深层煤层气水平井安全钻井技术

针对吐哈盆地深层煤层气的勘探,前期以直井试采为主,水平井的钻井技术仍处于探索阶段。由于该区块属于高陡斜坡区、煤系地层发育,导致直井段井斜易超标、煤系地层的井眼井壁易失稳、水平井井段的轨迹难以控制及固井质量差等问题,文章通过分析高陡斜坡区提速限制因素,引入自动垂钻系统,形成直井段防斜打快技术,解决了高陡斜坡区防斜和大钻压快速钻进的矛盾;分析煤层井壁失稳机理,开展浸泡实验,优选了胺基有机盐钻井液体系,提高抑制性和封堵固结井壁性能,强化了煤系地层井壁稳定;结合深层煤层三压力剖面预测数据优化井身结构及轨迹控制,设计防卡PDC钻头和钻具组合,配套强抑制、强封堵性胺基有机盐钻井液,实现了煤层水平段安全延伸;强化钻井参数,应用岩屑清洁工具和个性化通井钻具组合,提高了井眼清洁效率;优化套管选型、扶正器配置及水泥浆体系,保障了固井质量。该系列技术为实现吐哈盆地深层煤层气水平井安全高效钻探奠定了基础。

基于LSTM神经网络深度序列机械钻速实时预测

机械钻速是钻井优化、缩短钻井周期的关键因素,传统的机械钻速预测大多是在钻井后进行钻井分析,预测效率和精度低、地层适用性不广。为了以更高效的方法预测得到高精度机械钻速,提出基于长短期记忆(LSTM)神经网络的深度序列机械钻速预测方法。采集实时钻井数据集,使用皮尔逊相关系数衡量各特征之间的相关性,筛选出井深、伽玛射线、地层密度、孔隙压力、井径、钻时、排量、钻井液密度等8个参数。构建LSTM神经网络模型,训练LSTM模型并预测ROP,对预测结果进行分析,并用决定系数(R^(2))、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)等指标对LSTM模型、BP模型和SVM模型性能进行对比分析。结果表明:LSTM模型其R^(2)、RMSE和MAPE的值分别为0.948、1.151和17.075,相较于BP模型和SVM模型,其R^(2)更大,RMSE和MAPE较小,说明LSTM模型预测性能更好。该方法有助于钻井工程师和决策者提前获得钻井信息,从而更好地规划钻井作业,缩短钻井周期,同时为钻井参数预测提供新的途径,能改善以往预测方法在处理复杂地层问题时效率不高、预测精度低等问题。

柯柯亚深层煤岩气水平井钻井实践

吐哈盆地侏罗系煤岩天然气区块位于山前高陡构造,地层倾角大,地质条件复杂,为国内陆地埋藏最深的煤岩气气藏,煤层水平井钻探技术在该领域尚属空白,钻井过程中“斜、慢、阻、卡”矛盾突出,亟须开展煤岩气水平井钻完井技术研究。为此,针对井身结构优化、井眼轨道优化、防斜打快技术、煤层坍塌机理、水平段安全钻完井开展了深入分析研究,柯新1H先导试验结果表明:①大三层井身结构可以满足水平井安全钻进,但具有较大的优化潜力;②垂直钻井技术在2500 m以浅的煤上地层应用效果佳,为中上部地层防斜打快提供了技术手段;③技术套管下深的确定是关键,是保障水平段能否成功实施的基本条件;④水平段通过多靶点轨道设计、随钻岩性追踪、无扶单弯螺杆+缩小底部钻具外径、双向通井工具、强抑制强封堵钻井液等手段降低卡钻风险,在煤层起伏变化大的情况下,确保了千米长水平段钻进与下套管作业顺利实施。

吐哈盆地台北凹陷胜北区块深层水平井钻井技术

在对吐哈盆地台北凹陷胜北区块深层油藏地质岩性特征、水平井施工难点进行分析的基础上,开展了致密砂岩层井眼轨迹优化、水平段安全定向、防塌钻井液体系、抗高温高压随钻测量仪器优选、钻头优选,以及长水平段优快钻井等配套技术的研究。结果表明,采用优化后的深层水平井钻井配套技术的胜北505H井与前期邻井相比,随钻测量仪器故障率降低31%,水平段长度增加69%,水平段平均复杂事故减少11%,油层钻遇率达到97%。该井创造了吐哈油田最深水平井记录,标志着吐哈油田深层致密油藏水平井钻井技术取得了长足进展,对吐哈油田增储上产、探索非常规油藏开发具有十分重要的意义。