页岩油体积压裂原位生成支撑剂材料研究进展

摘 要:页岩油水平井体积压裂形成的复杂裂缝系统,需要有效支撑才能最大化发挥体积改造的作用,但因现有的支撑剂密度高、粒径大,很难运移到主缝远端和微缝内部。为了实现体积压裂全尺度裂缝的支撑,研究者们提出通过压裂液与岩矿原位反应生成支撑剂的技术思路,实现压裂液到哪里、支撑剂就到哪里的目的。本文综述了两类在地层温度、压力条件下原位生成支撑剂方法的最新进展:一类是利用地层高温高压水热合成无机矿物颗粒支撑剂,另一类是形成对温度压力敏感的高分子聚合物颗粒支撑剂。在介绍原位支撑剂颗粒生成的方法和原理基础上,将其性能与传统支撑剂进行比较,并且探讨了原位生成支撑剂的应用前景。新型压裂液地层条件下原位生成固体支撑剂可能对整个油气工业,乃至能源领域带来一场全新的变革。希望可以引起研究者们更广泛的关注。

高性能钢铁材料在实体膨胀管领域的应用前景

摘要:实体膨胀管技术作为一项先进的钻井技术,其技术优势在套损修复、固井、完井等领域逐渐显露出来。管材的设计研发是实体膨胀管3大关键技术之一,也是制约膨胀管应用的主要技术瓶颈。介绍了实体膨胀管的技术原理,综述了国内外实体膨胀管管材的研发现状,重点分析了实体膨胀管管材所需的力学性能。在此基础之上,着重介绍了现有的双相钢、TRIP-assisted钢以及高锰奥氏体TWIP/TRIP钢3种高塑性高强度钢铁材料的力学性能特点、材料设计原理及热处理工艺,对它们作为实体膨胀管管材使用的可行性进行了讨论。

高频焊薄壁管成型仿真与分析

摘要:钢带边缘波浪是影响高频焊薄壁管质量的关键因素,为了有效地控制边缘波浪,通常做法是钢管试制来确定合适的成型工艺,既耽误生产进度,又浪费材料。通过对ø219.1、ø406.4和ø610.0mm规格高频焊管的成型过程建模,仿真分析了薄钢带在整个成型过程的等效应力和最大塑性变形,发现钢带边缘波浪主要出现在粗成型段过弯边辊区域对弯边辊至2#辊组的钢带边缘的径向位移进行线性拟合分析,得到了钢带边缘波浪的发生趋势随着下山量和弯边辊下移量等参数的变化规律。通过工艺参数匹配的成型仿真计算,确定的成型工艺参数匹配直接用于L245Mø406.4mm×6.0mm高频焊管的批量生产,节省了钢管试制时间, 且综合材耗下降了2%,取得了良好的经济效益。

智能钻头技术研究与应用探索

摘要:实际钻井过程中,在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动作用下,极易引发井下钻具疲劳损坏与岩石重复破碎,钻井工程在效率、安全、效益和质量层面面临着严峻挑战。作为破岩钻进的直接执行机构, 钻头动力学响应是钻进参数、地质特性、钻具结构数据关系的直接体现。开展钻头位置数据采集与融合挖掘,是统筹钻进效率、经济效益、风险控制关系,针对性开展提速增效工具改进与钻井参数优化的根本需要。智能钻头技术是解决上述问题的重要手段。由此对智能钻头技术硬件研发与数据分析过程中的部分关键问题进行了探索,针对性地提出了中心式模块应力测量的刚性连接方案,设计了运动测量的棱柱式阵列构型及数据推算方法,开展了模块结构水力学优化;研制智能钻头样机, 基于实测数据开展了BHA井下听诊与钻井参数优化应用探索;开展现场应用测试5井次、累计入井超140h,工艺与方法可靠、有效。

地热U型井磁导向钻井连通关键技术

摘要:地热能源的开发中采用U 型井闭式换热,所有回灌水经密闭系统处理,其“取热不取水”的技术特点避免了由于回灌不充分或发生泄漏造成的地下水污染。U 型井钻井需要直井段与水平井段实现点对点的精准对接,受大井深和轨迹调整难度的限制,常规定向钻井技术难以实现。研究基于现有的磁导向钻井技术,通过增加磁短节上磁柱数量以增强磁场强度,采用滤波降噪、角度补偿等方式有效提高测量精度,同时优化了磁导向工具、作业工艺参数等以扩大探测范围及提高技术适用性。优化后的磁导向工具在地面实验中展现出良好的工艺性能,方位误差±1.5°,距离误差±3%,耐温175 ℃。该技术应用到大庆朝热R3-U1 井组,于井深3 907 m 开始跟踪测量,于井深4 021 m 完成磁导向测量,方位偏差仅为0.16°,轨迹精准对准直井目标靶点。研究成果解决了地热U 型井精准连通的技术难题,实现了地热能源的高效提取,最大限度减少了地下水污染,为先进型地热系统的工业化推广提供了技术参考和现场经验。

南海东部恩平21−4油田超深大位移水平井钻完井关键技术

摘要: 恩平21−4油田位于南海东部海域,储量规模小,为满足其经济高效开发的需求,部署了2口超深大位移井。针对超深大位移井钻完井过程中存在的井漏风险高、井眼轨迹控制困难、井眼清洁难度大、安全作业密度窗口窄和摩阻扭矩高等技术难点,开展了井眼轨道优化设计及井眼轨迹精准控制、钻井液和水泥浆体系优化设计、套管安全下入、动态监测辅助诊断技术和完井管柱抗磨减阻技术等技术攻关研究,形成了超深大位移井钻完井关键技术,确保了2口超深大位移井顺利完钻和投产。其中恩平21−4−A1H 井完钻井深9 508.00 m,水平位移8 689.00 m,水垂比4.43,创我国海上油气田井深最深纪录。恩平21−4油田超深大位移井钻完井关键技术不但丰富完善了我国大位移井技术体系,也为万米级边际油田高效开发提供了有力的技术支撑。

海洋深层钻井关键理论与技术发展现状及展望

摘要: 为破解海洋深层油气资源高效开发面临的安全钻进与提速增效难题,系统梳理了国内外海洋深层钻井技术研究进展,通过文献调研与工程案例分析,揭示了海洋深层钻井的核心技术瓶颈与发展路径。研究表明,深海钻井面临储层高温高压、硬岩地层破岩效率低、所取岩心质量差、井眼轨迹控制难等共性挑战;当前技术体系在地温场预测、耐高温破岩工具、长筒取心装置及导向钻井系统等方面取得阶段性突破,但在高温碎岩机理认知、智能钻测控装备、长效井壁稳定等领域仍存在明显短板。基于全生命周期工程需求,提出了5 大攻关方向:建立井筒多场耦合温度预测模型,研发PDC/孕镶齿复合破岩工具与井底动力驱动取心系统,构建全机械式耐高温井斜测控结构,开发高封堵强抑制钻井液体系。研究结果可为我国海洋深层油气安全高效开发提供系统的技术发展框架与工程实践指导。

中石油深层煤岩气钻完井工程技术现状及展望

摘要: 中国能源禀赋结构以煤炭为主,全国埋深2 000 m 以深的煤岩/煤层气资源量超过40.71×1012m3,深层煤岩气资源丰富,但深层煤岩气在地质方面与中、浅层煤层气差异显著,具有储层埋深大、游离气与吸附气并存、富割理等特点,对钻完井技术带来诸多挑战。近年来,中国石油天然气集团有限公司( 中石油) 在深层煤岩气钻完井工程技术方面采用系列关键核心技术,并对现场应用效果进行了系统分析。中石油深层煤岩气开发初步形成了深层煤岩气“水平井+大规模压裂”的主体开发模式,在深层煤岩气建井过程中面临基础理论研究薄弱、优质储层钻遇率低、一趟钻占比低、长水平段井壁失稳严重等系列问题。针对深层煤岩气规模化发展趋势提出建议: 围绕现场实际生产需求,坚持地质—工程一体化为核心,强化基础理论研究,创新发展深层煤岩气优快水平井钻完井技术,着力打造适应深层煤岩气的工程技术与装备,持续提升储层钻遇率和单井产量,探索颠覆性与引领性融合开发模式,实现深层煤岩气提质、提产、提速、提效“四提”目标,最终推进低碳绿色发展,助力实现“双碳”目标。

地下储氢库井筒完整性研究现状与发展建议

摘要:地下储氢库作为大规模储氢的核心技术方案,展现出广阔的应用前景。但地下储氢库井筒受周期性载荷、氢气反应性与氢气高渗透性的耦合作用影响面临失效风险。为此,重点梳理了地下储氢库运行期间井筒可能出现的失效类型,系统阐明了周期性注采过程与氢致井筒部件损伤之间的耦合作用机制,并在此基础上提出针对性的防控建议与未来研究方向。研究结果表明:①地下储氢库主要井筒失效类型包括注采循环与氢协同作用下的井筒金属部件损伤、非金属密封件失效、水泥环的密封完整性失效;②现有防护材料(如表面涂层、抗氢合金、高分子复合材料)可在一定程度上缓解氢脆、微生物腐蚀及弹性体失效,但在真实复杂工况下的长期有效性尚未得到充分验证;③基于多物理场耦合框架,引入套管氢脆临界应力,建立的环空压力预警阈值计算方法进一步明确了环空压力安全边界;④地下储氢库井筒失效的防治需要从管柱氢脆防治、抗氢材料研发、氢-水泥环相互作用机制及完整性智能监测、环空压力管理等多方面持续开展工作。结论认为,地下储氢库井筒失效是多因素耦合作用的结果,未来研究应基于实际工况构建覆盖材料、结构、监测的完整性技术体系,为地下储氢库安全运行提供理论支撑与工程指导。

聚能压裂开发技术理论及实践

摘要:针对目前非常规储层单井储量控制程度低、初期产量高但产量递减快等问题,梳理分段多簇压裂出现的能量分散、主缝长度和高度受限等问题,提出“聚能压裂开发”理念,并对其技术内涵、理论模型、核心技术进行系统研究,明确聚能压裂开发技术的实现路径。聚能压裂开发通过地质工程一体化设计、射孔优化设计、压裂工艺设计和排采工程控制等技术来实现,将人工裂缝从“多、短、密”变为“少、长、疏”,聚焦压裂能量,提高缝长、缝高、裂缝侧向发育宽度和支撑剂远距离输送能力,提升单井控制储量及开发效果。聚能压裂开发技术在潜山碳酸盐岩储层、浅层煤层气以及煤岩气等领域成功应用,证实聚能压裂开发技术应用前景广阔,可大幅提升单井产量和单井预测最终可采储量,推动中国低渗透及非常规等低品位资源的高效开发。