双重孔隙介质的水锁问题研究

在一定压差作用下，外采流体侵入双重孔隙介质中，为了确定流体在裂缝和孔隙中的分布及推进情况，将流体在地层中的流动分为两个部分：一是考虑有效应力变化的沿基质孔隙的径向流动；二是沿裂缝的轴向流动。通过对模型的部分解耦和简化假设得到了流体在孔隙中推进的位移分布的初步解析解以及流体在裂缝中的流动的断面平均速度。     

欠平衡钻井中钻具的腐蚀与磨蚀

在对文献调研的基础上，综述了国内外在欠平衡钻井中对金属钻具的腐蚀与磨蚀方面所做的工作，主要包括各种影响因素的分析、相应防腐剂的组成和应用。然后指出在欠平衡钻井中为了更有效的防止钻具腐蚀，在开发新型防腐刺的同时，应根据油田具体实际情况对现有的防腐剂进行复配，筛选出符合自己需要的防腐剂。     

胺类强抑制泡沫钻井液的研究

针对泡沫钻井过程中井壁失稳问题,采用Waring-Blender法、滚动回收实验以及硬度测试,通过对发泡剂、稳泡剂以及胺类泥页岩抑制剂的优选,筛选出发泡性能优越,抗温、抗污染能力强,且具有强效持久抑制性能的胺类强抑制泡沫钻井液。同时,借助红外光谱与XRD分析手段,分析胺类泥页岩抑制剂抑制作用机理。结果表明,低分子胺类聚合物能进入黏土晶层,阻止水分子进入并水化黏土。高分子胺类聚合物由于相对分子质量大,不能有效地进入黏土晶层,因此主要吸附于黏土表面,形成分子保护膜,防止周围流体中水分子的进一步侵入。由于胺类聚合物通过提供多重阳离子吸附于黏土矿物上,因此能保持长久性黏土稳定且不易于逆转吸附,从而具备持久抑制性能。     

裂缝内钻井液的漏失规律研究

为了揭示裂缝性漏失宏观规律和缝内微观流动特征的机理,通过室内实验研究了压差、缝宽、钻井液黏度变化时平板型光滑裂缝的漏失规律,结合CFD数值模拟分析了天然裂缝面的起伏粗糙特征对漏失的影响,讨论了影响漏失各个因素的特点。研究表明:缝宽和压差是决定漏失速率的关键因素,漏失速率对钻井液黏度的敏感程度相对较弱;裂缝面的整体起伏使其在局部对顶接触是一般裂缝形成有效流道的主要原因,而形成微裂缝有效流道的主导因素则是微凸体的分布与形态特征;天然裂缝面存在局部接触,从而引起液体流动阻力增大、流道变得更加曲折,漏失速率减小。该研究成果为裂缝性地层的漏失评价、堵漏材料优选、井漏控制提供了一定的理论依据。     

邛崃1井氮气钻井事故分析(Ⅰ)——构成事故的重要事件

位于四川盆地西部的邛崃1井在侏罗系沙溪庙组地层实施氮气钻井时发生了恶性井喷爆燃事故,这是发生在我国的第一起氮气钻井事故,对尚处于起步阶段的气体钻井技术的发展产生了很大的负面影响,并已经导致了气体钻井应用的大幅度减少。因此,对该次事故进行系统分析并形成正确的认识将是恢复气体钻井技术良性发展的紧迫需要。为此,首先证明了地层产气量过大并非该井事故的根本原因,然后推测了构成事故的重要事件;首次发现气体钻井钻穿裂缝性气层时由于岩石突然爆碎而引发的岩石和天然气猛烈喷出的现象,并将这种现象命名为气体钻井中的"气炮式岩爆井喷",参考矿山行业术语简称"岩爆"或"岩炮"。研究结果表明:①在裂缝性致密砂岩气层中实施气体钻井时的"岩爆"现象是第一位的重要事件或根源事件;②岩爆的大量碎屑和高压气体喷入井内,并在井内反复产生堵塞和卡钻,是岩爆的诱发事件;③然而事故最直接的重要事件却是岩爆碎屑在排砂管线内的堵塞和由此产生的井口高压;④井口高压使得排砂管线爆裂并引发天然气喷出和爆燃,这是事故的直接表象。     

储层孔隙结构分形特征与损害研究

采用泡压法测试得到储层岩石的孔隙结构特征,其包含多种储层损害内部和外部控制因素,能够反映连通喉道渗流分布特征,在此基础上建立分形维数计算方法,并对孔隙结构进行描述;进行水锁实验和应力敏感性实验,研究分形特征与储层损害之间的相关性,实验结果显示分形维数越大,水锁损害率和应力敏感损害率越高。     

裂缝性气藏不同完井方式渗流场分析

地层模型中具有多条不规则天然裂缝,有的裂缝直达井壁,有的裂缝相互贯通,造成渗流规律复杂,运用常规的解析算法很难对其进行计算求解。采用有限元方法,基于ANSYS软件进行建模,模型中对地层和裂缝采用同一种材料,通过引入裂缝放大系数来区分并描述裂缝对流体导流能力的增大。模型中考虑了钻井液入侵造成的井壁和裂缝污染带,通过引入污染系数来描述污染带的渗透率下降。通过模拟计算得出2种模型的渗流压力场分布、渗流速度场分布以及全井流量,并进行对比分析,为完井方式的选择提供较为直观的理论依据。     

气侵过程井筒压力演变规律实验和模型

储层钻进时,由于地层压力预测不准造成地层气体侵入井筒,形成不稳定气-液两相流并导致井筒内压力剧烈变化,产生巨大的井控风险.为了揭示气侵过程井筒压力的演变规律,利用大型实验架进行了可视化模拟实验,测量气侵过程井筒压力变化,观察管内流动物理特征.将该过程简化为液体循环条件下垂直同心环形管管底连续注气过程,并基于非稳态流动理论和漂移模型建立了井筒气-液两相流动瞬态预测模型.该模型具有跟踪气-液界面等流动参数的功能,可采用半隐式有限差分法数值求解.实验数据分析表明:随着管底开始注气,管内压力先增大再减小;管路下部比上部先达到压力峰值,压力波动程度随着管深的增加而减小.模型数值仿真结果与实验数据吻合程度较高,证明了模型可用于预测气侵过程井筒流体瞬态流动特征.研究成果深化了对气侵过程井筒压力演变规律的认识,丰富了复杂工况钻井的水力学模型.     

井眼扩径条件下气体钻井风险研究

气体钻井具有机械钻速高、避免井漏以及保护储层等常规钻井不可比拟的优势,目前在国内外得以大范围的应用。但由于气体钻井井筒内压力几乎为零,容易引起井眼的坍塌扩径,为此,应用ＣＦＤ软件模拟不同注气量以及钻头处于扩径段不同位置时井筒中的流场分布,并结合现场实际应用,提出了起下钻过程中当钻头进入扩径段时增大注气量,并放慢钻具运动速度,充分冲刷扩径段堆积岩屑,并且选用牙轮钻头保障大颗粒岩屑能够通过钻头周围的空隙回落到井底重复破碎,保证井眼的清洁。这为扩径段气体钻井过程中注入参数调整以及井筒净化等提供了重要依据,为气体钻井的安全实施提供了保障。     

实现致密气高效开发的气体钻井技术

对钻井、完井、压裂都是水基工作液的技术体系,在中国大多数致密砂岩储层中都存在无法回避、无法消除的严重、甚至致命的水锁伤害,从而导致低产低效、甚至开发失败,即便是目前热门的水平井分段压裂技术,也由于水锁伤害而偏于高成本、低效益。目前,气体钻井是彻底消除水锁伤害的唯一方法。文章通过分析致密气地质特征及在勘探开发中的储层伤害,指出了气体钻井技术在致密气勘探开发中的优势,倡导在致密气勘探开发过程中采用气体钻井技术以提高对储层的发现和开发。以塔里木DX1井为范例,展示了气体钻井技术用于致密气的勘探;以四川盆地气体钻直井、斜井、水平井为范例,展示了气体钻井技术用于浅层致密气的开发;以塔里木DB104井为范例,展示了气体钻井技术用于深层致密气的开发。文章最后指出,气体钻井用于致密气的勘探与开发,属于刚刚起步的探索性新技术,尚有诸多技术难题有待解决,尤其是气体钻水平井的配套技术,但这些技术在目前的科技、工业水平下应该是可以解决的,需要的是关注、投入和坚持。