四川盆地双鱼石区块特深井井身结构设计与适用性评价研究

四川盆地双鱼石区块震旦系特深井存在5个套管必封点和2个复杂风险点,井身结构设计存在较大难度。文章在调研国内外已钻特深井井身结构情况的基础上,分析认为双鱼石震旦系特深井所需套管层序多、强度高,现有国内外特深井井身结构方案无法在双鱼石区块震旦系特深井直接应用,需要自主研发。根据国内外现有钻井技术条件,文章建立了2套不使用膨胀管的适合特深井的套管和钻头尺寸匹配模型,并结合邻区钻探经验和本区块的地质特征,设计出适合双鱼石震旦系特深井的井身结构方案;然后对该井身结构开展了套管柱强度校核、水力学、钻柱力学及钻机作业能力的评价,对现有部分套管、钻杆等不满足安全钻井要求的情况,优化设计定制了专用套管、钻杆。研究结果表明,使用该套井身结构方案,作业过程中钻机负荷最大为6 856 kN,现有ZJ120型钻机及配套的70 MPa钻井泵可满足施工需求,配套设计的套管、钻柱、水力参数满足井下安全作业的需求,具有可实施性,可为国内相似区块的特深层勘探开发提供技术参考。

自升式平台桩靴周围土体冲刷机制及数值模拟

为了评估自升式平台插桩后桩靴周围土体受波流-海流作用局部冲刷的安全性,基于计算流体动力学通过数值模拟建立波流作用下的桩靴周围土体局部冲刷的三维有限元数值模型,通过求解Navier-Stokes方程,准确模拟桩靴周围流场变化情况;基于现场作业场址参数和实际海况条件下建立适用于自升式平台桩靴周围土体局部冲刷的工程分析方法,将数值结果与试验结果进行对比;讨论自升式平台在不同入泥深度和作业周期下桩靴周围土体局部冲刷问题。结果表明:波流共同作用下自升式平台桩靴入泥深度对桩靴周围土体局部冲刷深度具有较大影响,当桩靴入泥深度越小时,桩靴周围越容易发生局部冲刷;基于桩靴不同入泥深度工况针对性地制定冲刷防护措施,降低桩靴周围土体局部冲刷深度,有效降低工程作业风险。

融合旋转位置编码与掩码条件随机场的钻井工程命名实体智能识别方法

钻井工程报告记录了油气藏的地质信息以及钻井工程的参数,自动提取报告中的非结构化信息能够显著提高数据入湖的效率,从而实现高效数据管理。然而,这类报告通常具有特定领域的特征,且结构和语言的多样性给命名实体的准确识别带来了诸多挑战。目前,命名实体识别常用的深度神经网络模型通常基于小规模标注数据集进行训练或微调,导致两方面问题。首先,缺乏大规模的标注语料库,限制了训练样本的多样性,进而导致模型在面对新数据或未见过的数据时表现不佳,降低了模型在不同类型数据上的泛化能力。其次,现有模型缺乏针对长距离上下文的文本建模能力,由于相关实体可能分散在钻井工程报告内较长的文本段落中,这类方法难以有效捕获和识别复杂文档中命名实体的关系。为了解决上述问题,本文提出了一种融合旋转位置编码和掩码条件随机场的钻井工程命名实体智能识别方法。该方法基于Transformer编码器、双向长短期记忆网络(BiLSTM)和条件随机场(CRF)架构。Transformer编码器利用预训练语言模型提供丰富的上下文语义表示,BiLSTM捕捉序列依赖性,而CRF则用于序列标注。此外,通过设计掩码建模机制改进了传统的CRF,限制了倒置序列的生成,提高了序列标注次序的一致性。旋转位置编码的集成进一步增强了模型对文本中相对位置信息的感知,促进模型捕捉远距离单词之间的依赖关系,从而提高识别跨越较大上下文范围的命名实体的能力。除了模型改进之外,本文还通过构建领域特定的命名实体语料库来解决训练数据不足的问题。该语料库包括12类实体的标注,覆盖了共20727个实体标签,分布于4000个文本段落中,为模型提供了更多样化的训练样本,帮助提高模型的泛化能力。实验结果表明,本文提出的模型在测试集上的F1值为86.49,相较于之前的最优模型提高了2.65,在长尾分布的实体识别上的性能也显著提高。该方法不仅扩展了命名实体识别在钻井工程中的应用,还能够为工程师提供高效的信息提取工具,加速钻井数据的分析,提高钻井操作管理的效率,并增强数据入湖的效率,从而对钻井项目的决策过程带来积极影响。

深地塔科1井钻井设计关键技术

深地塔科1井设计井深11100 m,预测井底温度213℃,预测地层压力133 MPa,钻井作业面临超深、超高温、超高压、高含硫“三超一高”的极端恶劣井况。通过开展地质工程一体化研究,确定了火成岩、膏盐岩及碳酸盐岩内裂缝的分布规律及其所带来的工程风险,在实现地质目标的前提下进行了井位优化,以降低工程施工难度。在地质工程一体化研究和五压力剖面预测的基础上,充分考虑深部地层地质、工程风险,设计了五开井身结构;开展了超深井套管设计及校核,除考虑套管抗拉强度、钻机承载力外,模拟计算了井口工具对超长超重套管的作用力,避免了套管下入过程中发生塑性变形;钻具组合设计时,充分考虑了水力学参数及振动的影响,在最优钻井参数范围内实现安全钻进和提速。现场施工进展表明,深地塔科1井钻井设计关键技术能够解决面临的系列钻井技术难点,实现万米钻探工程目标。

钻井平台地面管道内钻井液传热特性研究

明确地面钻井管道内钻井液的传热特性对钻井平台冬防保温具有现实意义。然而现有研究中大多数集中于传统管道如供热管道保温结构的研究,无法有效指导钻井管道的保温设计。利用C++编写地面管道内钻井液传热特性计算程序,研究了无保温管道、保温管道和电伴热管道内钻井液的温度分布规律。结果表明:停机时间小于2.2 h时,地面管道不需铺设保温材料;停机时间小于11.23 h时,地面管道铺设0.01 m的玻璃棉即可满足实际要求;随着停机时间的持续增加,地面管道需铺设电伴热以维持管内钻井液温度,对于单侧铺设电伴热带,加热时间60 min时出口截面钻井液的平均温度可到22.50℃。研究结果对钻井现场地面管道的保温结构设计具有重要参考价值。

非常规油气丛式井平台靶点自动匹配及引导式智能绕障方法

为解决丛式井平台井眼轨道设计效率低、难度大的技术难题,切实提高非常规油气丛式井平台设计效率,将丛式井靶点匹配问题抽象为任务分配问题,以KM算法为基础,建立了靶点匹配目标函数,根据井口到靶点的水平位移赋权值确定了匹配次序,形成了井口-靶点自动匹配方法;以A*算法为基础创建引导式启发函数、构建栅栏搜索环境、优化搜索方向,形成丛式井引导式智能绕障方法;总结了丛式井设计策略,开发了设计软件。应用该软件,4井式丛式井平台轨道设计平均耗时8.9 s、6井式平台轨道设计平均耗时9.5 s、8井式平台轨道设计平均耗时36.6 s、大于等于10口井平台轨道设计平均耗时52.5 s;与常规设计技术相比,5~8口井平台设计由原耗时约3 d降至1.2 d,9~13口井由原耗时约6 d降至2.4 d,节省设计时间60%。该方法解决了目前丛式井平台钻井设计耗时长、效率低的难题,为石油行业其他专业智能算法的引用提供参考。

页岩气丛式水平井上部井段防碰关键参数设计

采用丛式井平台模式是大力开发页岩气重要手段之一,但由于丛式平台井的井距较小,当前井与邻井的交碰风险大,井眼轨道的防碰设计困难。常规的轨道设计方法是,先设计轨道再防碰扫描,直到满足防碰指标。需要进行大量的试算,耗费人力。提出了利用井眼轨迹误差分析理论,计算出满足防碰要求的轨道关键参数,从而提高丛式井井眼轨道设计效率。采用ISCWSA误差模型,分析了轨道关键参数的影响因素。结果表明,丛式井井眼轨道上部平行井眼防碰临界深度与井口间距密切相关,随井口间距增加,临界深度增加。造斜点的位置必须小于防碰临界深度,适当提前造斜有利于井眼防碰。造斜点位置的提前量与造斜率有关,增加造斜点提前量可降低造斜点造斜率要求。同时,建立了平行井眼防碰临界深度、造斜点临界造斜率、造斜点提前量以及稳斜段临界井斜角计算模型,为快速设计出满足防碰要求的井眼轨迹提供了理论手段。

库车坳陷超深油气藏钻井井壁稳定性分析研究及应用

库车坳陷克拉苏构造带超深油气储层具有埋深大、温度高、岩性变化大、应力场高等特点,导致基于常规井壁稳定性分析方法计算的钻井泥浆密度窗口不准,造成钻进过程中井壁失稳频发,给钻井安全和环境保护带来隐患.通过考虑温度效应对井筒应力的影响,加入基于Mohr-Coulomb破坏准则的弱面(裂缝)失稳条件,提出了一种根据岩石、弱面不发生剪切失稳的最小泥浆密度和不发生张性失稳的最大泥浆密度,以及孔隙压力和最小水平主应力的当量泥浆密度6个参数,共同确定超深储层钻井安全泥浆密度窗口的取值方法.实际资料应用结果表明,该方法对库车坳陷博孜区块超深复杂地层的坍塌压力和漏失压力的预测具有很好的适用性和准确性,为实际钻井施工设计提供有效参考.

山西阳泉区块采动井井位优选与抽采效果分析

为了降低矿区作业面上隅角瓦斯浓度,延长地面采动井使用年限,依据阳泉区块试验井排采数据以及寺家庄矿地层特性,提出了采动井采用三开井身结构和筛管完井技术。抽采效果表明:井位应优选在地应力低且处于高抽巷与低抽巷之间;钻孔所在回采面宽度与其离回风巷的距离的比值超过5的采动井排采周期更长;临近工作面回采时的地质扰动,以及地应力的提前释放,都将对采动井的开发起积极推动作用。

大型丛式井组平台位置优化方法

丛式井组钻井平台位置优选是丛式井钻井技术中的关键问题之一。根据地质靶点的分布情况,将"控制靶点位移之和最小",或"控制井眼长度之和最小",或"控制钻井成本之和最小"等条件作为优选平台位置的指标(目标函数),建立了丛式井钻井平台位置优化数学规划模型,并根据遗传算法的理论原理对模型进行了求解。实例分析表明,所建立的模型及遗传求解方法能够在综合考虑地面限制条件等环境因素的前提下,优选出钻井平台位置,并满足现场安全钻井施工的要求,同时大幅度降低了钻井综合成本,发挥出了丛式井钻井技术的优势。

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组低渗透储层孔隙结构分类研究

运用铸体薄片、扫描电镜与常规压汞等资料,对陇东地区延长组低渗透储层孔隙结构分类标准进行了研究。不同孔隙结构特征参数与宏观物性参数的相关分析表明,最大连通喉道半径与渗透率的相关关系最好,为喉道分级的最优参数;运用数据构形的方法确定出了喉道分级界限,建立了储层孔隙、喉道分级标准。综合孔隙与喉道大小的组合及储层孔喉的其他特征,将延长组储层砂岩的孔隙结构划分为六种类型:大—中孔粗喉型、中—小孔中喉型、中—小孔细喉型、小孔微细喉型、细—微孔微细喉型和细—微孔微喉型。不同孔隙结构类型的储层具有不同的物性特征及不同的产液能力。

连续油管螺旋段摩阻压耗数值模拟

根据流体力学理论,以连续性方程和N-S方程为控制方程,对连续油管螺旋段牛顿流体流动进行数值模拟,研究螺旋段的流动特性及其摩阻压耗的变化规律,在此基础上以迪恩数和曲率为自变量、考虑曲率和管路的几何尺寸对摩阻系数的影响,建立一套针对牛顿流体预测螺旋段摩阻系数的回归公式,并与精选的几个适用性较强的预测公式进行对比。结果表明:由于二次流的存在,螺旋段的流动压耗较一般直管段大,且不能忽略;回归公式在层流和紊流区预测结果与适用性较强的公式结果具有很好的一致性,验证了用数值模拟方法研究螺旋段的可行性。所提出的螺旋段摩阻压耗预测公式可为连续油管流体力学研究提供方法和理论上的支持。

水平井地质导向方法

为了更好地开采油藏剩余油,提高采收率,降低综合成本,提高单井产量,近3年来水平井技术在冀东油田得到快速应用和发展,成为夺油上产的主要手段之一。地质导向是指导现场定向施工,及时引导钻头走向,最大限度地钻遇油层的技术,直接影响水平井成功实施。从实践出发,针对LWD测量仪器滞后于钻头的实际,利用深、浅电阻率探测深度的差异,总结出LWD曲线分析法;利用邻井资料分析,形成了6种关于钻头相对油层位置的判断方法,并对在钻出油层后如何计算实际地层倾角,指导钻头重入油层做出了比较深入的分析,提出4种地层状态下计算实际地层视倾角的公式。这些方法在水平井钻探中得到了广泛应用,使水平段油层平均钻遇率达到80%以上,取得了良好的开发效果。地质导向技术已经成为打好水平井的关键技术。

钻井工作量及钻速分析

钻井工作量及钻井速度分析 ,不仅要从技术角度考虑 ,而且要从经济角度进行分析。文章以钻井工作量和钻井速度的经济关系为基础 ,从实用的角度出发 ,采用指数分析的方法 ,对影响钻井工作量及钻井速度的因素作了全面的分析 。

川西地区深井非常规井身结构设计与实践--以九龙山构造龙004-X1井为例

位于四川盆地西北部的九龙山构造属于多产层超高压气藏,地质条件复杂,深井钻进过程中,三叠系雷口坡组—嘉陵江组地层缩径卡钻、嘉二段盐水侵、飞仙关组—吴家坪组漏喷同存等故障频发,严重影响了深部井段的钻井安全、加长了钻井周期。为此,通过总结九龙山构造深井钻井施工的特点与难点,以及已钻井常规井身结构不足的原因,结合建立的地层三压力剖面上存在的必封点位置,进而提出了一套深井非常规井身结构优化设计方案,即在深部井段提供3层套管层次,以满足分隔深部窄密度窗口井段地层的要求且可灵活调整,同时下部井段的固井环空间隙能够保证注水泥的基本要求。该设计方案在龙004-X1井实践获得成功,平均机械钻速达到了1.89 m/h,钻井周期缩短至418 d,同比邻井事故复杂损失时间降低了2 589 h,满足了该区深井安全快速钻井的需要,为该区开发二叠系超高压气藏积累了宝贵的经验。

定向井井眼轨迹最优化设计方法研究

现有的井眼轨迹设计方法有很多种，涉及到二维的方法和三维方法。但它们有一个共同的缺点，就是设计出来的井眼轨迹不能从定量的角度确信为一条可行的最优轨迹。为此，文章把非线性不等式约束下非线性目标函数的非线性数学规划理论引入到定向井井眼轨迹的最优化设计中，提出了定向井井眼轨迹设计定量意义上的最优化方法。为讨论方便，文中以常用的双增型剖面为例，讨论其最优化的设计方法，并进行了方位漂移设计。应用此文的研究思路，稍加修改就可以得到Ｓ型等井眼剖面的最优化设计方法。这些理论和模型已经利用ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ 语言编制成为一个用户界面非常友好的软件ＧＪＹＨＳＪ，操作简单，使用方便。

应变测试法测试钻井参数的数据采集系统设计

设计了一种基于应变测试法的钻井工程参数随钻数据采集系统。采用四应变片全桥方式,可以对钻压、扭矩、侧向力、环空压力等钻井工程参数进行随钻测试。数据采集系统采用ADμC8xx系列单片机为主控制器,另外设计了相应的外围信号调理模块、数据存储模块、数据通信模块和电源模块等。实验结果说明该数据采集系统用于井下钻井工程参数的测试是可行的。

超深水钻井隔水管设计影响因素

超深水钻井隔水管设计的影响因素主要为环境因素与作业因素,前者主要包括水深、波浪、海流,后者主要包括钻井液密度、脱离后隔水管系统悬挂模式、浮力块分布、涡激抑制设备等。系统总结了超深水钻井隔水管设计影响因素,研究了各因素影响隔水管设计的机理,定性或定量分析了各因素对隔水管设计的影响。研究表明,水深和海流是隔水管设计最显著的影响因素,水深增加导致隔水管材料、结构、配置产生重大变化,海流导致隔水管产生涡激疲劳,并增加隔水管下放与收回的难度。悬挂模式影响隔水管系统的浮力系数和浮力块分布,涡激抑制设备造成隔水管作业困难,钻井液密度影响隔水管的有效张力和底部球铰转角进而影响隔水管系统的稳定性。相关结论可为超深水钻井隔水管设计、配置、作业、管理提供参考。

顺北油气田超深井井身结构优化设计

随着顺北油气田勘探开发的不断深入,原有井身结构开始显现出钻井风险大、效率低等问题,亟需优化井身结构。为此,利用已钻井的测井资料,利用Drillworks软件计算了地层的孔隙压力、破裂压力和坍塌压力,并结合已钻井的钻井资料和岩石力学试验结果对计算结果进行修正,得到了顺北油气田地层的三压力剖面,根据地层三压力剖面确定了地质工程必封点。根据地质工程必封点,综合考虑钻井技术水平和钻井完井要求,设计了5种井身结构,通过预测5种井身结构的钻井周期、钻井成本,对比优缺点,选用了四开非常规井身结构。顺北油气田超深井采用四开非常规井身结构后,机械钻速提高30%~40%,钻井周期缩短33~45 d,均顺利钻至目的层。这表明,顺北油气田采用优化后的井身结构,提高了钻井效率,降低了钻井风险。

基于统一强度理论的石油套管柱抗挤强度

为了研究石油套管柱的力学性能,采用统一强度理论,合理考虑中间主应力效应和材料拉压比的影响,推导了石油套管柱的单轴抗挤强度、双轴抗挤强度和三轴抗挤强度计算公式,建立了石油套管柱双轴抗挤强度和三轴抗挤强度与单轴抗挤强度的关系,并分析了材料的拉压比、中间主应力效应、径厚比、压缩屈服强度、荷载大小和荷载工况等因素对不同类型抗挤强度的影响特性。研究结果表明:材料的拉压强度不等特性(SD效应)对石油套管柱的单轴抗挤强度、双轴抗挤强度和三轴抗挤强度均有显著影响,材料拉压比越大,套管柱的单轴抗挤强度越小,双轴抗挤强度越大,而三轴抗挤强度与双轴抗挤强度的差值和材料拉压比的关系与外荷载有关;中间主应力效应对石油套管柱的单轴抗挤强度、双轴抗挤强度和三轴抗挤强度也有显著影响,随统一强度理论参数b值的增加,套管柱的单轴抗挤强度和双轴抗挤强度不断增大,考虑中间主应力效应可以充分发挥材料的自承载能力和强度潜能,具有可观的经济效益;径厚比、压缩屈服强度、荷载大小和荷载工况对套管柱的单轴抗挤强度、双轴抗挤强度和三轴抗挤强度也具有一定影响。该结果适用于具有SD效应和中间主应力效应的材料,并将多种屈服准则下石油套管柱的单轴抗挤强度、双轴抗挤强度和三轴抗挤强度表达式分别统一起来,具有广泛的适用性,可为石油套管柱的抗挤强度设计提供借鉴。