复杂压力体系地层钻探溢流压井技术研究

我国油气勘探开发的深度不断取得突破,超深层油气已经成为重要的接续资源。但是,超深层油气钻探遇到的复杂压力体系地层多,溢流后压井难度大,漏喷险情频发。常规压井方法应用于超深复杂压力体系地层溢流压井时存在一定局限性,非常规压井方法弥补了部分常规压井方法在复杂压力体系地层溢流处理中的缺陷。通过综合分析常规与非常规压井方法在应对复杂压力体系地层溢流时的适用性,根据应用案例分析了各方法的优势和不足,结合我国西部油田压井工程实践,展示了复杂压力体系地层钻探中溢流压井的技术创新成果。其中,溢漏同存和定容体等复杂压力体系地层溢流压井技术通过不断创新及实践,取得了一定的应用效果,但其理论和技术需要进一步发展。文章在总结压井技术研究进展的基础上对下一步超深层复杂压力体系压井技术攻关方向进行了展望,对于解决超深层复杂压力体系地层溢流压井技术难题具有重要意义。

深部地层智能压井多解性分析与优化策略

开发深部地层油气资源时普遍存在地质条件复杂、钻井周期长和井筒压力控制困难等问题,采用智能压井方法结合多源实时信息反馈,可实现井筒内气液分布状态和压力变化规律的实时预测与更新,但不同修正系数组合可能得到相同的压力计算结果,导致模型存在多解性难题。为此,分析了不同历史时间节点解空间形态的演变规律,揭示了模型多解性的本质源于少量数据约束下模型训练的不完善性;并对应建立了基于实时信息序列的模型全局训练优化方法及动态随机种群训练优化方法,测试了其对于模型全局最优解的搜索能力及适用条件。测试结果表明,全局训练优化方法在压井初期能够实现精准调控,但计算耗时较长;而动态随机种群训练优化方法在压井初期与预期值略有差异,但计算耗时较少。根据可用计算资源情况选择合适的训练优化方法,可实现多源实时数据约束下模型关于井筒气液流动规律的深度学习。

基于多相流理论的救援井动态压井模拟方法研究

目前救援井动态压井模拟方法多为各类软件模拟,鲜有结合实井试验验证过其可靠性的模拟方法,且试验存在缺乏模拟模型、试验参数设计难的问题。因此,提出了一种救援井动态压井模拟方法,可用于救援井动态压井全过程模拟,也可用于救援井动态压井及试验的方案设计。该方法建立了救援井动态压井模拟模型,模型由井身结构、钻井液、地面设备等数据搭建,并嵌入了可实现模拟过程中井下安全性(套管鞋处压力、管柱受力)监测、地面泵注设备智能超压保护、模拟压井流程一体化等多项作用的功能模块,为救援井动态压井的方案设计提供模拟支持。模拟结果表明:高压井排量、高密度压井液有助于快速压井。试验结果表明:本方法模拟结果与实测数据变化趋势具有较高吻合度,整体试验过程、动态压井阶段模拟的平均相对误差均小于10%,验证了模拟方法的合理性和可靠性。该救援井动态压井的模拟方法对科学有效地进行救援井动态压井、提升救援井动态压井成功率具有重要意义。

超深井自动控制压井室内物理模拟试验及结果分析

现有超深井溢流压井技术依靠手动控制节流管汇,响应速度慢,井筒压力波动大,容易引发二次溢流、漏失等复杂情况,而自动控制压井技术可实现钻井时溢流压井作业稳定控制。为此,设计了比例–积分–微分(PID)与位移双层协同反馈的自动控制方法,开发了超深井自动控制压井系统,建立了自动控制压井物理模拟试验装置,开展了恒定目标压力、连续变化目标压力、压力突变干扰等条件下的自动控制压井试验。试验结果表明,自动控制压井系统能够在30 s左右完成节流阀开度的调节,节流压力波动范围小于0.02 MPa,与手动控制压井相比,自动控制压井系统具有良好的稳定性、准确性、反应速度和抗干扰能力。研究结果为超深井复杂地层安全压井提供了理论依据。

用于CCUS油藏压井的环境响应型暂堵剂研制与应用

目前我国CCUS技术正在各油田大规模推广应用。由于CO_(2)对井筒腐蚀十分严重,修井工作量逐年增大,亟需研发压井暂堵剂,对井筒目标层段油气进行暂堵,以有效压井,保障顺利完成修井,修井后暂堵剂自动解堵,快速恢复生产。文中提出环境响应型暂堵剂的研究思路,暂堵剂由聚丙烯酰胺(HPAM)、有机铬交联剂A、活性交联剂B、GB-01破胶剂组成,在复合交联剂作用下快速成胶,并保持3 d左右的高强度和稳定性,实现有效暂堵压井。修井完成后,暂堵剂在微量破胶剂作用下迅速实现环境响应破胶(高温、高矿化度、高CO_(2)含量),2~5 d内完全解堵,从而快速恢复生产。该暂堵剂在吉林油田某井进行了现场试验,效果较好。环境响应型暂堵剂的研究思路具有可行性,也为我国CCUS油藏压井暂堵技术的现场应用提供了参考。

超深井溢漏监测装备、压井技术进展及思考

随着勘探开发走向超深层,工程作业面临的井控风险日益突出,钻井过程中溢漏风险、压井难度增大,如何及时发现溢漏和提高压井的成功率是急需解决的现场问题。文章调研了超深井钻井溢漏监测装备、压井技术的研究进展,阐述了大排量出口流量精确监测技术、起下钻自动灌浆及溢漏监测技术、环空液面连续监测技术、循环罐体积数字化监测技术等溢漏监测井控装备的研发现状,以及压井理论、压井工艺技术在超深井的研究进展情况。分析了人工智能钻井溢漏预警系统、井下溢漏早期精确监测技术、自动及智能化压井技术等领域的未来发展趋势。总结了井下—地面的钻井全过程溢漏监测装备、基于多源数据融合的溢漏预警软件和复杂井况压井模拟系统技术发展情况,提升了溢漏监测的及时性和准确性,提高了复杂井况压井成功率,为超深井井控安全提供技术保障。

海上深层潜山长裸眼地层测试技术

为安全高效评价渤海油田深层潜山油气藏,从长裸眼段测试工艺、管柱、安全控制、压井技术等方面开展了细化研究。通过对比不同工艺优选出了“坐套测裸”+“生产测井”潜山测试工艺;引入RD试压阀与RD旁通替液阀,优化试压替液一体化测试管柱,在传统测试管柱的基础上增加了试压、替液的功能;选用PDF-HSD无固相测试液体系,引进含砂实时监测装置,通过控制压差有效地控制地层出砂;引进有毒有害气体实时监测技术并在流程中加装实时除硫装置,达到安全监控及除硫的目的;长裸眼段测试压井技术有效保障了施工后的井控安全。经渤海油田3口井应用,有效保障了作业安全,均达到工业油气流,成功获取地层测试资料,顺利评价所在区域油气藏。该技术为类似深层潜山长裸眼储量解放提供了借鉴思路。

硬顶法压井技术在渤海油田的应用

【目的】海上油田钻井作业面临的地质条件、井下工况日趋复杂,部分井无法采用常规的压井方法实施压井,不仅增加了作业工期,而且可能形成井控风险。为了实现渤海油田复杂井安全压井,避免井控事故发生,在渤海油田应用了硬顶法压井技术。【方法】针对渤海油田的特殊工况,分析硬顶法压井技术适用的工况,指出硬顶法压井技术相关计算原则。通过分析硬顶法压井应用实例,提出该技术应用时的注意事项。【结果】研究结果表明,硬顶法压井技术适用于关井钻头离井底远、地层含有毒有害气体、钻具或钻头水眼堵塞、关井后发生井漏导致喷漏同存、长裸眼段测试后压井等五个方面,计算原则可从压井液密度计算、压井排量选择和过程计算等三个方面考虑。针对该技术在渤海油田A井的应用实例,提出了井口关键设备耐压等级的确定、上层套管鞋处地层承压能力、设备的选择、薄弱地层的处理四个方面需要注意的事项。【结论】研究结果明确了硬顶法压井技术使用原则和注意事项,可为硬顶法压井技术在复杂海上油田应用提供技术支持与参考。

江苏油田CO_(2)井修井技术研究与应用

近年来,随着CO_(2)三次采油技术在江苏油田推广使用,CO_(2)腐蚀造成油套管变形、错断等现象时有发生,通过对CO_(2)井控、打捞、找漏和套管回接等技术的研究,形成了CO_(2)井修井特色配套工艺技术系列,这些技术已经现场应用49井次,成功率94%,具有良好的推广应用前景。

深水水平井气侵井控临界压井排量研究

在深水水平开发井发生气侵后,气体极易在上翘段聚集形成气塞,如何安全高效地将聚集气体循环出井,对深水钻井井控安全至关重要。在开展不同倾角气体聚集井筒两相流动实验研究基础上,揭示了气体携出机理,阐明了压井液物性、排量对气体携出的影响规律。利用实验数据对现有漂移模型进行优选,结果表明:Bendiksen气体漂移模型在预测临界压井排量时效果较好,并引入钻井液物性无量纲参数对Bendiksen模型进行修正。修正后的新模型预测结果与不同水平倾角(8°~27°)、不同黏度(1~50 mPa·s)下实验数据匹配度较好,能够准确预测排出水平段聚集气体所需的临界压井排量。本文给出的水平段临界压井排量计算方法,可有效指导深水水平段压井设计与施工。

基于地层溢流能量的压井方式选择方法

深井超深井等深层区域地质情况复杂,发生溢流后需及时关井并选择合理的压井方法,重新建立井下压力平衡。目前溢流后压井方法难以科学选择,为此建立了一种基于定量评价地层溢流能力的压井方式选择方法。借鉴地层能量的定义,提出了地层溢流能量的概念,其物理意义为单位压差下溢流流体的功率,建立了地层溢流能量计算模型,定量评价地层溢流能力的大小,并综合考虑井底压差等因素,以压回法最大允许压力以及临界地层溢流能量为评价指标,提出了压井方法的选择标准。该方法经过塔中地区溢流井的检验,适用性广,准确率达到93.75%,对现场选择压井方法、实现安全钻井具有指导意义。

深井裸眼封隔器分段酸压管柱打捞实践

安岳气田灯影组气藏广泛采用大斜度井/水平井裸眼封隔器分段酸压工艺试油完井,悬挂封隔器及下部管柱被“永久性”留在井下。如果利用原裸眼侧钻,则需要打捞分段酸压管柱至套管鞋以下30 m左右。MX126井和GS121井前期打捞作业历时均超过50 d,打捞效率非常低,主要原因为:悬挂封隔器双向锚定,裸眼封隔器和连接油管埋卡严重且位于大斜度井段,压井后长时间静止埋卡越来越严重;钻井液压井后切割油管受阻,没有完成落鱼切割分段;套磨铣导致封隔器解体,倒扣时落鱼出现多处退扣,倒扣打捞效率低。针对上述问题,优化了打捞技术措施:钻井液压井前,采用泵送径向切割工艺在清水中切割油管,确保切割成功率;采用带压拔出插管循环压井,缩短钻井液浸泡时间,降低次生卡钻风险;优选磨铣工具和打捞工具,优化磨铣工艺和震击解卡打捞工艺,维持落鱼完整性、力求捞出整段被切割落鱼。该技术成功应用于MX146井和GS127井后期的打捞作业,分别用时12 d和5 d。该技术可以显著提高裸眼封隔器分段酸压管柱的打捞效率,具有推广应用价值。

高密度压井液环境下某井APR测试替喷技术

高密度泥浆环境中下入APR测试管柱使用OMNI阀诱喷作业时,泥浆沉淀易导致封隔器埋卡,操作不当易导致OMNI阀失效。在理论研究和现场多次实践应用的基础上,采用合理控制封隔器坐封到替液之间的时间间隔,防止高密度压井液沉淀埋卡封隔器;优化替液及OMNI阀操作方案,避免OMNI阀在操作过程中被高密度压井液中固体颗粒冲蚀损坏。海外某气田具备“三高”气田特征,应用该技术十余井次,包含两井次中途测试作业,施工过程中OMNI阀工作正常,管柱密封可靠,封隔器未出现埋卡的情况,录取资料合格,作业一次成功率100%。该技术针对“三高”气井APR测试作业先射孔后下入测试管柱及中途测试的工艺要求,实现了替液诱喷的需求,确保了测试作业的井控安全和工程质量,为后续的测试作业提供了技术支持。

渤海油田临时封井技术与应用

渤海油田海洋平台一些由于特殊原因导致海平面以上套管损坏的油气井,仍具备修复利用价值,会选择临时封井并进行套管修复、再造井口,不会选择弃井。现有的临时封井技术一般会采用简易封井帽或RTTS封隔器+风暴阀的方案,但存在密封效果较差、座封不完全、不能实现压井作业等问题,存在较大井控风险。文章论述了一种新型临时封井压井一体化工艺技术,采用压井浮鞋+封井器的方案,同时实现封井、压井及测压需求,座封可靠,密封效果好。该技术在渤海油田成功应用20余井次,有效降低了施工风险。

超深水钻井节流管线摩阻影响及应对方法分析

超深水井由于较长的节流管线,当井控压井循环钻井液时产生的摩阻将极大的超过常规水深井。本文分析了超深水井中节流管线摩阻产生的原因,提出了求取的时机和方法;首次将超深水井中的节流管线摩阻与井身结构设计相结合,论述了其对超深水井钻井设计、作业产生的影响,提出了相应的应对方法。以南海东部实施的超深水为例进行了实际应用,结果表明本文所考虑的方法对超深水井的设计与作业重要指导意义,可为超深水井设计和作业提供参考。

低压气井泡沫压井液体系的构建及应用

伏龙泉地区气田由于长时间开发,目前已进入低产低压阶段。为保证气井稳产,需要采取修井等措施。对于低压气井,常规压井液中的固液相物质会侵入到产层,对储层形成一定的伤害,压后产能难以恢复。对泡沫发生剂、稳定剂和降滤失剂实施优选,构建密度低、漏失量小的泡沫压井液体系。结果表明:配制得到密度稳定在0.7 g/cm^(3)的低密度压井液体系,耐温120℃,体系均一,稳定时间达到24 h。现场应用能够满足生产要求,并达到储层保护的目的。

国内外井控标准中钻修井井控管汇形式分析与修订建议

为将井控管汇的功能发挥到最大化,确保溢流与井喷压井中井内压力始终处于受控状态,并实现配套形式与使用方法的规范统一,对国内外最新版井控标准进行了分析研究。通过对涉及井控管汇的3项国外标准和6项国内标准的研究表明,标准中存在的问题影响着现场配套与使用,关系着关井与压井安全。指出了现行标准中存在的问题,阐述了14~140 MPa节流与压井管汇的合理流程形式。对该问题的研究,有利于提高井控装置配套与使用的科学性和规范化水平,为井控压井安全提供可靠保障。

深水司钻法压井模拟计算

针对深水钻井井控的特点,考虑油、气相变,建立了深水司钻法压井过程中的多相流控制方程,并给出了具体的求解方法。模拟计算结果表明,随着循环流量的增加,节流管线摩阻迅速增加,而且不同尺寸节流管线摩阻之间的差距也随着循环流量的增加逐渐增大;动态安全余量随着泥浆池增量的增大而减小;第1及第2循环周的最大循环流量随着节流管线内径的减小而减小。第1循环周的最大流量随着泥浆池增量的增加而减小,而泥浆池增量对第2循环周最大流量的影响不大。在压井过程中,节流压力随着循环流速的增加而降低,实际应用时需要优化设计。

浅气层井控技术

浅气层埋藏浅、危险系数大,井控难度大,一旦井喷容易憋裂地层,造成失控着火、人员伤亡、污染环境等。为做好井控工作,保证钻井施工的顺利进行,对近几年发生的井喷失控事故案例进行了分析研究,总结了浅气层井控的原因和危害,提出设计之前应弄清是否含有浅气层,施工中要根据直接或间接显示迅速发现井内异常情况,有效地把井控的各种困难减小到最小程度,阐明了浅气层的处理方法以及几种压井方法。指出浅气层井控要在一次控制上下工夫,在施工中,应密切监控井下情况,迅速准确地发现井内异常情况,有效地把溢流、地面压力及井控的各种困难减到最小,杜绝井喷事故的发生。该研究对进一步深化和完善井控理论研究和现场应用具有重要意义。