式影响;投球暂堵合层改造受层间跨度、有效射孔厚度、施工参数及固井质量影响大。基于影响因素分析,提出施工参数优化措施,即施工排量6~8m3/min,前置液占比40%~50%,单孔流量0.2~0.3m3/min和前置段塞加砂方式,优化方案经后期工程验证取得较好的试验效果,对类似地质条件煤层群发育区煤层气合层开发层段组合、施工参数优化有较好的借鉴意义。      

煤层气水平井无导眼地质导向钻进技术

针对目前松软煤层水平段成孔困难、煤层钻遇率较低以及造斜段钻进过程中需要施工导眼井等问题,采用地质导向与几何导向相结合模式,对井身结构优化、钻进参数优选、防塌钻进、多标志层地质导向钻进、水平段井眼轨迹精细化控制等进行研究。在沁水盆地成庄煤矿进行现场应用,钻完井施工顺利,3口水平井都实现无导眼直接一次着陆入靶,水平煤层段累计进尺1 604.72 m,煤层钻遇率达到100%,最终水平段下入PE筛管总长度1 366 m。完善了煤层气水平井钻完井工艺,为煤层气低成本高效开发钻井施工提供技术借鉴。移动阅读      

沁水盆地南部煤层气井增产的储层生产控制探讨

以沁水盆地南部区块煤层气生产井的工程、测试、监测数据为依据,对影响煤层气井产能的储层生产控制因素进行了分析,探讨了优化储层生产控制、提高煤层气井产能的工程措施,重点研究了水力压裂工艺施工参数与煤层气井产能的关系,提出了有利于提高煤层气井产能的水力压裂工艺施工参数。结果表明：合理控制钻井液的密度与粘度,可提高煤层气井的产能;煤层气井的产能与固井工艺中的水泥浆密度与用量呈现负相关关系;水力压裂采用变砂比、控制压裂液、变排量等施工工艺和优化的工艺参数值可有效提高煤层气井气产量。     

煤层顶板分段压裂水平井地质适应性分析与施工参数优化

煤层顶板分段压裂水平井是实现碎软低渗煤层煤层气高效抽采的有效技术.依托"十三五"国家科技重大专项课题,围绕煤层顶板分段压裂水平井煤层气高效抽采技术,采用理论分析、数值模拟等手段,对比不同地应力状态下裂缝的穿层扩展形态,研究水平井布井方位与最小水平主应力方向夹角对裂缝转向扩展的影响,分析多簇射孔条件下裂缝的竞争扩展现象....     

地质岩心钻孔人工造斜方法实践

在岩心钻探施工过程中,钻遇岩（矿）心脱落需要补取岩心,或钻具脱落、埋钻和烧钻需要绕障时,人工造斜方法是解决问题的有效手段。钻孔较浅,造斜孔段刚好在变径后的位置,且上部孔壁稳定,易于扩孔和下套管,宜选用异径偏心楔人工造斜;钻孔较深,不能改变口径,造斜孔段岩层硬度较大,宜选用同径偏心楔人工造斜;钻孔较深,造斜孔段岩层硬度不大（如煤系地层中的煤层、泥岩等）,宜选用同径自然造斜。选用偏斜楔造斜时,偏斜楔长度、偏斜角大小和导斜槽直径的合理选择,偏斜楔下入钻孔过程中的正确操作;选用同径自然造斜,水泥浆灌注孔段位置确定、水泥浆凝固后达到一定的强度和造斜过程中合理的钻进参数,是造斜成功的关键。     

韩城示范区煤层气井产能分析

根据对韩城示范区的地质条件以及煤层气井的生产动态资料进行研究,从含气量、构造、埋深和煤厚方面分析其对煤层气井产能的影响,认为煤层含气量大、构造简单、埋深在400—600m以及煤层厚度大等地质条件有利于煤层气井产气;通过比较区内77口井的产气产水特征,重点分析了井底流压、套压等排采参数与产气、产水等生产数据的关系,认识为排采过程中,保持较低的井底流压、稳定的产水量和合理的层间合采方案能获得较高的产气量。     

过采空区抽采下组煤煤层气技术及工程应用初探 ——以晋城寺河井田为例

晋城矿区寺河井田3号煤层经多年的煤矿开采,形成了大面积的采空区,大面积的卸压提高了下组煤(9号、15号)的渗透率,但由于采空区阻隔和煤层气地面预抽技术的局限,致使下组煤煤层气尚未得到有效抽采。为保证煤矿的安全生产和产能的释放,结合采空区特征,采用过采空区钻完井及压裂工艺新技术,分析施工参数及后期产能情况,评价过采空区抽采下组煤煤层气技术的应用效果。结果表明:地面钻井开发过采空区下组煤煤层气资源时,应首先进行井位优选及井身结构优化,以保证钻井的成功率;采用氮气置换套管钻井工艺及低压易漏注浆加固等穿采空区钻完井技术,不仅可以有效降低采空区煤层气自燃甚至爆炸风险,而且保证了穿采空区段固井质量;优化采空区下组煤层压裂施工参数并设计不同井位的煤层气井压裂工艺,有效扩展裂缝长度,同时也避免了“压穿”等压裂事故发生;精细化排采管控措施可以有效扩大泄流半径,提高单井产能。现场一百余口过采空区煤层气井排采实践表明,单井最高产气量达到8 832 m3/d,日均产气量达到2 694 m3,验证了过采空区抽采下组煤煤层气技术可行,可推广应用。