Consideration of green intelligent steel processes and narrow window stability control technology on steel quality

In order to promote the intelligent transformation and upgrading of the steel industry, intelligent technology features based on the current situation and challenges of the steel industry are discussed in this paper. Based on both domestic and global research, functional analysis, reasonable positioning, and process optimization of each aspect of steel making are expounded. The current state of molten steel quality and implementation under narrow window control is analyzed. A method for maintaining stability in the narrow window control technology of steel quality is proposed, controlled by factors including composition, temperature, time, cleanliness, and consumption(raw material). Important guidance is provided for the future development of a green and intelligent steel manufacturing process.

海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法

针对海上油气井窄压力窗口固井顶替效率低下的技术难题,通过轻钻井液的施加以优化浆柱结构以及施加环空回压的方法实现安全高效固井的目标。考虑停泵压胶塞环空回压值≯5 MPa、冲洗液环空紊流接触时间>10min以及注替结束井筒自压稳3个关键技术要求,合理优化固井浆柱结构,计算控压固井全过程井筒当量循环密度(ECD),使井筒ECD在安全密度窗口内,形成了海上窄压力窗口控压固井浆柱结构设计方法。以乐东10-1气田某高温高压井为例,优化设计了该井的浆柱结构,并模拟计算了控压固井全过程井筒ECD及紊流接触时间。结果表明:轻钻井液用量为14~50 m^(3)且密度在1.822~2.142 g/cm^(3)之间、冲洗液用量>13 m^(3)且密度在2.36~2.45 g/cm^(3)之间、水泥浆密度在2.4~2.51 g/cm^(3)之间,可实现冲洗液紊流接触时间>10 min且满足压稳不漏的固井要求。该设计方法可实现海上窄压力窗口井安全施工和提高固井顶替效率的要求。

海洋精细控压钻井技术现状及应用

随着勘探技术的进步,不断向深部地层钻进,溢漏同存、窄压力窗口、异常高压等问题突出,往往会发生喷漏卡塌等复杂情况,这些已成为安全高效钻探面临和急需解决的难题。针对上述突出问题,考虑国内海洋钻井相比陆上钻井在地质特征、井身结构、作业模式等方面的差异,以陆上精细控压装备结构及工艺原理为基础,攻关形成了适合海洋作业的小型化、模块化、高效化精细控压装备及配套工艺,尤其在RCD系统结构、精细控压节流管汇结构、自动节流管汇回压补偿工艺等方面作出较大的优化升级,目前海洋化的精细控压钻井技术在加大推广应用,成为解决裂缝性储层、浅部大井眼钻进中的喷漏难题的有效手段之一。现场应用表明,精细控压钻井技术不仅有利于保障钻完井井控安全、减少井下复杂,而且可以大幅度降低钻井作业成本,在高压、裂缝发育、易漏失的储层钻井中具有广泛的应用前景,有助于提高勘探开发效益。

深水钻井井筒压力预测与控制方法研究进展

深水油气资源储量丰富,勘探开发前景十分广阔。井筒压力预测与精准控制对于提高深水油气钻井成功率及施工效率至关重要。为了避免钻井过程中喷、漏、卡、塌等井下复杂情况的发生,其关键点是对井筒压力进行精确预测,进一步采取有效的压力控制措施。以井筒压力预测模型为前提、压力控制为主线,系统阐述了深水油气钻采的单相流、多相流井筒压力预测模型以及单梯度、双梯度、多梯度控压钻井方法基础研究的新进展。结合目前井筒压力预测与控制方法的研究现状,提出了控压钻井技术的重点攻关方向,如酸性气体气侵后井筒流动规律、多梯度控压钻井新方法与配套装备、智能化钻井与井控系统等。该研究成果可以为控压钻井的理论发展与工艺设计提供一定的参考。通过对比研究国内外海洋控压钻井技术的特点、核心装备、工作原理及适应性等,明确不同控压钻井技术的优势与不足之处,综合考虑中国深水区域的地质结构、施工环境与经济效益,对控压钻井技术的发展提出相关建议。

精细控压钻井技术及装备研究进展

精细控压钻井技术可使复杂地层普遍存在的井涌、漏失、坍塌、卡钻等井下复杂,特别是“溢漏同存”的窄密度窗口钻井难题得到有效解决,并提高复杂地层钻井成功率,实现安全、高效、快速钻井作业。实践证明,精细控压钻井技术越来越多地体现出常规钻井技术无法比拟的技术优势。文章介绍了精细控压钻井技术及装备的发展过程,重点介绍了笔者研究团队研发的控压钻井工况模拟装置及评价方法、精细控压钻井成套装备、集“钻、录、测”于一体的控压钻井方法以及欠平衡精细控压钻井工艺技术等核心技术,分析了精细控压钻井技术现场应用效果与适用性,提出了下步发展方向。精细控压钻井技术作为一项先进钻井技术,将是未来闭环钻井技术发展的重要基础。

南海西部窄压力窗口低渗高压地层应对方法

南海西部莺琼盆地高压低渗地层广泛发育,低渗高压地层在欠比重条件下开泵状态时可能不会有溢流,甚至关井时短时间内也没有套压,造成已经压稳地层的假象,而循环气测却比较高,单根气明显,在起钻中途发现灌浆困难出现溢流。另外高温高压井通常压力窗口窄,在低比重揭开高压低渗地层时,时常会出现提比重至没有作业窗口后还没有压稳地层的情况,继续提比重有漏失风险,起钻进行下一步作业则有井控风险。针对以上难题,本文总结了低渗地层现场摸索压力的方法,同时总结了低渗高压地层在没有完全压稳且没有窗口提比重的前提下能否起钻进行下步作业的评估方法,为类似作业提供了参考。

精细控压钻井技术在南海高温高压井的应用

控压钻井技术是采用自动适应钻井工序,来精确控制作用在井筒的环空压力的一种钻井技术,针对高温高压井窄压力窗口难题,控压钻井技术是一种有效的控制手段。结合控压钻井技术特点,重点介绍控压钻井技术在该井的应用过程及取得的良好效果,为南海类似井提供了可借鉴的经验,在片区中具有推广意义。

南海海域窄压力窗口精细化施工实践

窄窗口钻井是深水钻井的重要特点,严重制约着深水勘探开发的脚步。南海西部为中国海洋深水钻井的主战场,由于其特殊的地质条件及作业井难度,窄压力窗口已上升为本区块深水钻井的主要瓶颈之一。文章从窄窗口地层特点出发,系统分析总结国内外解决窄压力窗口钻井的技术措施,针对南海琼东南盆地地层的特殊性,结合多口自营深水井作业实践经验,总结出一套贯穿整个钻井工程的窄压力窗口精细化施工理论,同时给出现场作业井的实际案例,为深水窄压力窗口钻井提供参考依据及技术借鉴。

精细控压钻井在土库曼复兴气田中的应用与分析

土库曼复兴气田的卡洛夫-牛津阶地层压力极其敏感,地下裂缝、孔隙发育,钻井过程溢漏严重,且H_(2)S含量高,井控风险高,钻井难度大,通常难以钻达到设计钻井深。针对这一技术难题,土库曼引进精细控压钻井技术,通过实时监测钻井溢漏参数,优化调整钻井液密度与井口回压等技术措施,全过程维持对井底压力的精确平稳控制。精细控压成功助力3口续钻井以高质量、高效率完成作业,并创下该区块钻井液密度最低的记录,密度为1.28 g/cm^(3),平均单井漏失量减少87%,复杂处理耗时降低94%,平均机械钻速提升171%,并以最短钻井周期16.06天,实现产层一趟钻目标。此次应用,为土库曼裂缝性油藏的开发提供了技术借鉴与实践经验。

精细控压钻井技术在鄂尔多斯盆地海相页岩气储层的应用研究

鄂尔多斯盆地奥陶系乌拉力克组海相页岩气是长庆气田增储上产的新领域。在乌拉力克组海相页岩气储层施工中存在漏失、气侵等工程难题。为此,在LX52x井应用精细控压钻井技术,完成了1172 m水平段施工,处理复杂情况的时间缩短了0.59 h/m,机械钻速提高到4.42 m/h,日进尺提高了18.77%,增加了11.76 m/d,解决了乌拉力克组储层井漏、气侵等复杂难题,提高了开发效率,效果显著。

海上超高温高压钻井井筒温度压力场耦合研究

为研究海上超高温高压钻井井筒温度压力的变化规律,基于流体力学和传热学理论,考虑超高温高压井筒环境对钻井液密度以及钻井液流变参数的影响,建立海上超高温高压钻井井筒温度压力耦合预测模型,并利用实例井现场随钻数据进行模型验证,分析正常钻进期间井筒温度压力的变化规律。研究结果表明:对井筒温度而言,钻井液流变性变化的影响大于钻井液密度变化的影响,耦合计算温度结果要大于不耦合计算的温度值,且两者之间的温差随井深的增加越来越大;对井筒压力而言,钻井液密度变化对当量循环密度ECD(equivalent criculating density)的影响要大于流变性对ECD的影响,且耦合计算的ECD要小于不耦合计算的ECD值。该耦合模型可以提高井筒温度压力的预测与控制精度,并降低超高温高压地层窄密度窗口中的安全钻进风险,研究结果对超高温高压钻井精准的井筒温度压力预测及控制具有重要意义。

基于二维螺旋周向涡流的破碎性油气层固井新技术

固井质量直接影响油气产量,优良的顶替效率是保证固井质量的先决条件。针对破碎性窄密度窗口地层固井存在大排量顶替易漏、小排量顶替效率低的技术难题,提出了螺旋顶替提高破碎性窄密度窗口固井质量的理念,用水平集法构建了水泥浆顶替前置液的追踪顶替界面数学模型,以典型固井工况参数为例,通过数值模拟方法研究了周向速度对顶替界面、顶替效率和接触时间的影响,形成了裸眼段二维螺旋(螺旋刚性扶正器)顶替固井技术。研究结果表明:①二维螺旋顶替时,顶替界面受周向速度的影响,“凸进”现象减缓,顶替界面较稳定,水泥浆接触地层时间延长,顶替效率提高;②相对于一维轴向顶替,二维螺旋顶替在原轴向波及范围内,增加了水泥浆周向波及,有助于将不规则井段内的被顶替液“旋出”,缩小滞留区,提高水泥浆胶结环境,驱净效果明显。结论认为,该技术在伊拉克米桑油气田现场应用,固井质量优质率从40%提升到60%,二维螺旋顶替固井技术稳定顶替界面和提高井壁驱净效果,二维螺旋周向波及顶替机理为解决破碎性窄密度窗口地层固井顶替的技术难题及研发螺旋注水泥工具提供理论支撑。

磨溪—龙女寺区块高效钻井实践与启示

川中地区磨溪—龙女寺区块是地质特征复杂的古老深层碳酸盐岩气藏,地质构造复杂、纵向上多压力系统,深部地层可钻性差、研磨性强。钻井过程中,常常面临井壁易失稳、安全密度窗口窄、固井质量差、机械钻速低等技术挑战,导致作业风险大、周期长、成本高。针对上述问题,文章结合长期钻井实践、钻井工程技术难点,基于地质工程一体化的基础上,优化了井身结构,开展了复杂地层堵漏与精细控压钻井技术的研究,完善了全过程固井工艺,形成了分开次、分地层的钻井提速提效模板。通过该模板的应用,将被动钻遇复杂、解决复杂变为主动预防和控制复杂,同时应用多工艺协同强化模板,有效降低了井下复杂、提高机械钻速,显著缩短钻井周期。该技术的推广应用有利于在大型油气田钻井中化被动处理复杂为主动预防、化解井下复杂,尤其是深井超深井钻井工程中,更有使用价值。

准噶尔盆地南缘超深井天X井尾管精细控压固井技术

天X井是准噶尔盆地南缘冲断带霍玛吐背斜带安集海背斜的一口集团公司风险探井。该井六开Ф139.7 mm尾管固井地层高低压并存、裸眼段长、环空间隙小,同时目的层砂岩段孔隙发育地层油气活跃,钻进期间多次发生漏失,地层压力窗口仅有0.02 g/cm^(3),井筒压力无法动态平衡,容易出现下套管及固井期间溢流、井漏等复杂情况,固井质量无法保障。为了解决该井固井施工难题,尝试实践了精细控压固井技术,通过与精细控压装备配合,进行下套管、固井各阶段井口压力控制,保证漏点、溢点在安全密度窗口范围内,实现井筒内压力平衡的目的。该井固井采取精细控压一次上返的尾管固井工艺,制定针对性的固井技术措施,最终顺利完成了天X井固井施工,经IBC测井解释,封固段合格率为100%,降密度后喇叭口正常不窜气。该技术为南缘区块窄密度窗口井固井施工提供了宝贵的经验及借鉴意义。

河探1井超高密度钻井液技术

河探1井是中油股份公司在华北油田河套盆地临河坳陷部署的一口重点风险探井,完钻井深为6460.44 m,钻探目的为探索兴隆构造带光明背斜古近系、新近系生储盖特征及其含油气性。该井三开钻遇四套不同压力系数复杂地层,钻井液密度窗口窄,现场顺利实施了提密度压井、堵漏,控压钻进等作业,四开钻遇异常高压流体层,应用超高密度钻井液体系一次性将钻井液密度从1.80 g/cm^(3)提高至2.55 g/cm^(3),并安全实施完井作业,储备压井高密度钻井液(ρ=2.60 g/cm^(3)),达到国内应用水基钻井液采用重晶石粉加重的极限。在钻井施工过程中先后出现井塌、膏泥岩层蠕变缩径卡钻、高压盐水侵以及井漏等事故复杂,采用超高密度抗高温复合盐钻井液,现场应用随钻封堵提高地层承压能力工艺,分段完成七次承压堵漏,同时强化一级固控有效使用,应用高目筛布、优化钻井液体系配方、优选加重材料、调节膨润土含量及合理控制低密度固相含量等手段,成功解决了窄密度窗口和超高密度水基钻井液高温、高固相流变性能调整困难等技术难题,确保了压井和试油作业期间高温条件下超高密度钻井液体系具有良好的稳定性。该井创地区同期六项钻井技术指标,日产302.4 m^(3)高产工业油流,实现巴彦油田最深井勘探发现,为钻井及完井试油作业提供了技术支撑。

川西地区超深井钻井完井技术现状及攻关方向

川西地区油气资源丰富,但超深层海相碳酸盐岩地质条件复杂,钻井过程中面临纵向上压力系统多、井漏频发、井壁失稳垮塌、部分地层可钻性差、钻井风险高及钻井周期长等技术难点。通过近几年的技术攻关,研究形成了适用于川西地区的超深井钻井完井技术,主要包括超深井井身结构优化技术、钻井提速关键技术、防漏堵漏技术、高压低渗气层控压钻井技术、抗高温强封堵油基钻井液技术、超深高钢级套管开窗技术、控压平衡法固井技术和超深短尾管固井技术等,创造了多项钻井工程纪录,支撑了川西地区超深层油气资源的勘探开发。但目前仍然面临风险区域地质认识不足,恶性井漏治理难度大、部分难钻地层提速不理想和漏垮同存地层安全钻井配套技术不完善等技术难点,因此,提出下一步需在井身结构对策研究、钻井提速新技术新工艺试验、高效堵漏技术研究和地质工程一体化等方向进行技术攻关,以推动川西地区超深井钻井完井技术快速发展,实现川西地区深层油气资源的经济有效勘探开发。

页岩气窄密度窗口地层封堵承压油基钻井液技术

针对威远页岩地层,钻井液安全密度窗口窄易导致井漏的问题,筛选了柔性封堵材料、刚性封堵材料、韧性封堵材料及胶结封堵材料,形成了油基钻井液四元封堵体系。室内实验表明,柔性封堵材料吸油后膨胀倍数8.6倍,克服裂缝空间限制;韧性封堵材料在油基钻井液中分散性好,不吸油,呈卷曲状,刚度小,粒径范围1~3 mm;刚性封堵材料为一种微米级多孔矿物纤维,具备松散、质轻、多孔、吸油性和渗透性强的性质,在堵漏浆中形成网络骨架结构;胶结封堵材料胶结强度达7.2 MPa。油基钻井液四元封堵体系对孔隙、裂缝和砂床均具有优良的封堵效果,且不影响油基钻井液流变性。该页岩气窄密度封堵承压油基钻井液技术在威远页岩气水平段进行了现场应用,提高了龙马溪水平段易漏地层的承压能力,承压能力提高5~10 MPa,确保了页岩水平井窄密度窗口井段钻井安全。

蓬莱气区超深井钻井提速技术

近年来,随着我国油气资源的勘探开发向深层、超深层迈进,深井、超深井数量快速增长,但超深井钻井过程中仍面临诸多难题,亟需开展超深井复杂地层钻井技术研究。以四川盆地中部蓬莱气区为例,储层埋藏超深,地质条件复杂,纵向产层多,压力系统复杂,断层、膏盐、高压盐水发育,必封点多,井控风险高;蓬莱气区超深井钻井在钻井过程中遇到机械钻速低、故障复杂时效高、钻井周期长等问题。为此,对蓬莱气区开展钻井提速技术研究。通过对已钻井实钻数据进行分析,总结提出3个制约钻井提速的瓶颈问题,并重点介绍了针对问题形成的技术对策与初步实施效果。研究结果表明:①通过缩短大尺寸井段长度,钻井速度得到有效提高;②通过将高低压层段放入两个钻井开次,故障复杂发生率得到有效控制;③通过优选堵漏材料、扩展安全密度窗口的高效承压堵漏技术,能够解决窄安全密度窗口井段喷漏同存难题;④通过在难钻地层采用“个性化PDC钻头+螺杆”复合钻井技术、应用扭力冲击器、大尺寸钻具,难钻地层提速效果明显。结论认为,上述技术对策有效解决钻井提速难题,为蓬莱气区超深井安全快速钻井提供了有力的技术支撑,也为其他区块超深井钻井提供了技术参考。

精细控压钻井技术在土库曼斯坦阿姆河右岸的应用与认识

土库曼斯坦阿姆河右岸卡洛夫-牛津阶储层,孔洞、裂缝发育,密度窗口窄,钻井过程中漏喷频发,处理复杂时间长,井控风险高,甚至被迫提前完钻,严重影响该区块的天然气勘探开发速度。本文针对该区块进行了精细控压钻井可行性分析,分析认为卡洛夫-牛津阶储层适宜采用精细控压钻井技术解决上述难题,后期在该区块试验应用精细控压钻井技术2口井,形成了针对该区块的精细控压钻井配套方案,同比平均降低钻井液漏失量98.8%,目的层钻进时间缩短60%以上,基本实现了“一趟钻、零复杂”钻达设计井深。实践证明,精细控压钻井技术是解决深井超深井溢漏复杂地层安全、快速钻井的有效手段。

深水钻井窄密度窗口作业难点分析与对策

在深水区域进行钻井作业时,由于水深的影响,地层上覆压力低,井筒破裂压力低,钻井液密度窗口极窄,钻井作业过程中极易发生漏失,影响钻井安全和成本。基于此,以南海某气田某深水探井钻井作业为例,系统总结了深水钻井的地层特点、工程施工难点,并针对性地提出了解决深水钻井窄密度窗口问题的主要技术对策,为解决深水窄密度窗口钻井技术难点提供了有效的对策和技术。