水平井泡沫流体冲砂技术研究及应用

水平井冲砂作业时由于地层压力较低冲砂液漏失严重,泡沫流体冲砂技术可以有效减轻低压水平井的漏失问题,提高冲砂效率。通过实验和数值模拟方法研究了泡沫流体的携砂能力,得到了泡沫流体的携砂规律,并进行了现场应用。研究结果表明:当泡沫特征值为0.85时泡沫流体的黏度达到最大值1.14Pa·s,直径为0.5mm的砂粒的沉降速度为10-4～10-3m/s,几乎可以悬浮在泡沫中;在接近水平的环空管道,泡沫流体的携砂性能远大于混气水和水的携砂性能,泡沫流体更适合于水平井的冲砂洗井。现场应用实例证实了泡沫能有效防止地层漏失,顺利建立起油套循环,作业后产量有较大幅度的增加,泡沫流体冲砂洗井技术是清除低压水平井井底出砂的一项有效措施,对现场具有指导意义。     

低压漏失井氮气泡沫连续冲砂技术

在低压漏失油井中采用氮气泡沫冲砂作业,可以减少冲砂液漏失,有效将地层出砂携带到地面,在井底形成负压或低压循环,激励产层,这是恢复油井产能的一项有效工艺技术。根据能量方程、质量守恒方程和动量守恒方程,建立了泡沫流体在井筒内流动的温度、压力分布的数学模型以及相应的边界条件和约束条件,给出了求解思路和计算程序。开发了泡沫冲砂设计软件,模拟计算了井筒条件下泡沫流体密度以及泡沫流体压力变化,优化气/液比、地面施工压力等施工参数,同时开展了连续泡沫流体冲砂技术研究,配套连续冲砂井口装置和工艺管柱,现场试验15井次,满足最低地层压力系数在0.5情况下循环冲砂要求,实现了不停泵连续冲砂210 m作业目的,最大程度保护了油气层,使施工安全性、环保性以及施工效率明显提高。     

连续管氮气泡沫洗井技术在超深高温碳酸盐岩水平井中的应用

塔中I号气田主要采用长水平段裸眼完井方式进行开发,经过大型储层改造后,生产期间储层出砂十分严重,由于压力系数的降低,使用清水已无法建立循环。为此,通过超深连续管及低密度氮气泡沫液,实现了不动管柱带压冲砂洗井作业,有效地降低完井管柱内的液柱压力,避免了低压出砂井循环作业时的大量漏失。现场应用结果表明,连续管氮气泡沫冲砂工艺成功解决了塔中I号气田超深水平井开采过程中地层压力低、常规冲砂井漏的技术难题。     

大牛地水平井速度管泡沫冲砂技术

大牛地气田部分水平井存在井底出砂现象限制了气井产能,采用常规冲砂工艺时井筒内流体易漏失到地层,造成地层伤害,为此开展了速度管泡沫冲砂工艺技术研究。综合考虑压力、温度、黏度和流体密度的影响,由力平衡原理建立了水平井泡沫临界携砂流速计算模型,经计算得知水平段临界携砂流速是垂直段1.5倍,倾斜段介于两者之间。基于气井泡沫携砂模型,以鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部的1口水平井DPS-9井为施工试验井,设计了该井施工参数,即井口回压在5.0 MPa内,泡沫液与氮气注入比不超过3∶1,冲砂管柱外径优选为38.1 mm,冲砂液排量0.062~0.239 m3/min。现场应用结果表明,该技术冲砂作业时间短,避免了流体漏失,对储层伤害小,气井共返砂1.50 m3,日产水4.40 m3,日增气量1.20×104m3,增产效果明显。     

氮气泡沫冲砂洗井工艺在靖边气田的应用

随着靖边气田持续开发,地层压力逐步下降,低压气井修井过程中大量压井液漏失进入地层,会造成储层伤害,同时由于井筒洗井建立不起循环,造成井筒赃物及沉砂无法有效清洗,影响气井的正常生产。本文深入分析了靖边气田低压气井洗井中存在的技术难点,通过室内实验优化了氮气泡沫冲砂洗井工艺,并开展了现场应用试验。。试验结果表明,氮气泡沫冲砂洗井工艺可以有效的降低洗井液漏失,减少储层伤害,提高携砂性能,确保低压气井快速恢复产能。     

氮气泡沫流体冲砂技术在大港油田低压漏失井中的应用

低压漏失井、水平井采用常规的水基液冲砂作业存在漏失严重、难以建立循环、携砂能力弱、地层砂难以返出地面等缺点。氮气泡沫流体具有低密度、高黏度、携砂能力强的特点,其作为冲砂液能将地层砂全部携带出井筒。氮气泡沫流体连续冲砂技术在港西油田现场应用表明,该技术有效解决了水基液冲砂作业存在的问题,提高了作业效果,缩短了作业时间,产能恢复期明显缩短,增产效果明显。     

冲砂洗井技术研究现状及发展趋势

冲砂洗井过程中，冲砂液携带地层砂上返时，受重力影响容易二次沉积，造成砂卡、砂堵。特别是深井、超深井冲砂洗井，由于井眼轨迹复杂，携砂液摩阻增大，导致施工压力升高甚至超出冲砂洗井设备的承载能力。上述情况下，常规冲砂洗井技术难以顺利实施，作业风险高，而低压漏失井由于地层压力低、易漏失，冲砂洗井作业时冲砂液漏失严重，携砂能力下降，冲砂洗井效率降低，甚至无法将砂冲出。但随着国内外冲砂洗井技术不断进步和发展，上述冲砂洗井作业难题逐步得到解决。为推动我国冲砂洗井技术的进步，从冲砂洗井工具的结构、工作原理、技术特点以及发展趋势等方面对国内外冲砂洗井技术的研究现状进行了综述，并结合我国冲砂洗井的特点，指出了国内冲砂洗井技术的发展趋势，以期促进我国冲砂洗井技术的发展。     

水平井冲砂洗井技术进展评述

近年来水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂问题比直井更加突出,水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。阐述了水平井冲砂洗井过程中水平井段、斜井段和直井段的岩屑运移机理,介绍了现阶段应用和发展的冲砂洗井技术(常规密封连续冲砂技术、连续管清砂技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂技术)的原理及特点。在此基础上,论述了目前国内外水平井冲砂洗井使用的主要工具(普通油管旋流连续冲砂工具、连续管旋转射流冲砂工具及同心连续管真空清砂工具)的结构及工作原理。最后指出水平井冲砂洗井技术的发展主要集中在冲砂与压裂一体化、低压/衰竭储层冲砂和大尺寸井筒冲砂等3个方面。     

稠油井防漏失冲砂管柱研究与应用

稠油井随着蒸汽吞吐次数的增加和二次井网的加密开采，地层压力大幅下降，地层的亏空也日趋严重，油井出砂，造成井下管柱砂卡、尾管砂堵等事故的频率也越来越高，同时由于地层压力的下降，使得冲砂过程中常常发生井下漏失严重，造成无法冲砂，油井无法恢复生产。防漏失冲砂管柱通过对出砂井段进行封隔，实现了洗井液与漏失层的隔离，能有效地冲出井底沉砂，现场应用获得了成功。     

定向钻井中泥浆液柱压差对钻柱阻力和扭矩的影响

近年来,泡沫冲砂洗井工艺技术已广泛地用于国内各油田的低压、水敏性、漏失油井的冲砂、洗井等作业。辽河油田经过3年来的不断研究探索和403井次的现场实践,目前已形成一套完善的泡沫冲砂洗井工艺技术,取得显著的经济效益。     

泡沫钻井液研究及其应用

通过对泡沫钻井液的保护油层机理和其性能与温度、压力、时间及各种试剂的关系分析得知，泡沫钻井液对渗漏地层有良好的防漏、堵漏效果，具有较强的净化能力，尤其在大斜度井段和水平井段的钻井过程中，解决了沉积井眼下侧的岩屑床等问题。现场应用表明，泡沫钻井液适用于地层裂缝发育、漏失严重、低压以及超低压地层钻井，能满足地质录井要求，利于及时发现、保护油气层。泡沫钻井液性能稳定，具有静液柱压力低、润滑性和携岩性能好、滤失量小、摩阻小、抗污染和助排能力强以及对油层伤害小等优点，适用于压力系数较低地层的钻井。该体系能有效地降低事故的发生率，防止了井壁坍塌；满足了低压、低渗地层以及大斜度井段和水平井段的钻井要求。     

委内瑞拉疏松砂岩水平井弱凝胶微泡钻井液

委内瑞拉东南部的奥里诺科重油带AYACUCHO区块MFM构造分区块油层具有油藏浅、压力低、孔隙度大和井温低等特点。该区块多为水平井，且井段较长，以往混油聚合物等常规水基钻井液在施工过程中经常发生上提拉力过大、下放遇阻、卡钻等事故复杂。针对常规水基钻井液的不足，自主研发了流型调节剂和发泡剂，形成了一套弱凝胶微泡钻井液配方，体系的密度在0.85~1.00 g·cm-3范围内可控，120℃老化后低剪切速率黏度保持40 000 mPa·s以上，有效解决了常规水基钻井液在施工过程中容易发生上提拉力过大、下放遇阻、易卡钻的难点。该体系在MFM-62井、MFM-65井进行了现场应用，水平段均一次性顺利钻完，无事故复杂，水平段钻进周期从12 d降至4 d，口井日产量达90 t，较邻井提高40%以上。      

穿过多条垂直裂缝的水平井渗流问题及压降曲线

为了提高低渗透油田水平井的产量,往往需要进行水力压裂,压裂后在水平井段产生多条垂直裂缝,对于具有这种多条裂缝的水平井试井分析问题,目前很少有这方面的论述.文中分析了均质油藏中具有多条垂直裂缝的水平井渗流过程,建立了这种水平井渗流问题的数学新模型,利用新的积分变换方法求出了水平井的无量纲井底压力,绘制了井底压降曲线,为试井分析提供了理论图版,并结合实例分析给出了具体解释方法,求出了垂直裂缝的平均半长,裂缝导流能力及地层平均渗透率.     

稳定泡沫钻水平井井筒稳态流动的解析模型

稳定泡沫是一种特殊的钻井流体，适用于低压易漏地层和枯竭储层的欠平衡钻井，具有减少漏失和保护储层的功能。利用稳定泡沫钻斜井或水平井时，为保持井眼稳定且利于井底压力控制，准确计算井底循环压力至关重要。 借鉴国外学者的实验数据，分别对稳定泡沫流体流变性模型、井筒内泡沫流型的变化规律和稳定泡沫的稳态流动模型进行了研究，并推导出流动压力模型的解析解。结合吐哈油田牛102井泡沫钻水平井数据进行模型的实例计算，结果表明该模型计算精度较高。     

大牛地气田盒1段气层氮气泡沫钻水平井技术

大牛地气田二叠系下石盒子组盒1段气层具有低孔隙度、低地层压力、特低渗透率、高基块毛细管力、强非均质性的特点,常规直井和水平井几乎不能实现自然建产,截止到2008年底探明储量动用率仅为8.42%。为了有效地动用该气层储量,针对盒1段气层开展了氮气泡沫欠平衡钻水平井的研究与现场试验。考虑到该气层的工程地质特征,首先优选了氮气泡沫基液配方;然后分析了该气层的产水情况和井壁稳定性,认为对盒1段储层实施氮气泡沫钻水平井是可行的;最后介绍了DP14井、DP19井和DP22井的现场试验情况和应用效果。DP14井、DP19井和DP22井在氮气泡沫水平段钻进过程中油气显示良好,且均实现了随钻点火;其中DP14井完井后,在油压为7.1MPa,套压为9.3MPa时,产气量为1.07×104m3/d,首次在盒1段气层实现了自然建产。现场试验表明:氮气泡沫欠平衡水平井能有效地动用该气层储量,为提高大牛地气田盒1段气层的探明储量动用率提供了新途径,也值得类似探区借鉴。     

DY-1高温发泡剂的流变性和稳定性研究

泡沫流体是一种非牛顿流体,由于密度低、滤失量小、携砂能力强、助排能力强、稳定性好及对储层伤害小等优良特性,能够防止作业液漏失、有效保护油气层,在低压井中可以应用泡沫流体来解除地层或防砂工具的堵塞。解堵所用的泡沫必须具有很高的发泡和稳泡能力,并且具有抗高温、抗油的特性,DY - 1高温发泡剂本身就具有抗高温的特性,室内试验证明它是一种幂律流体,同时也具有高发泡能力、高稳定性以及抗油性能。     

水平井泡沫分流酸化数学模型及其数值解法

由于钻井过程中钻井液对储层的伤害,水平井的产能受到影响。酸化是一种常用的水平井增产措施,常规酸化存在地层进酸不均的问题;而泡沫酸化能有效地封堵高渗透储层,提高低渗透储层的渗透性,达到更有效的酸化增产效果。通过研究泡沫流体在水平井段流动和在油藏中的渗流特性,建立了水平井泡沫分流酸化数学模型,并对模型进行求解,得到了沿水平井段酸液的流量和压力的变化关系,以及沿水平井段流入地层泡沫酸量的变化规律。结果表明,沿水平井段流入地层的酸液量变化不大。因此,泡沫酸化能够解决地层进酸不均、解堵不均的问题,提高酸液利用效率,均匀改善受污染储层,提高受污染储层的渗透性,达到良好的均匀酸化的效果。     

自生热气、酸复合解堵技术在金县1-1油田水平井的应用

金县1-1油田储层泥质黏土含量高,地层原油黏度大且存在有机沉积以及钻井液漏失等多重伤害,投产后无法达到配产要求,常规酸化解堵措施无效,为此,进行了自生热气、酸复合解堵技术研究。自生热气体系选用亚硝酸钠和尿素,酸液选用氟硼酸体系,采用拌注氮气泡沫分流进行布酸,现场应用后增油效果显著。该技术可成为金县1-1油田水平井的主要增产措施之一。     

充气泡沫气体钻井工艺技术

对于油气藏和地层压力系数小于1的井，无论是钻井还是修井一般均采用充气、泡沫、气体等工艺技术措施，降低井内压力，达到保护油气层和解决井漏的目的，并在油气层井段采用柴油机尾气工艺技术完成防止井下燃爆的任务。通过多口井的试验和现场应用表明．充气泡沫气体钻井施工技术，可以开采产层压力系数为1．0～0．3的低压油气井和枯竭性油气井，增大了石油天然气的可开采范围，有效地保护了油气层，具有实用性和可操作性；该工艺技术对一些适合空气、泡沫钻井的井漏井，达到了常规钻井液钻井和堵漏技术无法达到的效果，缩短了钻井周期，降低了井漏复杂井的钻井综合成本。