CML双梯度钻井井筒温压场与泥浆帽优化

可控泥浆液面(CML)双梯度钻井作为一种应用于深水环境的控压钻井新方法,掌握其井筒流动规律对于控压钻井工艺设计具有重要意义,目前在该方面缺乏系统性的研究。为了探究CML双梯度钻井瞬态井筒温度与压力的分布规律,同时对窄压力窗口条件下的泥浆帽高度进行优化设计,根据CML双梯度钻井的工艺特点与钻井液循环流动特征,建立了井筒温度场和压力场物理模型以及瞬态井筒温压耦合场数学模型,利用有限差分和循环迭代方法对模型进行离散和求解。结果表明,钻井液循环过程中井筒内存在6个不同的传热区域,泥浆帽段环空内钻井液不参与对流换热,返回管线内的钻井液温度分布与海水温度分布相似;水下泵出口压力等于泥浆帽静液柱压力与泵压之和,随着泥浆帽高度增大,水下泵的泵压呈递减趋势;在给定压力窗口条件下,获得了钻井循环和停泵时的最优泥浆帽高度。该研究可以为CML双梯度钻井技术的理论研究与控压钻井工艺设计提供一定的参考。

控压钻井泥浆帽设计方法研究

控压钻井可以较为精确地控制整个井筒环空压力剖面,能有效解决钻井过程中出现的井涌、井漏、井塌、卡钻等多种井下故障,但在起钻之后不能仅靠调整井口回压平衡地层压力,需要注入高密度泥浆帽。为满足控压钻井起钻泥浆帽注入过程中井底压力恒定,必须设计出合理的泥浆帽密度和高度。为此,基于起下钻过程中的井筒压力控制原理和控压钻井起下钻工艺,建立了控压钻井泥浆帽密度和高度的计算模型,提出了一种维持控压钻井起钻过程井底压力恒定的泥浆帽密度和高度的设计方法,并以塔里木油田某井为例评价分析了泥浆帽密度和高度对井口回压控制的影响,并指出设计泥浆帽密度和高度时应综合考虑各种因素,在泥浆帽注入和驱替过程中实时控制井口压力,以维持井底压力恒定。

控制泥浆帽钻井泥浆帽高度影响因素分析

在控制泥浆帽钻井过程中,主要通过泥浆泵调节泥浆帽的高度实现对井底压力的控制。以多相流理论和控制泥浆帽钻井基本原理为基础,建立了环空多相流计算模型,并利用有限差分法对模型进行了求解。通过仿真算例,讨论了气侵时间、排量、钻井液密度、初始井底压差、气相渗透率、井深、钻井液黏度等对泥浆帽高度的影响规律,结果表明:气侵时间越长、排量越小、钻井液密度越小、初始压差越大、气相渗透率越大、钻井液黏度越小,需要调整的泥浆帽高度越大;在其他条件相同的情况下,井越深,泥浆帽高度的峰值出现得越晚。研究结果为控制泥浆帽钻井过程中泥浆帽高度的合理调节提供依据。

泥浆帽控压钻井裂缝漏失规律

泥浆帽控压钻井是针对严重漏失地层的一种前沿钻井工艺,漏失压力的确定是泥浆帽钻井参数设计的关键。由于裂缝边界条件的复杂性,漏失压力预测目前还没有可靠的方法。通过对不同形式组合缝以及弯曲缝的数值模拟,分析漏失压差和裂缝参数对漏失量的影响规律。研究表明:不同形式裂缝可通过等效裂缝开度进行描述,漏失量与裂缝开度之间基本满足立方定律,但随着串联缝漏失速度的增大和弯曲缝弯曲度的增加误差增大,因此在一定范围内可根据立方定律对漏失压力进行预测。为泥浆帽钻井漏失压力的预测和参数设计提供了理论依据。

国外控制压力钻井工艺技术

控制压力钻井(Managed pressure drilling)是一项先进钻井工艺,通过对井底压力的有效控制,可以解决孔隙压力和破裂压力窗口较窄地层钻进中的诸多钻井复杂情况。文章主要介绍了控制压力钻井定义、与欠平衡钻井的区别、不同控制压力钻井工艺,包括井底压力恒定的控压钻井、带压泥浆帽控压钻井和双梯度控压钻井以及国外该项技术的应用实例。

泥浆帽钻井关键技术研究

泥浆帽钻井技术是针对恶性漏失地层最有效的钻井工艺技术,文章结合泥浆帽钻井工艺技术特点,通过深入地研究地层漏失特性,并结合牺牲液携岩规律,得出了牺牲液合理的正注区间计算方法;根据油气在地层及环空中的运移特性,建立了泥浆帽合理注入周期和注入量计算模型。并根据泥浆帽钻井技术的特殊性,结合钻井现场实际,建立了设备连接方案。研究成果对现场施工有一定的指导意义。

控压钻井起下钻钻井液帽优化设计

合理的钻井液帽高度和密度对于维持起下钻过程中井底压力恒定至关重要。鉴于此,根据控压钻井钻井液帽工艺流程及钻井液帽设计原则,结合起下钻井筒瞬态波动压力计算模型,建立了控压钻井起下钻钻井液帽优化设计模型。以塔中某口水平井为例进行数值模拟计算,计算结果表明:随钻井液帽高度的增加,井底波动压力最大值呈线性增加;结合约束条件给出钻井液帽高度和密度的优化区间分别为1 265~1 930 m、1.34~1.48 g/cm^3,推荐采用钻井液帽优化区间的中间值(高度1 598 m,密度1.39 g/cm^3,波动压力极大值为0.84 MPa)作为现场作业参数。研究结果可为控压钻井钻井液帽作业参数的选取提供理论指导。

YD油田Y26ST井控制压力钻井技术

YD油田Y26井在钻进Kazhdumi组地层时有大量沥青和硫化氢侵入,造成井涌与井漏并存的井下复杂情况,采取多种方法处理未见效果,被迫临时弃井。Y26ST井为Y26井的侧钻井眼,基于原井眼沥青侵处理过程中获得的经验与教训,针对侧钻要求,开展了控制压力钻井技术适应性评价和控制压力钻井风险分析,并形成了Y26ST井控制压力钻井技术方案。侧钻过程中,根据实际情况,依次采用了井底恒压和加压泥浆帽2种控制压力钻井方法,有效控制了井筒内的压力分布,降低了沥青侵、油气侵和井漏等井下复杂情况对钻井工程的危害。Y26ST井顺利钻穿Kazhdumi组湿沥青层段,成功下入尾管并固井。控制压力钻井技术在Y26ST井的成功应用,为活跃沥青层长裸眼安全钻进提供了新的技术手段。

埕南断裂带913区块沙河街组三段砂砾岩体成藏条件分析

埕南断裂带埕 913区块是济阳坳陷埕南断裂带目前已发现的沙河街组三段砂砾岩体中唯一含油气区块。生、储、盖、圈闭条件的分析结果表明 ,虽然古隆起构造背景为其提供了油气汇聚指向、相对的浅埋藏所对应的良好储集性能、发育多种圈闭等成藏必要或有利条件 ,但有别于其他区块的特殊条件是该砂砾岩体之上发育有泥岩盖层或内部发育泥岩隔层。断层面封堵与否是成藏最关键的因素 ,断层面封堵的基本条件是要求砂砾岩体之上有泥岩盖层或隔层 ,具泥岩盖层或隔层的砂砾岩体与断鼻、断块圈闭匹配方可形成构造 -岩性油气藏。

深水控制泥浆帽钻井水力参数设计与计算

深水控制泥浆帽钻井技术可以应对严重漏失地层和高压、高含硫地层的钻井问题,但钻井水力参数的设计与计算较为困难。为此,结合深水钻井工艺流程,建立了深水控制泥浆帽钻井井底压力计算模型,给出了深水钻井不同工况下的钻井液密度确定准则和钻井液当量循环密度计算方法,并基于井筒内循环压耗分析得到了水面泵和水下泵的泵压计算方法;针对严重漏失地层和高压、高含硫地层的井筒压力分布特点,给出了该工况下的泥浆帽高度计算方法;结合井眼清洁准则和漏失量与漏失压差的关系,给出了牺牲流体排量计算方法,并以此为基础提出了深水控制泥浆帽钻井水力参数设计流程。以一口深水井为例,对控制泥浆帽钻井水力参数进行了算例分析,结果表明:泥浆帽高度主要由井底压力的大小决定,钻井液密度与排量的大小可对其产生一定影响,所以通过调节泥浆帽高度可以控制井筒压力。

济阳坳陷古近系－新近系泥质岩盖层及其与油气的关系

为了加强对盖层的研究,在泥质岩盖层演化的基础上,综合考虑裂缝和断层对盖层的改造程度,分析不同类型泥质岩盖层对油气富集程度的影响。根据埋深与压实程度、裂缝和断裂对泥质岩盖层封闭性的影响,将济阳坳陷古近系—新近系泥质岩盖层分为孔隙性盖层、缝改盖层和断改盖层3个大类,7个亚类。不同类型泥质岩盖层封闭性不同,孔隙性盖层整体较好,缝改盖层局部遭受破坏,断改盖层差中有好。通过对泥质岩盖层与济阳坳陷古近系—新近系已探明油气藏关系的分析认为,济阳坳陷古近系—新近系油气藏主要位于缝改盖层、断改盖层与缝改盖层转换带、断改盖层与孔隙性盖层转换带、缝改盖层与孔隙性盖层转换带中。济阳坳陷油气富集主要受控于泥质岩盖层的不同叠置组合类型,储层下方或下倾方向盖层的破坏以及储层上方或上倾方向盖层的相对有效封盖(封闭性应好于储层下方或下倾方向)是控制油气富集的重要因素。

港珠澳大桥埋置式承台基坑冲淤试验研究

依托港珠澳大桥埋置式承台足尺模型工艺试验项目,采用理论计算分析与原位试验监测相结合的办法对埋置式承台基坑超挖深度进行研究。理论计算分析采用海港水文规范经验公式进行估算,原位试验采用单波束测深仪定期和不定期对试验基坑开挖后水下地形进行测量,在此基础上,提出适宜的承台基坑超挖深度,为港珠澳大桥主体工程建设关键施工参数的确定提供依据。

控压钻井技术在漏涌同存地层的应用

为了解决某油田活跃沥青层造成钻井复杂情况的难题,在A井、C井分别应用了恒定井底压力控压钻井技术和加压泥浆帽控压钻井技术,对控压钻进、控压接立柱时的回压施加方式和井底压力变化、加压泥浆帽钻进的施工工艺进行了介绍。通过对施工工艺的描述,分析了气侵对钻井液密度和井底压力的影响,对加压泥浆帽施工过程中的参数变化、现象进行了分析和判断;根据施工参数分析和温度测井结果解释,分析了漏失层层位;结合地质研究成果和沥青层地层压力测试数据,分析了沥青层的成因和沥青层压力,总结了解决沥青侵造成复杂的3种方案。这为下一步的施工提供了经验,指出了需要研究的方向。

泥浆帽理想井底压力模型研究初探

泥浆帽钻井技术是一项对付恶性漏失的实用技术,因其理论研究尚不完善且运用中还有较多的制约条件,而未能得到广泛的使用。文中重点对泥浆帽钻井过程中井底压力进行分析,以漏层处为节点,运用节点分析方法,提出井底压力平衡方程,从而提出泥浆帽高度及密度的方法,为泥浆帽钻井技术提供初步的理论参考。

窄密度窗口精细控压钻井重浆帽优化技术

在我国西部深层碳酸盐地层控压钻井中,常采用简易重浆帽作业方式,但作业过程中存在引起井底压力较大波动乃至诱发井下故障的风险。针对该问题,通过分析重浆注替期间不同阶段重浆分布的实时变化,改进了井筒压力控制方法,优化了重浆帽设计工艺：将压水眼重浆和重浆帽进行优化组合,以压水眼重浆返出井口为压力控制节点,分5段进行压力控制设计,压力控制区间为0-5 MPa,并以此调整井口实时压力控制策略,实现井筒压力波动幅度小于±0.35 MPa。塔中地区13口井的应用显示,起下钻中重浆的使用量平均减少21.5%,注替作业时间平均缩短17.7%。现场应用表明,该技术在精细控压钻井注替重浆帽过程中能更加有效地控制井筒压力波动,对精确控制井筒压力剖面、降低井控风险具有较好的应用效果。

“控压起钻+重浆帽”技术在裂缝储层中的应用与认识

针对裂缝性储层,常规重浆吊灌起钻存在较大井下压力波动,不但钻井液漏失量大,还可能诱发严重溢流。全程带压起钻方式虽然能减小起钻抽吸压力,保持井底压力平衡,但需要使用带压起下钻装置,反而增加了作业风险。“控压起钻+重浆帽”方式结合了常规重浆吊灌和全程带压起钻的优点,既可减小起钻抽汲压力,降低钻井液漏失量,还可避免因使用带压起下钻装置增加作业风险。文章简要介绍了“控压起钻+重浆帽”方式工艺流程,重点描述了重浆帽注入量、重浆帽注入井段、压水眼重浆设计。现场应用表明,“控压起钻+重浆帽”方式安全性好、效率高、成本低,是目前裂缝储层起下钻作业最安全、最有效的方式。

泥浆盖帽强钻技术在威远页岩地层的应用

钻井作业中发生漏、喷或塌时,对治理难度大、耗时长的复杂井可采用泥浆盖帽强钻,通常采用清水作强钻液,这就要求待钻井段地层必须稳定。威201-H3井已钻井段的龙潭组为区域垮塌层,而待钻的龙马溪地层为该区域易塌层,该井钻至1044.24m发生有进无出的恶性井漏、堵漏效果差,同时井漏液面下降造成严重的溢流显示。使用泥浆盖帽并采取吊灌方式保持一定液面高度、平衡漏层上部井段的气层和稳定垮塌层,进入待钻易塌层使用复合盐高分子防塌强钻液快速钻至固井井深,从而实现了安全、快速、低成本的钻井施工,泥浆盖帽强钻技术进一步扩大了使用领域,并探索出了适宜威远地区页岩气井快速处理喷、漏、塌复杂井的工艺,实现页岩气低成本钻井目标。

压力泥浆帽钻井中牺牲流体排量优化的模拟计算

压力泥浆帽钻井技术是一项解决恶性漏层中存在的又漏又喷问题的有效技术,然而该技术的理论尚不完善,仍然有制约其广泛应用的因素存在,其中牺牲流体的携岩能力不足会导致沉砂卡钻等问题出现,而影响环空井底岩屑浓度的因素主要为钻井液排量、机械钻速和岩屑直径等。就压力泥浆帽钻井技术中低密度、低黏度的"牺牲流体"携岩能力较弱展开研究,分析了岩屑在"牺牲"钻井液中的沉降速度规律以及摩阻系数,并建立了环空岩屑浓度模型和井底压力模型,利用计算机模拟计算,对实例井进行分析,以井底岩屑含量低于5%为安全标准并且尽量减小井底压力以保证钻井速度最快,优选出防止沉砂卡钻的牺牲流体排量。

利用液位探测仪在宝001-1井泥浆帽控压钻井试验

宝001-1井,设计井深4 369 m,目的层是长兴组。该井在钻至井深2 030.98 m(须家河地层)发现井漏有进无出。随后在堵漏、钻井过程中又出现垮塌卡钻、溢流的严重复杂局面。针对这种特殊的复杂情况,通过综合分析,采用液位探测仪监测井下液面变化,泥浆盖帽施工工艺控制液面高度变化,保持井筒上部泥浆帽高度和性能稳定,从而维持井眼的稳定;下部使用清水强钻循环携砂的方法成功钻至固井井深。从而实现安全、快速、低成本的钻井施工,并总结探索出一套对付川东漏、喷、塌同存的钻井工艺技术。

控制压力钻井中重浆帽的确定方法

控制压力钻井技术是一种可有效降低窄密度窗口地层钻井风险、减少非生产作业时间的钻井技术。该技术利用回压补偿装置、自动节流管汇及地面控制软件的联合工作来实现井底压力连续控制的目标。为了实现起下钻过程中的连续压力控制,通常采用带压起钻到一定井深再替入重浆帽的工艺办法。合理设计重浆的性能、体积直接关系到带压提钻的井段长度,利于整个过程压力控制的平稳,且能够适当减少劳动强度,提高钻井效率。