油气上窜速度相对时间法计算公式修正

为提高油气上窜速度计算的科学性和准确性,解决迟到时间法等计算结果不准甚至为负值的问题,曾研究提出了计算结果更为准确的相对时间法。但目前钻井中已广泛使用钻具止回阀,下钻过程中井内钻井液全部从环形空间上返而不进入钻具内部,导致相对时间法的计算结果不再准确。为适应新的钻井工艺,须对相对时间法的计算模型和计算公式进行修正。为此,增加了下钻深度过油气层底部的计算公式,提供了3种井身结构、12种下入深度情形的新的系列计算公式。应用实例分析表明,修正后计算公式的可靠性和适用性得到了进一步提高。

多功能环空带压地面诊断方法及装置研究

为突破国外技术封锁,解决国内技术功能较少的缺点,克服现有装置体积大、质量重、搬运不方便的问题,提出了一种多功能环空带压地面诊断方法,设计了一套模块化设计方案和集成组合方案,并研制出了便携式实物装置系统。该系统包括气液分离及固相过滤模块、温压及流量监测模块、气相参数监测模块、液相参数监测模块及液面高度监测模块,可形成不同功能的集成组合方案,结合数据无线传输技术和配套分析软件,具备环空带压原因分析、漏点位置计算、泄漏程度评估及风险程度判断等多种诊断分析功能。现场测试结果显示,案例井环空压力增加的原因是水泥环胶结存在一定缺陷,漏点深度为3120 m左右,泄漏速率0.012 m^(3)/min。系统测得结果与实际情况吻合,验证了诊断方法的合理性和装置的可靠性。

X井精准治理技术研究与应用

我国东部老油田套返问题日渐凸显,常规手段无法彻底治理。文中以大庆油田某采油厂X井为例,详细分析了该井基本情况及前期治理存在的问题,基于无源磁导向技术,形成了“3+1”多级治理思路。针对X井井深浅、地下压力层系复杂等问题,提出了优化磁测距精度和优化挤注压力的精准治理对策。现场实施完整的技术方案,即无源磁导向技术配合挤注水泥、射孔等技术手段,给X井重造一个完整的圈闭,封堵泄漏点。工程历经40 d,累计进行无源磁导向测量9次,两井之间的距离从首次测量的10.98 m缩短至0.16 m,分级挤注封堵后预留治理井作为观察通道。研究表明,200 d后X井再无新的油气水溢出,节约预期投资一半以上,解决了困扰采油厂多年的环保难题,为东部老油田的老井治理提供了可靠思路。

气体钻井返出气体检测方法研究

气体钻井技术具有提速增效、保护储层的良好效果,应用前景广阔。但在钻进过程中,若不能及时发现储层已被揭开并调整钻井工艺,就很可能因大量地层气体溢出及地层高压突然释放而导致井壁失稳、气体燃爆等井下复杂情况,也不利于储层的发现和评价;同时地层可燃有毒气体泄漏会引起地面人员及装备等安全事故,增加气体钻井风险。这就要求气体钻井必须建立一套新的气测体系,这一体系须响应快、灵敏度高,能适应气体钻井高钻速、高注入量、低迟到时间等应用条件,为气体钻井安全提供保障。为此,分析了实施气体钻井排砂管线返出气体在线检测的意义、目前气体钻井气测存在的问题,以及目前工业应用中多种常用气体检测方法的适用范围及响应特征,结合气体钻井现场应用条件,提出了改进方向,对完善气体钻井返出气体检测技术具有一定的指导作用。

油气井密闭环空压力调控技术研究现状与展望

热膨胀引起的密闭环空压力严重危害油气井井筒完整性。为实现密闭环空压力的高效调控,分析了密闭环空压力的危害,基于不同的作用机制对调控技术措施进行了分类,调研了相关技术措施的应用条件和关键参数,并对比了不同技术措施的关键技术、施工难度、可靠性和成本。研究表明:密闭环空压力会导致套管挤毁,降低管柱稳定性,并加快套管腐蚀速率,破坏水泥环和封隔器的密封完整性;密闭环空压力的调控主要是通过控制环空温度、释放膨胀液体、容纳环空热膨胀液体和增加环空液体压缩性来实现,按照调控时机可分为主动和被动两类;密闭环空压力调控技术应建立调控措施优选系统,提高预测精度,并分析环空带压条件下的井筒完整性,根据单井条件和地层性质采取相关措施。本文研究成果可为密闭环空压力调控技术的优选及关键参数设计提供参考。

基于Matlab/Simulink模糊工具箱的井眼轨迹模糊控制仿真

针对井下复杂环境和井下影响因素的不确定性,采用模糊控制理论对井下过程控制问题进行了分析,并结合钻井工程问题,设计了井下模糊控制器。用Matlab/Simulink模糊工具箱选择及确定系统的输入、输出模糊变量的隶属度函数,对井眼轨迹控制的可视化进行了动态仿真,从而得到了系统输入、输出控制变化曲线,实现了对井眼轨迹的有效控制。

基于多普勒测量技术的深水隔水管气侵早期监测研究

为减少深水钻井中的井喷及井喷爆炸事故,及时发现溢流,通过分析深水钻井中井筒侵入气的分布规律,利用非接触式超声波多普勒测量系统对深水隔水管气侵进行了研究。在连续相为水基钻井液的情况下,通过改变钻井液流速和含气率,分析了超声波多普勒信号的变化特征。通过处理实时采集的不同含气率下的测量信号电压并进行平均,得到了超声波多普勒测量信号随含气率的变化曲线,测量含量随含气率增大呈上升趋势:在含气率小于1%时,超声波多普勒测量信号概率分布和不含气情况下概率分布的中心线之间的信号差小于55mV;在含气率达到3%后,与不含气情况下概率分布中心线间的差变为200mV,且随着含气率上升有进一步增大的趋势。试验研究表明,用非接触超声波多普勒测量方式研究深水隔水管中的含气情况,能及时发现地层气体侵入隔水管,为井控赢得时间。

碳酸盐岩地层异常压力随钻监测关键问题探讨——以川东北飞仙关组和长兴组地层为例

在碳酸盐岩地层应用欠压实原理,会使异常压力随钻监测成为威胁钻井安全的一道难题。为了解决该类地层异常高压随钻监测理论、异常高压识别、监测模型选择等关键问题,以川东北飞仙关组和长兴组地层实测压力的纵深分布特征为基础,通过与东营凹陷碎屑岩地层压力分布特征对比,指出基于上覆压力梯度的地层压力随钻监测方法并不适用于碳酸盐岩地层。在理论探讨的基础上,从岩石成分及应力敏感性角度,解释了硫酸盐热化学还原反应和构造挤压是造成高压地层与常压地层识别标志差异的主要原因。孔隙型碳酸盐岩地层和裂缝性碳酸盐岩地层的压力演化历程不同,其监测模型也不同,为此对压力监测模型中的孔隙与裂缝识别、气层和水层识别给出了具体的区分方法。上述几个关键问题的探讨,有助于提高对碳酸盐岩地层异常压力的认识与预测监测水平。

油管泄漏地面检测系统设计与开发

油管泄漏检测技术对于提高海上生产井的安全保障技术水平具有十分重要的意义。在分析研究油管泄漏检测试验装置原理的基础上,设计了一套完整的油管泄漏地面检测系统,该系统由油管泄漏模拟系统和基于虚拟器的数据采集系统组成。现场试验分析表明,本文设计的油管泄漏检测系统能够准确地检测出泄漏,并对泄漏位置进行定位,可应用于现场实践,具有较好的应用推广价值。

深水高温高压油气生产致井口抬升预测研究

深水高温高压井油气开发过程中,由于油气流将井底热量携带至井口,容易出现井口抬升现象,可能导致井口装置密封失效,存在较大的安全隐患。为提高深水油气田开发井全寿命周期的完整性,针对深水高温高压井油气开采阶段,建立了深水高温高压油气开发井筒温压场及井口抬升高度计算模型,并基于自主研制的高温高压油气开发井口抬升模拟实验装置,开展了不同工况条件下的井口抬升模拟实验研究。研究结果表明:井筒温度升高及其引发的圈闭压力是造成井口抬升的两大主要因素;本文建立的模型计算结果与实验数据相对误差小于10%,可用于预测不同工况条件下的井口抬升高度。本文研究结果对于优化固井及地面管线设计、提高深水高温高压井井口完整性具有较好的指导意义。

钻井风险评价系统DrillRisk的研发与应用

钻井风险控制是提高钻井综合效率、确保施工安全和实现降本增效的关键环节,但目前国内研发的钻井实时风险监测系统缺乏钻前潜在风险预测及钻后风险跟踪评价的能力。基于钻井风险发生机理,采用地质因素和工程因素相耦合的方法,建立了钻井潜在风险可能性及严重度量化评价模型,基于钻井风险发生时的征兆规律建立了风险监测预警模型,同时融合钻井风险案例知识库,研发了钻井风险评价系统DrillRisk,构建了"钻前—钻中—钻后"的闭环评价体系。利用5口井的历史数据进行了模拟应用和模型改进优化,并在10余口井进行了现场应用,结果表明,在地质资料较为全面准确的条件下,常见风险的发现率达到86%,对高级别风险的防控起到了重要作用。钻井风险评价系统DrillRisk为区块钻井方案持续优化和最终实现"无风险"钻井目标提供了可行的技术手段。

滇黔桂楚雄地区高陡构造防斜打快技术难点及对策

滇黔桂地区属于南方海相地层 ,地层倾角大 ,岩石硬度级别高 ,研磨性极强 ,井身质量控制和提高钻井速度是钻井施工的一道难题。文中从该地区防斜打快的难点分析以及现有防斜打快技术的总结 ,针对乌龙 1井的具体地质特点 ,采取了一套合理的技术对策 ,在控制井斜 ,提高钻井速度方面取得了显著的效果。

防斜打快技术在胜利油田深井钻井中的应用

针对胜利油田渤南、车西、大北等区块断层复杂,地层倾角大,特别容易井斜的特点,利用带偏轴接头的小钟摆防斜钻具组合和柔性钟摆钻具组合,分别采用轻压吊打纠斜、加压钻进防斜两种模式防斜,并用机械式无线随钻测斜仪随钻监测井斜,根据井斜变化随时调整钻井参数,形成一套适合该区块的防斜打快配套技术,现场实施应用后,钻井速度大幅度提高,效果很好。

深层油气井井筒完整性检测方法

为解决深层油气井井筒“完整性失效部位不唯一、失效形式多样化”、定位识别难度大的问题,基于现有检测方法,集成优化相关设备和工艺,形成了以“声波+电磁”特征为核心的深层油气井井筒完整性检测方法,能够准确定位并识别油管泄漏、丝扣渗漏、套管泄漏、套后水泥环窜流、液面下泄漏和多重泄漏。采用该方法检测了试验井的井筒完整性,成功确定了生产管柱两泄漏点的位置和泄漏类型。研究和现场试验结果表明,研究形成的检测方法可准确识别深油气井井筒完整性失效类型和确定失效位置,可为深层油气井建井、修井和井筒完整性管理提供技术支撑。

基于球面波传播理论的钻头趋近邻井防碰预测模型

为实现丛式井地面防碰监测预警系统有效预测正钻井与邻井间距离的功能,建立了钻头趋近邻井防碰预测模型。该模型依据弹性波的球面扩散和衰减吸收理论,通过分析实测数据的幅值衰减规律而建立。利用该模型,通过地面实时监测、分析、计算风险邻井套管的振动信号特征,可求取钻头与邻井套管的距离,识别钻头碰撞邻井井筒的可能性并及时预警。根据渤海某油田的防碰监测数据,用所建模型计算出了监测井段钻头与邻井套管的距离;对比测井数据计算的井眼扫描距离和模型计算结果发现,利用该预测模型求解的钻头与邻井间的距离与测井数据得到的井间距离有明确的对应关系,表明所建模型可以作为丛式井地面防碰监测预警系统预测井间距离的一种计算方式。

莺琼盆地高温高压钻井工程风险定量评价方法

南海莺琼盆地具有温度高、压力高、压力台阶多、安全密度窗口窄等地质特性,钻井施工过程中工程风险事件发生概率较高、处理难度大,严重制约了高效、安全钻井。传统钻井工程风险评价结果多为定性或半定量,无法满足南海莺琼盆地高风险钻井施工作业的安全要求。本文建立了一套钻井工程风险定量评价方法,首先对地层压力和钻井液当量循环密度(ECD)的不确定性进行了分析,得到了地层压力和ECD的概率分布;在此基础上,基于广义应力与强度干涉可靠度理论推导了风险评价模型。莺琼盆地高温高压探井实例分析结果表明,本文提出的钻井工程风险评价模型计算得到的钻井风险概率结果与现场实际发生风险相吻合,可为该地区高温高压探井钻井安全作业提供指导。

基于案例推理的井漏风险预警方法

常规智能井漏预警方法存在知识获取成本高、处理规则复杂及系统自我进化难等问题,因此预警效果不理想。案例推理在解决信息不完备、经验丰富、内部机理认识尚不完全清楚等方面的问题时,具有很强优势。为了辅助或代替工程师长时间监测和分析特征参数的异常,避免或降低漏报和误报,文中提出了基于案例推理的井漏风险智能预警方法。该方法主要包括预警案例表示、案例检索及案例学习3部分。预警流程:首先把井漏的特征参数的实时数据流表示成新案例,其次调用预警方法实现函数检索相似案例,最后利用检索结果的评价标准及相似案例的相关信息进行井漏风险智能预警。四川盆地的10个井漏案例的实验结果表明:该方法能够提前进行井漏风险预警,不受地质、钻井操作及主观性等因素的影响,其适用范围更广,智能性更强,具有重要的现场指导意义。

基于贝叶斯网络的深水探井井筒完整性失效风险评估

探井转开发井是降低深水油气开发成本的重要途径,然而探井的井筒完整性失效是深水探井转开发井工艺中的主要风险,为有效评估探井井筒完整性风险,建立了深水探井井筒完整性风险评估模型。利用故障树分析法将探井井筒分为井口失稳、套管管柱失效、水泥环失效、水泥塞失效、裸眼完井段失稳、人工作业管理风险等6个风险屏障单元,并确定了各个单元的主要风险因素;利用Noisy-OR gate模型和历史数据,确定了贝叶斯网络的条件概率;最后利用贝叶斯网络计算得到的失效概率与层次分析法相结合,定量确定了各风险因素的权重,并通过风险矩阵法评估了风险因素发生的可能性与严重程度,实现了对井筒完整性风险等级的划分。实例分析结果表明,本文所建立的风险评估模型实现了对探井井筒各风险因素及井筒完整性失效的定量判断,有助于降低深水探井转开发井的事故风险,可为现场井筒完整性管理提供一定的理论指导。

极地钻井关键设备橡胶密封材料的优选

极地的低温环境会使橡胶逐渐变硬甚至玻璃化从而丧失原有的弹性,易导致钻井泵、防喷器等关键钻井设备出现密封失效问题,影响正常生产并带来安全隐患。因此,需要对极地钻井关键设备所用橡胶密封材料进行优选。按照国家标准GB/T 528-2009和GB/T 7759.2-2014,在20~–50℃温度环境下对橡胶材料进行了单轴拉伸和压缩永久变形试验,将试验数据与多种常见超弹性本构模型进行拟合得到了模型参数,分析了这些本构模型在低温条件下的适用性;利用有限元分析软件ABAQUS,模拟分析了–45℃温度下处于工作状态的O形橡胶密封圈的密封性能,找出了设备在低温条件下容易发生密封失效的位置。分析认为,在低温、小变形条件下,Polynomial(N=2)模型和Ogden(N=3)模型能更准确地描述橡胶的力学性能;硅橡胶、气相胶、丁腈橡胶在极地环境(–45℃)下依然保持优越的密封性能,可以作为极地钻井关键设备用橡胶密封材料。低温下超弹性本构模型的分析和橡胶密封材料的优选,可为我国后续极地钻井提供理论指导与支持。

基于事故树的石油钻井卡钻事故原因分析

钻井卡钻事故是石油天然气勘探开发过程中较为严重的钻井事故之一,事故危害性大。利用事故树分析法对导致钻井卡钻事故发生的各基本事件进行分析,可求出各基本事件的概率重要度系数,从而对概率重要度进行比较。通过分析比较,认为接单根时间过长、起下钻速度过快、未安装定位滑轮就直接下放测斜仪器、未采用扶正器使钻具居中、设备检修不及时、测斜时风险意识淡薄等是造成卡钻最主要的影响因素。针对引发卡钻事故的主要原因,应加强对其采取控制措施,预防卡钻事故的发生。