丛式水平井钻井平台规划

为了解决油田(区块)丛式水平井钻井平台大小、数量和位置等的规划问题,研究了丛式水平井技术条件下平台的大小、数量和位置与油田地面工程建设投资和油气井建井投资之间的内在规律。结果表明,油田(区块)丛式水平井钻井平台大小、数量和位置等的规划问题可以通过建立以油田建设总投资(地面工程建设投资与油气井建井投资之和)最小为目标的混合整型非线性规划模型来求解。应用这一方法,在委内瑞拉奥里乳化油MPE-3区块丛式水平井钻井平台规划中,结合当地地面工程建设费用和建井工程费用,得出均布井网条件下的最优平台模式是12井式,区块最优平台设置数量是27个平台,其中21个平台为12井式,6个平台为18井式,单平台的最大钻井数量为18口井。计算实例表明,采用这种数学规划模型及其求解方法来解决油田(区块)丛式井平台设置问题是可行的。

中半径水平井井眼轨道控制方案设计

本文从水平井井眼轨道控制现场施工工艺出发,分析了在轨道着陆控制阶段影响施工工艺的主要因素后指出,为适应这些因素的变化,在水平井井眼轨道着陆控制阶段要针对目的层和造斜工具及仪器等的具体情况,制订出相应的着陆控制方案,并总结出3种现场采用的着陆控制方案设计方法。大庆油田树平1井具体成功地应用,说明该轨道控制方案设计方法的可行性。

丛式井和救险井井眼轨迹相互位置计算

井眼轨迹计算是丛式井和救险井必需要进行的工作之一。丛式井要求井眼之间保持一定距离以防止井眼相碰;救险井则要求两井连通井段间距尽可能小,最好相碰。本文介绍在丛式井和救险井井眼轨迹上任意测点的井距计算方法,以算出该测点与周围邻井在水平面上及法平面上的井距;通过误差分析计算该测点在一定概率下的空间分布情况,求出其误差椭圆(球),并与邻井同一深度误差椭圆(球)进行对比,分析它们的相对位置;通过安全圆柱法对正钻井规定一个以井口为中心有一定半径的弯曲圆柱安全范围。本文方法可在任意测点计算邻井侵入这个安全圆柱的情况。随着计算点的增多,连续每个测点的侵入点,形成各个邻井对正钻井的侵入线。以上三项计算可为丛式井中的井眼防碰和救险并与喷井的连通提供可靠的设计及施工依据。

自动垂直钻井工具的设计及自动控制方法

设计了一种井下闭环自动垂直钻井工具。该自动垂直钻井工具包含井下微处理器、井斜角测量传感器及井下可控稳定器等。可控稳定器周围均布有四个可独立伸缩的导向块 ,它们受到内部液压系统的驱动 ,当井斜角偏离垂直方向时 ,井下微处理器会自动调整可控稳定器的工作状态 ,使可控稳定器上位于井眼高边的导向块伸出 ,顶向井眼高边 ,使钻头上产生一个降斜力 ,最后使井眼回到垂直轨道。本文详细介绍了这种自动垂直钻井工具的工作原理及结构组成 ;对工具内部的液压控制原理及控制回路进行了研究和设计 ;讨论并设计了对工具进行井下闭环自动控制的原理及具体方法 ;最后利用纵横弯曲法对包含有该工具的井下钻具组合的降斜能力进行了数值模拟分析 。

空气钻井井斜控制问题的探讨

玉门青西油田地层岩性不均,岩性变化频繁,地层极硬,研磨性极强,可钻性差,机械钻速较低,造成全井钻井速度较慢。为了提高机械钻速,在窿9井等4口井试验了空气钻井,大幅度地提高机械钻速,但出现空气钻井井斜不易控制的问题。文中阐述和分析了影响空气钻井可控因素和不可控因素对井斜影响的机理;阐述了空气锤防斜技术,分析了空气锤在窿15井试验未起到防斜的原因,对今后空气钻井的设计和施工具有一定的指导意义。

稳定泡沫钻井流体抑制性研究

在泥页岩地层进行稳定泡沫钻井施工时,为防止地层坍塌和卡钻,通常在循环流体中要加入抑制剂。对各种类型用于泥浆钻井液的抑制剂进行了试验评价,评选出适合泡沫钻井与发泡剂FP2相匹配的抑制剂,在此基础上对泡沫流体的结构、与井壁的相互作用及其抑制性机理进行分析,为今后泡沫钻井流体的抑制剂选择提供了一种思路。

用丛式井开发油田的方案设计

本文讨论了用丛式井技术开发一个油田(或区块)的过程中,钻井、地面建设、油气集输等9项费用对油田建设总投资的影响。通过分析,建立了以油田建设总投资最小为目标函数的规划模型,并根据钻井工程中1个丛式井平台控制一定面积的井位这一具体情况,提出了求解这一规划问题的方法。通过对辽河油田杜48区块平台规划的验算,证明了这种规划方法可为决策提供依据。

新型径向钻井技术

新型径向钻井技术可为低渗透、稠油、老油田和边际油气提供一种经济高效地开采途径。与早期径向钻井技术相比,新型径向钻井技术无须套管锻铣和扩眼,提高了施工作业效率,该技术可在?177.8mm套管内完成从垂直转向水平,钻出直径50mm,长度达100m的水平井段,作业井垂深达到了3592.5m.。介绍了新型径向钻井技术的原理、工艺和设备,分析了径向钻井技术在低渗透井、低产井、稠油井和二次开发井中的应用效果,并针对该技术现场应用出现的问题及其发展趋势提出了一些建议。

含硫天然气气侵方式研究

随着国内油气藏勘探开发的不断深入,高含硫油气藏的安全钻井问题日益突出。气侵是含硫气井钻进过程中最常发生的现象之一,与钻井安全息息相关。从含硫天然气井钻井过程中气体侵入方式入手,将气侵方式进行分类,分别探讨了各种侵入的机理、发生工况及其相互联系,并提出直接侵入方式下含硫天然气侵从定性研究到定量化研究的思路和方法,指出了该领域研究的重点和难点,为早日实现现场施工中气侵量的预测及采取相应的井控措施提供了依据。

基于物联网的钻井远程支持系统应用现状及发展方向

基于物联网的钻井远程支持系统是集钻前工程方案优化、实时施工优化到钻后效果评估一体化的专家协同作业平台。基于复杂结构井风险控制和降本增效的需求,以及随钻测量、信息采集、网络通信和应用软件技术的快速进步,推进了钻井远程支持系统快速发展。分析钻井远程支持系统在国外最佳实践及核心要素,其中数据是钻井远程支持系统运行的基础、科学决策的依据,专业软件是系统服务的关键手段,专家团队是系统运行的核心。介绍了中国石油集团工程技术远程支持系统的部署与建设情况,工程技术服务与支持正在由传统的专家频繁跑井支持方式向远程专家会诊实时决策支持方式转变,施工作业决策由以个人经验为主向专家会诊与技术知识库支撑相结合的方式转变。随着高性能图形工作站、物联网、大数据、云计算等技术的快速发展,钻井远程支持系统将朝着"全面感知、自动操控、预测趋势、优化决策"方向持续发展,具体体现在沉浸式数字化仿真、自动化钻井、在线预警及诊断、地质工程一体化等方面。

龙岗地区复杂压力层系下非常规井身结构设计与应用

在龙岗地区的油气勘探开发过程中,传统的5层井身结构设计无法安全应对三高(高温、高压、高含硫化氢)、多压力层系和压力不确定性强等地质风险。以地层情况和相关压力信息为依据,结合现场实际,对油管、生产套管和完井管柱的设计,地层压力体系和必封点的分析,6层套管层次的优化以及小间隙下抽吸压力和激动压力的校核等问题进行了深入的研究,并据此设计了龙岗西部超深井和复杂压力层系下的非常规井身结构方案。从2008年至今,该方案先后在龙岗61井、龙岗62井、龙岗63井和龙岗68井成功实施,从而进一步提高了龙岗地区在钻完井过程中对地质风险的预防和控制能力。非常规井身结构设计适应了超深井以及复杂多压力层系下三高气井的生产要求,为四川盆地油气勘探提供了可靠的钻井安全保障,在川渝等复杂地区的勘探开发中将会得到进一步推广和应用。

用价值工程法优选钻机

把现代管理技术同钻井技术相结合,提出又一种选择钻机的方法,即价值工程法。用此法计算出各型钻机功能价值系数之后,通过比较它们的大小来优选钻机。

抗高温无固相钻井液研究

4000m埋深碳酸盐岩储层温度高达150℃以上,普通无固相钻井液无法满足抗温需要。室内通过对比动塑比及抗温极限优选出增黏剂VP和XC,并通过热重分析及滤失实验优选出降失水剂CMJ、SMP-2等处理剂;通过反复对比实验优选出抗高温的无固相钻井液,配方为（1%~饱和）甲酸钠＋3%CMJ＋2%RHJ（润滑剂）＋0.2%XC＋0.3%VP＋3%SMP-2。该体系抗温达200℃,抗钻屑污染20%,抗盐20%,抗钙5%,极压润滑系数0.098,渗透率恢复值90%。实验结果表明该体系不仅能够满足高温深井钻井要求,还能实现对裂缝性碳酸盐岩储层的良好保护。

碳酸盐岩油气藏气侵早期识别技术

针对海相碳酸盐岩油气藏钻井过程中钻遇裂缝孔洞发育储层时,井筒流体与地层流体置换效应形成的复杂流动造成的气侵识别困难,从钻井过程中气体侵入方式研究入手,探讨了各种气侵方式的侵入机理、发生工况及其相互联系,提出了直接侵入方式下含硫天然气侵从定性研究到定量化研究的思路和方法,研究了气体沿井筒的运移、膨胀规律,即气体在上升过程中越接近井口气体膨胀越剧烈。在此基础上,通过对气侵发生时的井筒环空气液两相流动井底压力变化特征进行模拟,揭示了气侵初期在深井小井眼段井底压力会出现小幅上升后下降的变化规律,提出了以井下实时环空压力随钻测量仪器监测井底压力变化对比正常趋势线来识别和预警气侵的方法。利用该方法,可以在气侵第一时间实现预警,为碳酸盐岩复杂油气井安全钻井提供了有效保障。

滑动钻进中顶驱扭摆减阻控制技术研究

国内顶驱扭摆减阻技术尚不成熟,作业过程中设置的扭矩极限和扭转角度仍然依靠经验获取,与井下实际情况有误差,导致顶驱扭摆作业不能在安全的范围内发挥最佳效果。为此,建立了一种适用于扭摆减阻工艺的摩阻扭矩计算模型,并在此基础上开发出一套摩阻扭矩分析软件,制定了闭环扭摆减阻工艺实施流程。将软件应用于L26-1井和D202井,软件计算结果与实际测试结果误差较小,均在10%以内,符合现场实际钻井作业要求。研究的顶驱扭摆减阻控制技术能够安全高效地指导扭摆减阻作业,可有效解决滑动钻进过程中的托压问题。

水平井岩屑清除工具设计及结构优化研究

岩屑清除工具不仅能够防止岩屑床的形成,而且对形成的岩屑床能够及时破坏和清除。为实现岩屑床的高效破坏和清除,设计了3种不同结构的岩屑清除工具,利用CFD软件对3种工具周围的流场进行了仿真模拟,从速度场、压力场和液流运动轨迹对数值模拟结果进行分析,并对3种工具的岩屑清除效果进行对比。分析结果表明,直棱形、反螺旋V形和正螺旋V形3种叶片结构对周围钻井液均有不同程度的加速作用,直棱形叶片切向加速效果最明显,反螺旋V形叶片轴向加速效果最明显,周围钻井液的轴向速度分布不规则,湍流效果好,且波及范围广;反螺旋V形叶片结构在旋转过程中会导致周围流体产生旋流,增加了流体的湍流强度,有利于岩屑的携带和清除。所得结论为水平井岩屑清除工具的研制和应用提供了理论支持。

深井超深井钻完井技术现状、挑战和“十三五”发展方向

"十二五"期间,为解决塔里木、四川等盆地超深油气藏勘探开发所遇到的深井超深井钻完井难题,中石油研制了一批具有自主知识产权的重大装备、工具、仪器、工作液等,包括:①8 000 m钻机、四单根立柱超深井钻机、5 000/7 000 m钻机管柱自动化处理装置、精细控压钻井技术与装备、双燃料/高可靠性钻机动力机组、气体/欠平衡钻井装备等6项深井超深井核心装备;②自动垂直钻井工具、涡轮钻具、高效PDC钻头、系列复合钻头、水力脉冲提速工具、钻井井下安全监控系统、顶驱下套管装置等7项核心工具;③高温高密度水基钻井液、油基钻井液、高温大温差固井水泥浆、韧性水泥浆体系等4项钻井液和水泥浆体系。研究认为,"十三五"期间深井超深井钻完井所面临的挑战包括:深井超深井高温、高压、窄密度窗口、井筒完整性等,以及降本增效的巨大压力,亟待在深井超深井高效运移钻机、高效破岩钻头和辅助工具、井筒完整性、井下宽带信息传输技术等方面开展攻关并力争取得技术突破。结论认为:上述研究和试验成果有力地提升了中石油超深井钻完井的能力和水平,将对中石油油气勘探开发业务起到重要的支撑作用。

深水钻井早期井涌检测方法及其未来趋势

深水钻井技术是制约深海油气勘探开发的主要因素之一。深水钻井具有高风险,高投资,高回报等特点,深水井控是深水钻井的一个难点,如何有效地预测发现井涌是深水井控的关键。分析了各种常用的井涌检测方法并结合深水钻井的特殊工况,指出常用的井涌检测方法无法满足深水井控的要求,最后介绍了一种使用LWD、PWD监测井涌的井涌早期监测方法,使用PWD实时监测井底的压力变化情况,并对水力模型进行修正,同时建立井底压力正常趋势线;使用LWD实时测量地层参数,利用浅侧向电阻率随钻测量等工具监测钻井液性能变化,可以有效地实现流体侵入早期监测。

旋转导向钻具组合力学分析

旋转导向系统代表了当今定向钻井的先进水平,是井眼轨道控制技术的发展方向.为了解决旋转导向钻井轨道控制问题,进行了旋转导向钻具组合(rotary steering bottom hole assembly,RS-BHA)力学分析.应用纵横弯曲法建立了典型的柔性RS-BHA三维力学分析模型,得到了钻头侧向力和导向参数间的相互关系,进而根据极限曲率法可预测旋转导向工具的造斜能力,并计算设计井眼轨道需要的导向参数.通过力学分析,可以优化RS-BHA,了解井眼轨道控制规律,为旋转导向工具设计和定向钻井自动控制提供理论依据.

国际石油工程技术发展态势及应对策略

油价波动改变不了石油工程技术向着提速、提效、安全、环保方向发展的势头。2014年围绕深层深水、非常规油气安全高效钻完井,有关钻头、随钻测控、随钻地质导向、钻井液完井液、储层改造和流体测试等的创新技术不断涌现,工程技术创新发展的活力为石油公司提供了更加有效的工程技术问题的解决方案。随着地质条件的日益复杂和新材料、信息技术等的发展,自动化、智能化和环境友好将在未来工程技术中得到更好的体现,跨行业技术融合将进一步推动石油工程技术的变革。中国石油工程技术发展机遇与挑战并存。在发展战略选择上应以国家勘探开发总体目标和石油公司发展战略目标为核心,围绕勘探开发重点领域中的关键瓶颈和难题,加强核心装备研发与制造,培育占领技术制高点的战略性技术,提高油气勘探开发工程技术的保障能力和国际竞争力。