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2022年 第18卷 第3期 刊出日期：2022-09-25
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油气勘探

钻井井壁力学失稳评价的强度准则优选与应用

杨虎, 陈昊, 李宜霖, 孙维国, 周鹏高

2022, 18(3):  1-5.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.001

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矿场上进行井壁稳定评价时对选用强度准则缺乏理论指导和切实可行的优选方法，导致使用的钻井液密度出现偏差。对广泛应用于岩石工程中的6种强度准则所计算的坍塌压力进行了对比。结果表明，D-Pi准则计算的坍塌压力最大，M-C准则次之，H-B准则再次之，D-Pc准则最小；LAm准则和W-Cm准则计算的坍塌压力大小居中。通过现场实践，总结出一套强度准则的优选与应用方法。将优选出的强度准则应用于后期钻井的井壁稳定评价，优化钻井液密度设计和使用，既可保证井壁稳定，又有利于提高钻井速度和油气发现。该方法在准噶尔盆地部分区块和地层进行了应用，取得了良好效果，具有推广应用价值。

基于PCA预测岩石可钻性级值的钻头优选

孔祥伟, 陈昊, 叶佳杰, 李亚东, 甘一风

2022, 18(3):  6-11.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.002

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在硬地层钻进过程中时常发生钻头与地层不匹配导致钻进速度缓慢、增加对钻头的磨损，选择与地层相合适的钻头是降低钻井成本、提高钻进速度的关键所在。利用主成分分析（PCA）将邻井测井参数（自然伽玛、井径、自然电位等）作为影响因子进行标准化处理、主成分降维分析等技术手段，建立了硬地层岩石可钻性级值的数学模型。结果表明，声波时差、地层密度、自然伽玛和电阻率与岩石可钻性级值关联度最为密切，经验表明采用多元对数线性方式回归所得到的硬地层岩石可钻性级值预测值与实验值精准度达到95%以上；采用该方法筛选出来的钻头在风城组地层实际钻进中，在保证机械钻速的同时，钻头进尺长度由原来的30 m提升至150 m，减少了钻头更换等非作业时间。

南海北部盆地深水钻井关键技术现状

王养锋 , 刘智勤 , 刘贤玉 , 陈力 , 艾常明 , 黄飞宇

2022, 18(3):  12-18.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.003

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由于深海区存在异常丰富的油气资源，近年来国内外深海油气勘探不断升温。中国南海北部盆地实钻情况证明油 气资源丰富，勘探前景光明。中海油以作业者的身份在南海北部盆地共计完成8口水深1 500 m的深水井，形成了浅层灾害 防治、井身结构设计及优化、表层导管喷射下入、随钻地层压力监测、窄窗口安全作业、水合物防治、钻完井液和固井等一整 套钻完井关键技术。掌握该套技术对促进我国海洋石油工业可持续发展、增加油气产量和保障能源安全具有重要意义。 以中海油在陵水区块第一口深水井为例，介绍了该区域深水钻完井关键技术及应用效果。 

基于全直径岩心CT扫描的页岩变形构造识别方法

程垒明, 李一凡, 吕明, 刘蕊宁, 项远铠, 韩登林, 王晨晨

2022, 18(3):  19-24.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.004

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页岩油储层中变形构造的发育会改变局部岩石的物理特性，造成渗流屏障、抑制流体的渗流能力，进一步降低压裂效果。准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系芦草沟组发育上、下两个甜点段，且在页岩储层段广泛发育同生变形构造。传统研究方法主要基于岩心的表面观察和描述，对于变形构造在地层内部的延展方式、邻层情况等研究不足。采用全直径岩心CT（电子计算机断层扫描）对吉木萨尔凹陷芦草沟组某井段的134 m全直径页岩岩心进行扫描，获取全直径岩心三维CT图像，观察岩心内部变形构造发育程度、成因类型以及展布规律，对研究区页岩储层地质甜点和工程甜点的识别和评价提供帮助。

V150高强度钻杆在超深井修井作业中的适用性

彭先波, 马都都, 王飞文, 相志鹏, 牟易升

2022, 18(3):  25-30.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.005

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随着高温高压超深油气井的开采数量持续增加，常规的G105和S135钻杆已经无法满足复杂井的作业需求。V150钻杆作为一种新型高强度钻杆，相比于传统钢钻杆有着更好的性能表现。为了研究V150钻杆在超深井修井作业中的适用性，首先进行了V150钻杆试样的化学成分、硬度以及冲击等基本性能参数测试。测试结果表明V150钻杆各个指标均满足行业要求。其次进行了V150钻杆在空气及钻井液中的旋转弯曲疲劳试验，得到了V150钻杆在空气和钻井液中的S-N曲线。疲劳试验结果表明V150钻杆对钻井液有着极高的敏感性；断口分析表明V150钻杆试样的断裂是氧腐蚀和应力共同作用的结果，在腐蚀过程中钻井液中的Cl^-进一步加快腐蚀速率。最后，结合试验结果对V150钻杆的实际使用情况进行了讨论。采用V150钻杆组合后解卡作业最大钩载由1 784 kN降为1 717 kN，作业安全系数由1.16提升到1.41。该研究内容可为V150钻杆在超深井修井中的安全使用提供理论依据及指导。

油气开发

径向分支井控制加密井裂缝扩展数值模拟

张羽鹏, 盛茂, 王波, 李杰, 田守嶒, 张志超, 李根生

2022, 18(3):  31-37.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.006

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加密水平井压裂是提高页岩油气采收率的有效途径之一。然而实践表明，加密水平井压裂后产量普遍低于老井，压裂改造效果有限，其本质是压裂裂缝扩展沟通老井压力衰竭区，难以动用井间剩余油气产能。提出利用径向分支井控制加密水平井压裂裂缝扩展，达到提高压裂裂缝与未动用油气区的接触面积且避免裂缝进入老井压力衰竭区的双重目的，有望解决加密水平井压裂效果不佳的工程难题。为此建立了考虑井间复杂非均匀应力场的径向分支井压裂裂缝扩展模型；研究了老井不同投产阶段非均匀应力场、径向分支井参数等对裂缝扩展的影响规律；优选得到了径向分支井最优方位角。结果表明，在老井不同投产阶段，径向分支井可有效控制裂缝在未动用区扩展，验证了其控制加密水平井压裂裂缝扩展的可行性；径向分支井与水平井井眼夹角是影响压裂裂缝形态的主控因素。

压裂支撑剂性能测试方法不确定度评定

杨能宇, 梁天成, 邱金平, 才博, 易新斌, 严玉忠,

2022, 18(3):  38-43.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.007

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支撑剂是保障水力压裂施工效果和油井生产的关键材料，其质量受到支撑剂测试石油行业标准SY/T 5108-2014的严格控制，但该标准不包含有关最终测量不确定度方面的内容。不确定度对于检测实验室质量控制、实验室间差异和不同产品特性差异至关重要。为此将4个支撑剂样品分发到60余家支撑剂实验室，获得的测试数据用于计算标准可重复性和再现性标准差和不确定度。研究表明，标准中的酸溶解度和浊度具有较高不确定度，且随测量值的增大不确定度值增加，当测量值达到临界值7%和150 FTU时，不确定度分别可达1.5%和13 FTU；破碎率的最高不确定度约为2.2%；圆度和球度的不确定度为0.1，随测量值的增大不确定度值减小；绝对密度的误差来源于不同制造商设备的系统差异。此研究为支撑剂性能评价标准修订和工程技术人员正确理解应用支撑剂性能测试结果提供技术支撑。

准噶尔盆地玛湖地区防斜钻具组合优化设计

王廷, 王英杰, 马能量, 王越之, 李明亮, 刘洋

2022, 18(3):  44-53.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.008

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针对准噶尔盆地玛湖地区地层情况复杂、油层位置深，钻直井过程中易出现井斜的问题，基于二维纵横弯曲梁模型和平衡趋势法原理建立了防斜钻具组合防斜纠斜能力评价方法。分析了底部钻具组合结构参数、钻进参数以及地层参数和钻头各向异性对BHA（底部钻具组合）防斜纠斜能力的影响。结果表明，钟摆钻具组合和塔式钻具组合易受钻压影响；单弯螺杆导向钻具组合对钻压的适应性比较强；地层倾角是制约被动式防斜钻具组合“防斜打直”能力的主控因素。基于分析结果，以玛52井为例，进行了钻具组合优化设计，达到了降斜的目的，对玛湖地区提高钻井速度，节约成本具有实际指导意义。

BW区原油活性物对化学驱界面张力的影响

罗腾, 阿布力米提•依明, 吐尔逊•马提木, 黄歆然, 尹淑丽, 赵永昌, 侯军伟

2022, 18(3):  54-59.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.009

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原油中活性物质对化学驱配方的界面张力大小有着重要影响。提取了新疆油田BW区原油的活性物质，研究了活性物跟石油磺酸盐和碱的界面张力。结果显示，BW区原油的胶质、沥青质含量偏低，界面活性物质主要存于在乙酸乙酯洗脱液中，其主要成分为C_nH_2n-2O₂和C_nH_2n-4O₂两种类型，包括酚、醇类和羧酸类。单独加入Na₂CO₃后，界面张力可降低至10^-2 mN/m；单独加入石油磺酸盐，界面张力降低效果较差，只达0.5 mN/m；同时加入石油磺酸盐和Na₂CO₃后，界面张力很快下降至10^-3 mN/m。主要是因为碱和乙酸乙酯洗脱液部分成分发生反应，生成了增强石油磺酸盐性能的激活剂，使得界面张力大幅度下降。

水平井保形取心技术在马02井的应用

苏涛, 王寄任, 谢正森, 康克利, 成鹏飞, 段志刚

2022, 18(3):  60-64.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.010

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马02井是一口位于准噶尔盆地中央坳陷玛湖凹陷玛13井区断块的水平监测井。该井区百口泉组砂砾岩地层经过体积压裂后地层破碎，取心难度大。马02井水平段连续取心270 m，轨迹控制难，具有不确定性因素多的特点，采用了西部钻探工程技术研究院水平井保形取心技术，较好地解决了该井目的层松散不成形的问题。通过连续多筒取心实践证明，该项技术能有效提高长水平段取心收获率，对松散地层取心提供经验。详细介绍了该项取心技术所使用的工具、采用的技术参数、技术措施和实际应用的效果。

大规模加砂压裂管柱冲蚀研究进展

张思松, 曾德智, 潘玉婷, 田刚, 于会永, 石善志

2022, 18(3):  65-72.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.011

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大规模加砂压裂是非常规油气资源开采的必要手段，也是导致井下管柱和工具发生冲蚀磨损失效的重要原因。针对这一问题，综合评述了国外学者基于不同材料研究提出的冲蚀理论以及主要研究结论，并总结了国内对于基础冲蚀理论做出的衍生研究。结合实际工艺工况阐述了加砂压裂过程中管柱严重冲蚀的主要原因；针对大规模加砂压裂过程中易被冲蚀的管柱结构和压裂工具介绍了研究进展。指出了当前压裂管柱冲蚀的研究难点及未来的研究方向，对压裂管柱的冲蚀防护问题，保护井筒完整性和提高非常规油气资源的开发效果有重要的参考价值和工程意义。

聚合物驱抽油机井管柱优化

伍瑞麒, 贾鹏, 许广平, 杨志强, 丁明华

2022, 18(3):  73-76.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.012

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聚合物驱油藏注采调控频繁，导致油层供液、流压波动，需要根据抽油机井工况调整抽排参数；聚合物对抽油管柱有腐蚀作用，腐蚀与偏磨的协同作用导致杆管断脱严重、检泵周期缩短，需要采取对应措施。新疆油田七东1区开展聚合物驱以来，应用自主研发的井下工况计算分析系统，实现抽油井井下参数优化。根据井身轨迹，应用自行研制的抗磨接箍、强转式扶正器、抽油杆脱接器，引进内衬油管，配合抽油杆底部加重，形成一系列防杆管腐蚀偏磨配套技术。同时研制出防卡防漏防断抽油泵、防砂卡分气装置、新式脱接器，使抽油管柱进一步完善配套。通过应用管柱优化技术，七东1区平均年增油16 324 t，平均检泵周期由235 d延长到516 d，保障了聚合物驱抽油机井的正常高效生产。

窄条带状油藏油井含水上升特征及影响因素

王记俊, 周海燕, 孙强, 凌浩川, 杨磊, 敖璐

2022, 18(3):  77-81.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.0013

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针对窄条带状油藏单井含水上升类型多样和治理难度大等问题，根据单井含水率与无因次采出程度的关系曲线，综合运用统计学和灰色关联分析等方法，对含水上升规律及主控因素进行研究，提出有针对性的治理对策。结果表明，窄条带状油藏含水上升类型主要有台阶型、凸型及斜坡型3种，以台阶型为主。其中凸型具有相对较长的无水采油期，而台阶型和斜坡型的无水采油期长短差异较大。影响含水上升的先天因素和后天因素主要有油水黏度比、河道宽度、地层系数、受效方向、采液强度及注采井距等。明确了根据河道形态设计合理的注采井距，并在初期控制采液强度是稳油控水的关键；在不同开发阶段，各种类型的油井要采取差异性的稳油控水措施。2021年指导稳油控水措施22井次，实现年增油4.8×10⁴ m³，含水率平均下降1.5%。研究成果可指导新井的设计实施，并为窄条带状油藏控水措施的制定提供依据。

工业固废制备石油压裂支撑剂

王天祥, 王肃凯, 张贵仪, 蒲松龄, 张立朋

2022, 18(3):  82-85.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.014

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目前大规模体积压裂作业量逐年上升，压裂支撑剂占压裂材料整体成本已经突破50%，单井支撑剂费用大幅攀升。以工业固体废弃物镍铁渣作为主要原料，加入粘接剂、固化剂、改性剂等添加剂，运用微粉处理技术、连续级配造粒技术、复合型造粒包覆技术等多级技术整形，可将体积密度为1.78 g/cm³、52 MPa闭合压力下破碎率为21.8%的镍铁渣制备成体积密度为1.62 g/cm³、52 MPa闭合压力下破碎率为6.7%的新型压裂支撑剂。新型固废支撑剂不但丰富了压裂支撑剂类型选择，而且突破了传统压裂支撑剂对油气田高效开发的制约，为解决工业固体废弃物环保及综合利用率低的难题做出了贡献。

新疆油田利用地震资料预测套管变形技术

张丽萍, 杜金玲, 田志宏, 许文莉, 赵云峰, 阿力亚哈•阿斯力拜克, 张勇

2022, 18(3):  86-91.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.015

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随着水平井和水力压裂技术在新疆油田页岩油藏的应用，出现了越来越多的套管变形现象。一旦出现套管变形将会带来巨大的经济损失，如压裂施工无法正常进行、井段丢失和单井产量不高等问题。通过对套管变形处的地球物理响应特征分析，建立相关模型，利用三维地震属性在水平井压裂前开展套管变形预测，优化压裂方案，在施工过程中综合微地震监测成果开展套管变形预警，指导压裂施工，最大限度减少套管变形的发生，改善储层改造效果，提高单井产量。

液态乙烷子母罐工程设计要点

杨肇琰, 申莹, 杨中, 杨立辉

2022, 18(3):  92-96.  DOI: 10.12388/j.issn.1673-2677.2022.03.016

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新疆玛河气田为了提高能源利用率，延长生命周期，处理厂调整为“膨胀机制冷+RSV（部分干气再循环）”深冷工艺回收乙烷，是国内第一座生产液态乙烷的天然气处理厂。目前国内对于液态乙烷存储尚无指导规范，工程借鉴LNG（液化天然气）工厂低温储罐经验，结合工程条件，着重论证分析子母罐流程设计要点，明确子母罐罐体及管路保冷材料和保冷指标、储罐平面布局安全半径计算方法等工程问题，总结提炼出设计框架，能够切实有效地解决工程中的实际问题。同时也为中、小型低温储罐在气田开发建设中的应用提供指导和借鉴。