访石油钻井技术专家黄璐博士—不断创新攻克

2018-10-20 06:29 来源:未知

  我国石油对外依存度已逼近70%,严峻的能源形势迫切需要开发深部地层石油资源以保障国家能源安全,而地下有着多种多样的地层、不同硬度的岩石,随着钻进深度的增加,地温不断增高,压力不断增大,这些对钻具、动力设备和钻井工艺技术等都提出了更高的要求,因而亟需钻井技术的突破。中国石油钻井研究专家黄璐博士通过不断创新,攻克世界性钻井难题,为钻井安全环保生产做出了突出贡献。

  2006年,他在中国石油专业排第一的中国石油大学取得学士学位,随后分别在2009年和2013年获美国塔尔萨大学石油工程硕士、博士学位。多年扎实的专业积累,为他在工作中取得突出成就奠定了坚实的基础。他曾先后供职于挪威国家石油公司、新英格兰研究院、访石油钻井技术专家黄璐博士—不断创新攻克世界性难题贝克休斯等国际知名大公司。自参加工作以来,黄璐博士一直耕耘在钻井科研第一线,长期从事钻井液理论和技术研究,参与项目工程实践。他带领团队致力于解决石油勘探开发过程中的井壁失稳等世界性难题。经过多年的研发,成功建立了一种能够为准确预测近井周边的应力变化提供数据支持的模拟钻井液与页岩物理化学相互作用的瞬态模型;设计完成了能够为新井开发设计中钻井液密度、钻井液水活性提供依据的页岩流体相互作用测试单元;开发出了一套切实可行的能够促进环保型水基钻井液在页岩开采中应用的井壁稳定分析流程;开发了一套对于钻井井壁方案设计起到关键指导作用的页岩横向各向同性效应的化学 - 孔隙弹性井筒稳定性模型。

  上述创新成果极大的推动了国内外在该领域的研究进展,有效解决了石油天然气非常规资源开采中事故多成本高等难题,目前成果已被众多世界范围内的知名企业广泛运用于其实际钻井作业中,显著降低施工作业成本。

  (一)建立了模拟钻井液与页岩物理化学相互作用的瞬态模型,该模型可以计算非理想多溶质溶液与页岩孔隙液体在泥页岩低渗膜条件下的压力传播,为准确预测近井周边的应力变化提供数据支持。

  水基泥浆应用于页岩层时,经常发生井壁不稳定问题,造成每年全球数十亿美元钻井开采损失。如何有效预测近井周边的渗透压力变化成为了长期困扰非常规能源钻井施工中的一大技术难题。

  以往学者通过考虑化学渗透压作用,已经开发了理想和单一溶质模型来预测孔隙压力。然而,由于钻井液复杂的成分和性质,流体物化特性很少表现为理想液体。石油钻井行业亟需建立了一个切实可行的数学模型,用来分析预测非理想多溶质钻井液在页岩层的压力传播表现。

  黄璐博士及其团队建立了一种能够模拟钻井液与页岩物理化学相互作用的瞬态模型。该模型能够模拟非理想多溶质溶液与页岩孔隙液体在泥页岩低渗膜条件下的渗透压力变化。该模型的推出,有效缓解了由孔隙压力预测失误造成的页岩井壁失稳事故。

  (二)设计完成了一个页岩流体相互作用测试单元。通过曲线拟合实验数据,获得孔隙压力传递模型中的参数值。通过临井岩心实验的曲线拟合,将拟合确定的参数应用到新井的钻井井壁稳定模型中,为新井开发设计中钻井液密度,钻井液水活性提供依据。

  井壁稳定是整个钻井作业中的一个至关重要的环节,模型中各项参数值的精确度对钻井设计方案起到至关重要的作用,并直接影响到钻井施工的安全。黄璐博士及其团队通过现场取芯,岩心分析,历经反复多次的曲线拟合实验,成功获取了孔隙压力传递模型的相关参数值,进而将该拟合确定的参数值应用到新井的钻井井壁稳定模型中,最终使得井壁稳定模型的参数值越来越趋于最优值,提升了模型的可参考性,为新井开发设计中的钻井液密度以及钻井液水活性的确定提供了有效的理论支撑。

  (三)开发了一套切实可行的井壁稳定分析流程,能够有效预测安全盐度窗口及裸眼安全时间,为促进环保型水基钻井液在页岩开采中的应用起到至关重要的推动作用。

  水基钻井液相较于传统油基钻井液,能够有效改善钻井作业的环保性。目前环保型水基钻井液在页岩开采中已被广泛关注,应用范围显著扩大,但依然存在着泥页岩-水基钻井液交互的机理认知、近井周边岩石空隙压力预测,以及瞬态井壁周边应力分布预测等诸多难点。

  黄璐博士及其团队凭借其多年在石油行业的一线工作经验,积极探索解决方法,创新研发出了一套钻井施工指导方案流程。该流程通过有效预测钻井过程中井壁周边应力变化,用迭代的方法不断调整钻井液盐度窗口范围,保证预期的裸眼安全时间,改善了环保型水基钻井液应用于页岩开采中的不确定性,为环保型水基钻井液在页岩开采中的应用起到了至关重要的推动作用。该流程的创新较于以往的井壁稳定预测模型流程,具有预测准确,通用性强等优势,提升了钻井方案的安全性和环保性,节约了深海单井油气钻井的成。