摘要：四川盆地复杂深井、超深井钻进受套管层序的限制,同一裸眼井段通常钻遇多个压力系统,纵向地层出现窄安全密度窗口,虽然钻井常采用控压钻井(MPD)技术保证了安全有效钻进,但也给下部小间隙尾管固井带来了巨大的挑战,因而开展既能满足四川盆地小间隙尾管固井质量又能保证窄度安全密度窗口地层固井安全的固井工艺技术研究具有重要的现实意义。为此,在借鉴控压钻井成功应用的基础上,提出了精细控压平衡压力法固井技术:在注水泥设计时将环空流体静液柱压力设计为欠平衡(略低于地层孔隙压力),然后利用精细控压钻井装置MPD在井口节流产生回压或施加井口补偿压力,使注水泥过程通过井口压力和流体在环空的流动摩阻达到平衡孔隙压力,注水泥结束后环空继续施加一定的补偿压力,防止静压不足与水泥浆失重造成候凝期间环空窜流。四川盆地某探井(超深井)应用该技术后,全井段固井水泥胶结合格率为97%,胶结质量优的井段为76%。结论认为,该技术无需增加其他设备,仅借助控压钻井的设备就能实现高顶替效率下的固井施工安全和固井质量提升。

摘要：压裂改造技术是实现大位移井经济高效开采的重要技术手段。大位移井压裂裂缝的起裂位置、裂缝初始方位和起裂压力是影响压裂施工成败和压裂效果的重要因素,近年来国内外对斜井和水平井的裂缝起裂机理研究较多,但对大位移井在射孔完井方式下的裂缝起裂研究未见报道。大位移井筒周围岩石实际受力状态非常复杂,裂缝起裂方向与最终扩展方向不尽相同,目前使用斜井或水平井甚至直井的破裂压力计算公式来设计计算偏差很大。文章利用广义平面应变理论和多孔弹性理论,综合考虑了孔隙度、孔隙压力和岩石抗张强度对压裂裂缝起裂的影响,基于两孔相交应力集中的力学模型建立了射孔完井方式下大位移井井壁处的应力场及起裂判断依据,获得了大位移井压裂缝起裂压力。将垂直井和水平井作为特例,所提供的大位移井压裂缝起裂压力通过数学简化,与文献公布的垂直井和水平井起裂压力计算公式完全一致。

摘要：页岩储层需要水力压裂才能获得理想的产能,压裂时在追求较大改造体积的同时也应注重形成与储层相匹配的缝网导流能力,以提高改造体积渗透率。基于Warren-Root模型,将压裂后形成的缝网考虑为高渗透带,利用等效渗流理论建立了等效高渗透带模型,在地质模型中利用体积及等效渗透率对压裂缝网进行表征,通过产能模拟并借助净现值理论对高渗透带长度、等效渗透率等参数进行优选,并以优选的高渗透带参数为目标,结合缝网模拟便可得到目标条件下的最优施工参数。针对川西页岩气藏某水平井使用该方法得到最优高渗透带长度为200～220m,最优等效渗透率为4～5mD。结合缝网模拟得到目标条件下的施工参数为:总液量为1 600m3,总砂量为53m3,平均砂比为10%,最高砂比为28%,施工排量为10m3/min。该设计为页岩气储层改造作业提供了技术支撑。

摘要：致密砂岩气层孔喉细小,开发过程中孔隙压力下降导致储层孔喉体积压缩,使得气层渗透率快速降低,储层损害问题十分严重。鉴于常规毛细管压力测试不能反映开发中有效应力增加时储层岩石孔隙结构的变化情况,故引入有效应力单面进汞毛细管压力测试对原地应力条件致密砂岩孔喉分布规律进行研究。测定有效应力为5MPa、15MPa和25MPa的单面进汞毛细管压力参数,并与相应常规四面进汞样毛细管压力曲线参数对比,结果表明同一汞饱和度条件下单面进汞毛细管压力高于四面进汞,毛细管压力曲线表现为向右向上发生偏移,且随有效应力增加曲线的偏移程度增大。与四面进汞相比较,单面进汞排驱压力和饱和度中值压力增加,最大进汞饱和度降低,孔喉分布单面进汞孔喉偏粗部分体积比例减少、偏细部分体积比例增加,孔隙度及渗透率值大大降低。对具有应力敏感特征的致密砂岩气层的开发而言,储层评价和储层保护技术方案设计应考虑原地有效应力条件下的孔隙结构参数。

摘要：以四川盆地志留系龙马溪组和鄂尔多斯盆地三叠系延长组页岩为研究对象,从微观作用力的角度分析页岩水化机理,进行水合力的定量表征,并开展矿场应用。选取了与伊利石组成和性质都极为相似的白云母进行微观作用力测试。结果显示云母片在电解质溶液中的微观作用力主要包括DLVO(Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek)力和水合力。当电解质浓度较低时,测试曲线符合DLVO理论;但当电解质浓度大于临界值且云母片间距小于5 nm左右时,测试曲线完全偏离DLVO理论曲线,水合力开始占据主导作用。定量计算表明水合力强度随作用距离增加呈双指数型衰减。矿场应用表明,严格控制水相侵入并降低水合力强度是防塌钻井液体系设计的关键;压后焖井过程中充分利用页岩水化致微裂缝萌生、扩展可进一步改造页岩储集层。

摘要：基于密度泛函理论第一性原理方法,采用广义梯度近似下的PW91泛函形式,计算了合金元素Cr,Mo,Ni固溶于α-Fe(C)的电子结构,从晶格畸变、结合能、态密度、重叠布居及差分电荷密度等计算结果出发探讨了合金元素在α-Fe(C)中占位、键合性质及其合金化效应,结果表明:Cr优先占据铁素体晶胞顶角位置,而Mo,Ni优先占据体心位置;Cr与晶胞的结合能最大,晶胞最稳定,Ni次之,Mo最低;Cr,Mo,Ni在晶胞中都存在金属键、共价键和微弱离子键的共同作用,成键轨道主要是Cr3d与Fe3d,Mo4d与Fe3d,Ni3d与Fe3d,C2p的交互作用形成的;Cr与晶胞原子间的键合作用强,晶胞的稳定性好,对增强钢材的机械性能帮助较大,Ni的键合作用较弱,但还是能保持晶胞的稳定性,Mo虽然键合作用强,但反键作用也非常强,使晶胞的稳定性大大降低,对钢材的机械性能危害较大.

摘要：涡流钻头通过反向喷嘴和高速旋转形成负压漩涡,降低井底压差,提高钻井的机械钻速.对涡流钻头降压机制进行研究.采用混合网格计算方法分析反向喷嘴的轴向倾角、径向倾角、上返流量、出口高度和旋转速度等对涡流钻头降压性能的影响,并提出涡流钻头的设计原则.结果表明：反向喷嘴下方井底钻井液回流是影响涡流钻头降压能力的主要因素.涡轮钻头设计的理论原则：轴向倾角为150°～ 180°、径向倾角为60°～75°、上返流量大于30％、反向喷嘴的出口高度为100～140 mm,井壁间隙应小于3 mm,尽可能地提高钻头旋转速度.

摘要：水平井分段分簇压裂时的簇间距大小对页岩气藏的压裂改造效果具有重要影响,过小的簇间距设计将导致分簇主裂缝之间的改造区重叠,降低压裂改造效率;而过大的簇间距设计则会在主裂缝之间产生未改造区,影响储层的动用程度。目前的簇间距优化设计主要基于静态模式下进行且以储层潜在改造区为目标,没有发展与实际压裂过程相吻合并以动态储层改造体积(SRV)为目标的簇间距设计方法。为此,考虑裂缝扩展、压裂液滤失和应力干扰相互耦合的作用机制,建立了分簇裂缝扩展下的动态SRV计算模型,以最优SRV为体积压裂设计的目标,对簇间距进行优化设计。在四川盆地涪陵地区焦石坝页岩气田开展了簇间距优化实例应用,验证了所建立方法的可靠性,分析了影响最优簇间距的关键地质工程参数,并针对该气田南、北不同区块不同地质特征,分别绘制了最优簇间距设计参考图版。结论认为,所建立的簇间距优化设计方法对改善目前分簇射孔的盲目性、指导页岩气藏体积压裂优化设计具有重要的作用和意义。

摘要：水平井压裂后一般形成多条裂缝,由于地应力在水平井长度方向上的差异以及压裂工艺技术的限制,形成的多条裂缝在长度、导流能力、与水平井筒的夹角等方面不尽相同,且在生产过程中各裂缝相互干扰,增加了压裂后水平井产能计算的复杂性。结合水平井压后裂缝形态和生产过程中油气在裂缝中的渗流机理,建立考虑裂缝干扰的产能计算模型,并进一步分析了压裂水平井产能的影响因素。结果表明:产量随着裂缝条数、裂缝长度和裂缝导流能力的增加而增加;裂缝与水平井筒夹角越大,产量越高;对于不同的裂缝布局,不同位置的裂缝应该尽量错开排列,根部和端部裂缝的间距小于内部裂缝的间距;由于裂缝的干扰作用,不同位置的裂缝产量不同,处在中间位置的裂缝产量低。

摘要：为了更真实地模拟在固井作业时,高温高压条件下形成滤饼的井壁岩石与水泥浆固结的实际情况,设计了一套HTHP岩心滤失装置以及专用岩心,该装置由加温套、釜体、岩心夹持器3部分组成,岩心中央钻有一未完全连通的小孔作为钻井液的渗滤通道。开展岩心滤失实验时,钻井液只能通过岩心外壁向内壁滤失以在外壁上形成滤饼,这与现场实际情况相符合。通过配合HTHP岩心滤失装置和水泥浆固结模具,并测定形成滤饼的岩心与水泥浆的胶结强度,建立了一种评价固井第二界面胶结质量的新方法。研究结果表明,该评价方法简单适用,科学合理,较为真实地模拟了井壁岩石与水泥浆的胶结情况。该方法有较高的实用推广价值,为以后定量研究钻井液类型和性能对第二界面胶结强度的影响奠定了基础。