塔中地区碳酸盐岩储层控压钻水平井技术

塔里木盆地塔中地区碳酸盐岩储层含有丰富的油气资源,为尽快实现油气勘探开发的新突破,国家组织了科技重大专项示范工程进行攻关。由于该区碳酸盐岩储层地质情况复杂,钻井工程实践中存在许多亟待解决的技术难点,主要有:压力敏感,溢流、井漏频繁发生;硫化氢含量不均匀,有高有低;钻遇裂缝,提高单井产能等。在分析塔中碳酸盐岩储层钻井技术难点及解决办法的基础上,提出利用水平井特殊轨迹增产的技术方案,并倡导能消除储层伤害、保障工程安全的"控压钻水平井"新技术。控压钻水平井技术在该区某井的实钻应用中取得了成功,完成水平段长度为875m,创造了塔中地区的钻井新纪录。

四川地区盐岩蠕变规律研究

四川盐岩地层对套管的影响主要表现在盐岩层的蠕变流动造成深井套管在较短时期内受到超常外挤压力而被挤毁,如广深一井、座三井等,经济损失十分严重。因此,盐岩地层蠕变规律研究是一项重要的基础工作。为此,研制了能加温加压的常规三轴蠕变实验装置,对深层盐岩进行常规三轴蠕变实验,获得蠕变曲线和岩石参数,建立盐岩的本构关系。在此基础上,采用有限元分析方法研究盐岩地层蠕变对井下套管的作用,得到蠕变载荷随井深、非均布载荷井深系数、地应力不均匀系数的变化关系。研究结果对生产实践有重要的指导意义。

油气井多级节流压井系统研究

多级节流压井系统由多级节流管汇、控制系统(节控箱及工控箱、控制软件)构成。该系统能实现多级降压节流、多路通道选择、在线状态监测、压力程序控制、远距离压井操作等五大功能,具有安全性、可靠性和可操作性三个方面的优势,可以解决超高压油气井压力控制技术难题,在技术层面具有突破性的进展。通过试验表明,在高密度(2.0g/cm3)和高固相介质(钛铁矿粉)的钻井液条件下,套压高达50MPa,但通过三级节流,作用在节流阀的最大压降为20MPa(仅为套压的2/5),经过近5h的节流压井作业,系统工作正常,节流阀阀芯、阀座均完好无损,保证了压井作业的顺利进行。与常规单级节流压井系统相比,使用寿命提高了5～10倍。多级节流压井系统后三项功能还可以方便的移植到常规节流压井系统,具有全面推广应用的潜力。

塔中高含硫碳酸盐岩储层密闭循环安全钻井技术

塔里木盆地塔中高含硫碳酸盐岩储层钻井主要难点为:储层压力敏感、H2S含量高,导致采用常规欠平衡钻井技术风险很大,而利用密闭循环钻井技术则可以有效降低钻井风险。通过分析国外密闭循环钻井技术的工作原理、系统构成,针对塔中高含硫碳酸盐岩储层的特点,充分考虑国内现有装备水平,提出了使用气液二相分离器加密闭振动筛替代四相分离器的实用化密闭循环系统方案。在此基础上,完成了具有自主知识产权的密闭振动筛的结构设计,进行了高含硫天然气燃烧排放对大气环境的影响实验和氨洗脱硫效果实验,对实用化的密闭循环系统方案进行了充分的论证。研究表明:破解塔中高含硫碳酸盐岩储层面临的钻井难题最合适的技术就是密闭循环钻井技术;实用化的密闭循环系统是密闭循环钻井技术的关键装备。实验结果也证明了实用化的密闭循环系统方案具有很好的针对性和适用性。该成果对于高效勘探开发塔中高含硫碳酸盐岩储层有着重要的意义。

裂缝性储层井控技术体系探讨

对于裂缝性储层,裂缝的存在使得井筒与储层之间拥有了良好的流动通道,流体的侵入(溢流)或流出(漏失)相对容易,常会出现储层压力敏感、溢漏频繁发生、压井成功率低等井控技术难题,基于渗透性储层特点的传统井控技术已不能有效确保其井控安全。为此,针对裂缝性储层的特点,从裂缝性储层溢流机理实验研究入手,结合传统的渗透性储层井控技术体系,建立了裂缝性储层井筒物理模型,阐述了裂缝性储层井控原理,构建了裂缝性储层井控技术,初步形成了适合裂缝性储层特点的井控技术体系。该技术体系不但能规避井下复杂情况、缩短钻井周期,同时还可以提高压井成功率、减少钻井液消耗量、降低钻井成本。应用结果表明,裂缝性储层井控技术体系有别于传统井控技术体系,对裂缝性储层具有较好的针对性和适用性,为解决塔中地区碳酸盐储层井控难题提供了可行的技术手段。

合理井身结构设计的新方法研究

盐岩对建井投资风险的影响是国际性普遍问题。考虑盐岩蠕变的井身结构设计研究的关键在于思想方法的更新。为达到这个目的 ,在常规方法的基础上增加如下考虑因素 :一条剖面、一个参数 ,然后根据压力平衡关系设计出合理的井身结构方案。基本思想是 :利用井身结构设计确保钻井过程及油气井开采过程所面临的风险最小 ,最大限度地延长油井寿命 ,获取最佳的油气井系统工程综合效益。根据盐岩蠕变规律研究成果 ,在塔里木油田秋参 1井井身结构设计中得到成功应用。

注气欠平衡钻水平井的新技术

通过对注气欠平衡钻水平井的新技术研究,我国基本形成了一套实用有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术,可用于解决注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。新技术关键有3方面:①新型双层注气套管头,能够实现临时套管的悬挂、固定与回收和连通注气通道。②借鉴国外钻井的成功经验,结合国内套管、钻头及钻井设备的实际情况,研究出2种3个方案的合理井身结构。③设计了气液旋流混合短节、防挂坡口套管鞋、耐磨套管短节、防倒扣旋转装置等临时套管柱下部固定结构。为全面满足注气欠平衡钻水平井新技术的要求,初步拟定了配套的钻井工艺。

非均布载荷下套管强度问题研究

由于API规定的套管强度是均布载荷下的套管强度 ,因而在非均布载荷下套管强度要发生变化。解决非均布载荷下套管强度问题需要从两个方面入手 ,即套管强度的变化规律和套管强度的计算方法。文中举例说明应用方法。

空气雾化钻井试验架研制剖析

解决空气雾化钻井井眼净化问题 ,试验架是关键装置、基础设备和必要手段。对空气雾化钻井试验架的研制过程进行了深入剖析 ,介绍了在试验架研制中应遵循的一些基本原则 ,试验架基本结构 ,试验架主要参数 ,试验结果可靠性分析 ,试验研究进行情况 ,以及研制过程中的经验教训等内容 ,体现了空气雾化钻井试验架研制工作的特点与特色。

四川地区膏盐层对套管的影响分析

四川地区膏盐层广泛分布 ,膏盐层蠕变挤毁套管的客观条件是存在的。但是实钻资料表明 ,四川地区膏盐层套管挤毁现象需要满足一定条件才会发生。根据实钻资料和盐岩蠕变实验数据 ,利用相关分析方法 ,就四川地区膏盐层对套管的影响问题进行研究 ,指出大厚度、高纯度盐岩和非均布地应力以及不当的工程措施是蠕变挤毁套管的基本条件。分析结果为解决套管挤毁问题提供了良好的基础。

塔里木软岩层蠕变规律实验研究

塔里木软岩层对套管的影响主要表现在油井穿过岩盐等软岩层时常发生阻卡和套管损坏等现象 ,使得固井质量及油井寿命大为降低 ,经济损失十分严重。为较好地解决这个问题 ,软岩层蠕变规律试验研究是一项重要的基础工作。为此 ,研制了能进行温度加热、加压和控制的常规三轴压缩蠕变实验装置 ,利用此装置对塔里木软岩层试样进行了各种温度、压力条件下的常规三轴压缩蠕变实验研究 ,得到不同温度和压力水平下的岩石蠕变试验曲线 ,用经验公式对实验结果进行拟合 ,得到在不同温度软岩层材料随时间变形的规律。研究结果对生产实践有重要的指导意义。

井漏失返条件下的吊灌作业安全时间计算方法

"吊灌"作业是在井漏失返条件下保持井内压力动态平衡、获得安全作业时间的重要措施。但在实施吊灌作业时,由于反映井筒内环空液面变化规律的动态数模分析方法缺失,不能为工程实践提供吊灌的合理依据,使其基本处于"盲吊"状态。为此,笔者根据"吊灌"技术实际工况,首次采用井筒漏失动态分析方法,建立起吊灌安全作业时间数学模型,给出了多种漏失速率的积分结果,并结合现场实例对计算结果进行了验证。结果表明:(1)利用计算实例对数学模型的可靠性进行检验,计算结果与实际数据高度吻合;(2)适当增加吊灌量可以增加安全作业时间;(3)适当减少吊灌钻井液密度也可以增加安全作业时间。结论认为:该成果可以从根本上解决"吊灌"技术的安全作业时间准确计算问题,对于规避井漏失返条件下的井控安全风险、实现"吊灌"技术优化、降低工程费用等都具有重要意义。

深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的确定

深井小尺寸套管下入遇阻时 ,随着下放力的增加 ,将产生失稳弯曲。由于弯曲会造成套管与井壁的接触 ,会造成摩擦力增加 ,抵消了部分下放力 ,使作用在卡点处的有效下放力减少。根据经典的管柱弯曲理论和相关实验研究结果 ,可以建立深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的计算模型。通过规律分析和实例验证 ,表明计算模型是比较合理性的 ,对比结果较吻合 ,为实际施工中发生下入遇阻情况、实施下压套管措施时 ,在保证安全有效的前提下 。

对四川三迭系盐岩层套管挤毁问题的研究

四川地区三迭系盐岩层分布广泛 ,盐岩层蠕变挤毁套管的客观条件是存在的。围绕异常压力这一主要矛盾 ,首先确定非均布载荷下套管强度的变化规律 ,得到套管强度的计算方法 ;其次描述盐岩层的蠕变规律 ,给出蠕变外挤载荷数值 ;按照非均布载荷下套管实际强度大于盐岩层蠕变外挤载荷的原则 ,确保井内套管安全。

川东气田油管腐蚀现象的基本特征

川东气田在开发含酸性气体 (硫化氢、二氧化碳等 )腐蚀介质的油气构造中 ,油管腐蚀问题十分突出。由于油管在井下所处环境十分复杂 ,腐蚀影响因素众多 ,因此产生的腐蚀现象千奇百怪 ,不胜枚举。怎样从这些花样繁多的腐蚀现象中 ,总结出油管腐蚀发生与发展的变化规律 ,是解决油管腐蚀问题的关键环节。本文利用生产现场实际资料的归纳整理 ,结合机理分析 ,阐述了川东气田油管腐蚀现象的基本特征 ,为指导油管防腐工程实践提供了可靠的依据。

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中 ,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动 ,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中 ,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况 ,轻则带屑不好 ,钻井效率低 ;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然 ,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则 ,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证 。

压井套压和立压计算的统一模型

司钻法,工程师法和边循坏边加重法是现场常用的压井方法。本文根据流体力学基本原理,结合压井作业的工况,研究了压井过程中套压和立压的变化规律,得到了压井套压和手压计算的统一模型。它具有包容性,精确性和程序化的优点,不但便于现场使用,同时也为开发压井模拟器奠定了理论基础。

钻速试验原理剖析及方差分析

根据正交试验设计法,剖析了五点钻速试验的基本原理,并提出了对试验结果的方差分析方法。它可以区分因子水平(或交互作用)对试验结果的影响程度,还可区分试验误差所引起的结果差异与试验条件所引起的结果差异,便于描述试验结果的可靠性。这些工作将有利于五点钻速试验在生产现场的应用。

高温高压泡沫流变性测试系统的研制与应用

石油钻井过程中,由于井内温度、压力随井深不断地变化,在不同的井深处泡沫流体的流变性会发生明显的变化,给确定泡沫流变性带来了一定的困难。高温高压泡沫流变性测试系统研制成功,对于建立准确完善的泡沫流变性理论,发展泡沫钻井及相关泡沫技术,促进低压、低渗油气田开发具有重大的经济意义。通过对高温高压泡沫流变性测试系统进行合理的标定,确保了测量结果的可靠性。利用高温高压泡沫流变性测试系统,进行了多批次的高温高压泡沫流变性测试,取得了大批完整的实验数据,应用情况良好;并通过科学的数据处理方法,能够确定高温高压泡沫流变性的流变模型,以及相应的流变参数,为工程应用提供了计算依据。

数量化理论Ⅰ在钻井循环压降计算中的应用

本文利用数量化理论Ⅰ的原理和方法,综合考虑了钻井循环过程中定量变量和定性变量对钻井循环压降的影响关系,并通过对5口井共54组实钻数据的处理,建立了钻井循环压降计算的数量化模型。结果表明,此模型能就定性变量(如泥浆类型)对循环压降的影响作出定量分析,并有较好的计算精度,可以弥补理论计算法的不足之处。