摘要：中国页岩气储层埋藏深,受构造运动影响,地应力分布规律复杂,传统方法很难准确反演区域地应力大小和方向。提出多元线性回归和人工神经网络的耦合算法,对川南长宁—建武区块的页岩气储层及周边地应力场进行反演,并采用综合破裂系数法,对储层裂缝进行预测,划分裂缝发育区域。研究表明,基于多元回归和神经网络的耦合算法能准确反演区域的地应力场分布规律。研究区的地应力以挤压应力为主,方向在NE115°左右。受构造运动产生的断层周边应力较为集中,易发育剪切裂缝,裂缝以发育和较发育程度为主。研究区在邻近龙马溪组底部的五峰组上段和构造大断层部位裂缝发育程度较高。研究成果对该区块完善页岩气开采的井网布置、压裂优化设计和套管损坏防治等有一定的参考价值。

摘要：深层地热资源相较于传统地热资源具有更大的开发潜力,但由于深层地热井井底温度更高,在开发开采中高温流体使套管受热膨胀,易引起套管屈服变形损坏。而目前对于深层地热井套管安全问题在理论研究和技术实践上均面临着诸多挑战。为此,根据厚壁圆筒理论和热弹性力学基本理论,利用对套管预先施加热应力降低套管的轴向热应力,考虑高温水泥石损伤后地层-水泥环-套管的接触问题,并以套管有效应力控制在相应温度下的最小屈服极限内为原则,根据套管柱强度设计安全系数,评价套管安全性能,建立深层地热井套管预热应力设计方法,缓解高温对套管热损伤的问题。结果表明,水泥浆的密度对损伤因子影响不大,水泥环的弹性模量对损伤因子起主导作用。在预热情况下,注水条件下(注水温度为65℃)在预热250℃以下能够满足设计条件,在地热生产条件下(地热温度为346℃),需要超过200℃才能够满足安全设计要求。

摘要：针对高盐难降解的页岩气压裂返排液,探究过一硫酸盐(PMS)/高铁酸盐(Fe(VI))体系氧化其中有机物的可行性。对比了活化PMS的不同方式及不同氧化工艺;设计了L_(16)(4~4)正交实验优化氧化反应参数;考察了该体系在氧化的同时达到的混凝和软化效果。结果表明,PMS/Fe(VI)体系在最佳反应条件下(即PMS的浓度为1 800 mg/L,Fe(VI)浓度为1 200 mg/L,pH为5,反应温度为35℃时)TOC的去除率为46.4%,其中各因素的贡献值分别是19.34%、51.31%、15.38%、13.68%。在高效矿化有机物的同时能去除返排液中99.5%的总悬浮固体(TSS)和95.2%的Ba^(2+)。研究结果可为页岩气压裂返排液预处理工艺单元的设计和运行提供参考。

摘要：目的疏水缔合聚合物的溶解性制约了在油气开采领域的应用。为了满足油气开采的需要和实现低成本化,研制了疏水缔合聚合物APO,并通过主客体包合技术实现聚合物的增溶改性。方法通过对聚合物结构的设计,提升聚合物的性能,以丙烯酰胺(AM)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(AMPS)和疏水单体十八烷基聚氧乙烯甲基丙烯酸酯(OEMA)为原料,采用自由基水溶液聚合的方法,合成了疏水缔合聚合物APO,再利用β-环糊精独特的空腔结构进行主客体包合作用来提高其溶解性能。结果25℃下,β-环糊精与聚合物APO的物质的量比为2∶1时,溶解时间由85 min缩短至45 min,聚合物APO在一价及二价盐水中粒径分别降低19.59%和11.50%。结论该聚合物具有好的耐盐性能,β-环糊精能促进聚合物APO的溶解性,减少聚合物用量,实现油气开采的低成本化。

摘要：油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,提出了具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头新结构,并针对四川盆地茅口组Ø311.2 mm井段常规PDC钻头冲击失效严重的问题,设计了3+3+3型(3个主刀翼、3个牙轮以及3个独立缓冲刀翼)的独立缓冲结构复合钻头,开展了全尺寸钻头室内钻进对比实验,并在川渝页岩气区块茅口组—栖霞组地层进行了实钻应用。研究结果表明:①独立缓冲结构复合钻头在常规复合钻头的牙轮切削结构和固定切削结构之间的空隙部位增设独立缓冲刀翼,有效缓解了多边形效应,对PDC齿形成很好的缓冲保护,同时分担了过大的钻压,限制了切削齿吃入深度,进而防止了钻头产生粘滑振动;②独立缓冲结构复合钻头钻压和扭矩波动小,扭矩为PDC钻头的1/5;③独立缓冲结构复合钻头取得了单只钻头进尺170 m的记录,比邻井同层位单只PDC钻头最高进尺提高了73.5%。结论认为,独立缓冲刀翼对提高钻头的稳定性起到了关键作用,不仅提高了钻头寿命,而且有效提高了复杂难钻地层及复杂结构井的综合钻井时效,有效降低了油气勘探开发成本。

摘要：通过调研国内外大量页岩气井套管变形方面的文献,总结了页岩气井套管变形的类型,探讨了深、浅层页岩气套管变形影响因素差异及面临的问题,并提出了针对性的防治措施及下一步主要研究方向。研究结果表明:(1)页岩气井套管变形类型主要包括挤压缩径变形和剪切变形,深层页岩气井出现套管变形的概率较中浅层更大,主要为剪切变形。(2)造成套管变形的工程因素包括井筒降温、固井质量、套管疲劳、套管质量以及井眼狗腿度等,地质因素包括岩石力学特性、非均匀地应力以及天然裂缝/断层滑移等;深层页岩气井套管变形主要受天然裂缝/断层滑移的影响。(3)页岩气井套管变形风险防治措施包括控制井筒温度及注入强度,采用水泥环力学性能参数较低的水泥进行固井作业,适当减小套管外径、增大壁厚、提升钢级等提高套管质量,以及尽量让井轨迹平滑等;对深层页岩气井可通过将井眼水平段延伸方向与岩层层理方向设计为一致,掌握裂缝分布情况、尽量避开高风险剪切滑移层段,对不同级别滑移风险层段合理降低压裂规模、调整井筒方位等措施来降低套管剪切变形的风险。(4)页岩气井套管变形防治研究方向主要包括优选岩石力学特性好的压裂层段、最优井轨迹与地应力的关系分析、裂缝识别与评价、断层滑移量与套变量计算等方面。

摘要：深层页岩天然裂缝发育,普遍存在微/纳米级裂缝,但现有微纳米颗粒封堵剂存在易团聚和用量大等问题,导致井壁失稳、卡钻等井下复杂情况。为解决这一问题,首先以层状结构的蒙脱石为原料制备纳米蒙脱石,再通过原子转移自由基聚合法对纳米蒙脱石进行表面改性,合成具有疏水性的纳米封堵剂N-MMT,采用红外光谱、能谱分析、粒度分析和扫描电镜等对其表征,采用岩心自吸试验、微孔滤膜滤失试验、高温老化试验等评价了N-MMT的封堵特性。试验结果表明,纳米封堵剂N-MMT具有预先设计的基团,其平均粒径为526 nm,可显著降低岩心自吸能力,页岩岩心自吸量下降66.7%,与油基钻井液常规处理剂配伍性好,高温高压滤失量降低47%,破乳电压有所升高,稳定性更强。纳米封堵剂N-MMT能吸附在页岩微纳米孔缝处形成致密封堵膜,阻止钻井滤液进入深层页岩裂缝,保护井壁稳定,具有较好的应用前景。

摘要：川南地区深层页岩气区块天然裂缝发育情况变化较大,压裂期间容易发生滤失严重、井间压窜等现象,对页岩气井缝网压裂效果存在显著影响。开展深层页岩地层天然裂缝群影响下的压裂缝网扩展模拟,并根据天然裂缝群特征针对性地进行缝网压裂参数优化,减少天然裂缝群造成的不利影响,有助于改善压裂效果,降低施工风险,提高气井最终采收率。文中构建了深层页岩天然裂缝群发育下的压裂缝网扩展模型,以川南地区LH-7井为例,绘制了天然裂缝群发育井段压裂优化设计系列图版,提出了裂缝发育井段压裂参数优化设计流程。该井采用压裂液变黏变排量缝网压裂设计,压裂液总量增多0.75%,缝网体积扩大14%,缝网建造效率提高13%,优化效果显著。

摘要：海-陆过渡相页岩气具有良好的勘探前景,但其产层多、单层厚度薄且岩相变化快等特点导致高精度层序地层格架构建难度大,而旋回地层学理论为高频旋回划分和对比提供了有效的手段。基于岩心分析测试及测井资料,结合高分辨率层序地层学及旋回地层学理论,厘定了鄂尔多斯盆地东缘二叠系山西组2^(3)亚段海-陆过渡相页岩层系高精度层序界面。运用山2^(3)亚段GR值、Th/U元素含量比值及总有机碳含量(TOC)数据序列,滤波输出记录在沉积物中的天文轨道参数,通过对山2^(3)亚段岩性、测井数据及地化元素分析数据进行划分,识别了四级层序界面,405 kyr长偏心率周期与四级层序耦合关系良好,山2^(3)亚段共划分为4个四级层序(PSQ1-4)。依据短偏心率与五级层序的对应关系,山2^(3)亚段共划分为12个五级层序(FSQ1—12)。在此基础之上,分析了轨道周期与高分辨率层序、海平面升降、沉积环境演化及岩相组合规律的耦合关系,长偏心率周期通过调节0.4 Myr尺度海平面变化控制沉积相演化,影响优势页岩储层段的发育;短偏心率周期通过调节0.1 Myr尺度海平面变化控制沉积亚相演化,影响页岩甜点层的发育。基于旋回地层学理论提出的页岩层系高精度地层划分与对比技术,能为精准识别优势页岩层段及水平井导向设计提供理论借鉴及技术支撑。

摘要：准确预测气井压降是气井动态分析、优化配产和排采工艺设计的基础.水平气井复杂的井身结构和流动规律,导致单一压降预测模型精度难以在宽泛的气液范围内满足工程需求.为开展模型优选及优化,基于环状-搅动、搅动-段塞和段塞-泡状3个流型转变点,提出垂直井筒持液率半经验模型;基于垂直管与倾斜管中持液率的对应关系,提出倾斜管中持液率预测方法,构建水平井气液两相管流压降预测新模型.研究结果表明,气井气液两相管流压降研究的核心是准确预测持液率;随着倾角增大持液率先增加后降低,倾斜管持液率可基于垂直管持液率随角度的变化关系计算得到;在所有对比模型中构建的新模型与气井生产测井数据的相对性能系数最小,表明模型能够满足工程计算精度要求.构建的新模型适用于不同产量范围的水平气井气液两相管流的压降预测,可为现场生产分析提供技术支撑.