利用计算机模型做井身设计

本研究利用非线性优化理论开发出井身设计计算机模型，以便确定优化的定向井参数，使钻井深度最小，从而达到了降低成本的目的。该模型采用了顺序无约束级小化技术（ＳＵＭＴ）使钻井深度目标函数最小，该模型还可用于计算井的测点、模拟钻头的工作并研究井身造斜的最优导向角。最小的钻井沉度是由造斜点、倾斜度、造斜与降斜率等最小值获得的。这些最小参数降低了狗腿地变曲度，从而降低了作业中诸如高的扭矩和拉力这类问题。

四川盆地双鱼石区块特深井井身结构设计与适用性评价研究

四川盆地双鱼石区块震旦系特深井存在5个套管必封点和2个复杂风险点,井身结构设计存在较大难度。文章在调研国内外已钻特深井井身结构情况的基础上,分析认为双鱼石震旦系特深井所需套管层序多、强度高,现有国内外特深井井身结构方案无法在双鱼石区块震旦系特深井直接应用,需要自主研发。根据国内外现有钻井技术条件,文章建立了2套不使用膨胀管的适合特深井的套管和钻头尺寸匹配模型,并结合邻区钻探经验和本区块的地质特征,设计出适合双鱼石震旦系特深井的井身结构方案;然后对该井身结构开展了套管柱强度校核、水力学、钻柱力学及钻机作业能力的评价,对现有部分套管、钻杆等不满足安全钻井要求的情况,优化设计定制了专用套管、钻杆。研究结果表明,使用该套井身结构方案,作业过程中钻机负荷最大为6 856 kN,现有ZJ120型钻机及配套的70 MPa钻井泵可满足施工需求,配套设计的套管、钻柱、水力参数满足井下安全作业的需求,具有可实施性,可为国内相似区块的特深层勘探开发提供技术参考。

深水钻井井身结构设计方法

深水钻井导管常采取喷射下入方式,表层套管井段为开眼循环钻进,浅部地层破裂压力梯度低,地层压力信息具有较大的不确定性。因此,其井身结构在套管层次、尺寸和设计方法上,与浅水及陆地钻井有着较大区别。在对目前深水钻井井身结构调研的基础上,重点从深水钻井水下井口力学分析及导管下入深度确定方法、表层套管下入深度确定方法、压力信息不确定条件下的套管层次及下入深度确定方法等三个方面,对深水钻井井身结构设计方法进行了阐述,并在此基础上探讨了深水钻井井身结构设计方法的下一步研究内容。

合理井身结构设计的新方法研究

盐岩对建井投资风险的影响是国际性普遍问题。考虑盐岩蠕变的井身结构设计研究的关键在于思想方法的更新。为达到这个目的 ,在常规方法的基础上增加如下考虑因素 :一条剖面、一个参数 ,然后根据压力平衡关系设计出合理的井身结构方案。基本思想是 :利用井身结构设计确保钻井过程及油气井开采过程所面临的风险最小 ,最大限度地延长油井寿命 ,获取最佳的油气井系统工程综合效益。根据盐岩蠕变规律研究成果 ,在塔里木油田秋参 1井井身结构设计中得到成功应用。

某超深复杂井井身结构设计及其石油套管的开发应用

根据塔里木油田克拉苏山前构造带的地质构造特点和钻井施工的难点,结合后期完井测试和开发生产的要求,设计开发了6层变7层套管的井身结构。根据该井身结构的要求,并通过超深复杂井中套管服役工况分析和典型失效案例分析结果,开发了特殊规格、钢级和螺纹类型的专用套管。60余口井的批量使用结果表明:该井身结构设计合理,能够满足克拉苏山前构造带的勘探开发要求;专门设计开发的特殊套管是安全可靠的。

井身轨道设计的优化计算方法

在井眼轨道设计中 ,假设井眼轨道上的每一段都是空间平面圆弧或直线段 ,相互之间在连接处相切。根据这一假设 ,建立了描述井眼参数之间相互关系的非线性方程组 ,并采用数值优化理论进行井身轨道参数的数值计算。应用这种方法 ,可以设计出任意轨迹类型的井身轨道 ,在优化计算时增加适当约束条件 ,可以解决诸如三维多靶轨道设计、侧钻水平井轨道设计、随钻修正设计以及复杂分支井轨道设计等诸多相关问题 。

超高压气井井身结构设计技术

超高压气田在我国分布较为广泛,其主力产层因沉积环境一般埋藏较深,最深达到8000m以上,地层复杂,往往存在喷、漏、塌以及含H2S等复杂情况,超高压气井钻井工程井身结构设计非常困难。为解决超高压气井井身结构设计主要存在的"深井或超深井,套管管材应力水平高,在含H2S条件下安全余量小"的问题。提出超高压气井井身结构设计技术应根据地层压力系统和井下复杂情况来确定必封点,增大完井尺寸和提高上部大尺寸套管的强度,井身结构采用自下而上和自上而下相结合的方法进行设计;进行深部井眼钻具强度校核和水力参数计算时,应结合钻机选型和钻井工艺技术,对套管选型和强度校核以及套管安全下入技术进行评估。

巴西Santos盆地钻穿厚蒸发岩层的井身设计

本文提出了一种方法,可用于钻井液和套管设计,以及钻穿很深的厚盐层的钻井方案。应用所开发的室内有限元代码可以完成数值模拟,以评价在高应力差、高温下盐岩(岩盐、杂盐、准水合物)的蠕变特性。对高蠕变速率、厚达2000m的各种蒸发岩的勘探进行了数值模拟,应用获得的结果对不同钻井液中井眼闭合度随时间的变化规律进行了预测,并对几种钻井方案进行了可行性分析。针对盐岩中固井失败的几种情况,完成了套管设计和环空钻井液设计,以确定不均匀载荷和盐层载荷时限对油井套管变形的影响。所设计的套管能够承受杂盐和准水合物的高蠕变速率。

东海西湖凹陷探井井身结构设计方法研究

东海西湖凹陷探井井身结构在使用的过程中,出现了很多由于井身结构设计不合适而导致的复杂情况,多是由于不能有效地分隔下部出现的异常压力地层,导致在下部井段作业时压漏上部地层。为了解决这一问题,针对东海西湖凹陷井身结构设计难点,从设计方式的角度进行了优化。采用新的设计方式能在封固好分布复杂的地层压力的同时,还最大限度地保证套管直径够大,以满足后续作业要求。

非常规套管系列井身结构设计技术现状与在准噶尔盆地应用前景

在扼要介绍国内外深井井身结构及套管设计现状、进行准噶尔盆地地层特点与钻井工程设计难点分析的基础上,提出针对该地区地层特点的、试用非常规套管系列井身结构设计推荐方案与实施技术对策,分析了推荐方案的应用前景。

普光气田大斜度井井身结构设计

川东北地区尚未形成成熟的钻井工程设计及应用技术,尤其是在井身结构设计方面影响因素较多,难度较大。结合川东北普光气田的地质特点和钻井难点,从工程实际和采气安全出发,通过井下摩阻分析、地质导向技术、井下测量环境、套管磨损预测方法、井眼轨迹控制技术、完井作业能力等方面的研讨、分析,得出了以下结论:三开井身结构的井眼轨迹控制遇到井下磨阻过大、难以实施滑动钻进等问题,可通过使用不同底部钻具组合、钻井参数和复合钻进方式来解决;对于三开井身结构裸眼井段较长,井下情况复杂,存在安全隐患的问题,则需做好各种技术保障措施;三开井身结构设计需根据川东北地区特有的地质特点进行具体分析,有针对性地进行井身结构设计,应特别注意长裸眼井段的选择;考虑到双防合金套管的四开结构存在无法规避的技术风险,建议最好不予采用。

复杂深井超深井非常规井身结构设计

对国内深井超深井常规井身结构设计分析表明,目前经常采用的508.0+339.7+244.5+177.8+127.0mm井身结构,难以满足深井超深井对不同压力体系或复杂层系封隔的需要,而随着非常规套管、无接箍套管及管下扩孔技术的发展,非常规井身结构已经得到了越来越广泛的应用,对这几项工艺技术的应用做了比较详细的分析,提出了8种非常规井身结构设计方案,并对其优缺点和适用范围进行了分析评价;通过以上论述,以期为复杂地质条件下深井超深井的井身结构设计提供新的思路。

非标准尺寸井身结构在渤中区域中深层探井设计中的应用

渤海油田渤中区域中深层探井主要目的层为中生界潜山,该区域工程地质条件恶劣,压力系统复杂,作业风险高,伴随着本区域勘探开发的不断深入,渤海油田现有常规井身结构已不能满足多必封点封隔及多层测试要求,有必要对非标准尺寸井身结构开展探索性研究。首先对本区域地质情况及三压力条件进行了说明,对前期探井复杂情况进行了回顾,结合本次作业的实际需求说明了井身结构设计思路;然后结合国内非标准尺寸井身结构应用先例和渤海油田实际条件,提出了3种井身结构设计方案,以可实施性为核心目标对各方案进行了比选,优选井身结构为"609.6 mm×240 m+406.4 mm×2 000 m+298.5 mm×3 800 m+244.5 mm (尾管)+177.8 mm(尾管)";最后对优选方案的套管强度进行了校核计算,以确保满足作业期间各工况下的强度要求。研究结果表明,提出的非标井身结构可以满足本区域探井钻井作业及分层测试要求,解决了渤中区域复杂地质条件下的探井井身结构设计难题,研究思路及研究成果可作为未来渤海油田中深层探井井身结构设计的重要参考。

琼东南深水探井井身结构设计探讨

深水钻井导管常采取喷射下入方式,在井身结构设计方法上与浅水及陆地钻井有着较大区别,为更好的完成琼东南探井的钻井工程设计,此文结合琼东南地区的地质环境资料,并充分考虑深水井身结构设计的难点、挑战及设计原则,进行了琼东南深水导管下深模拟计算、表层、技术套管设计,提出了针对琼东南深水探井的导管下深及导管串结构组成,形成了琼东南深水探井的井身结构设计方案,井身结构设计分析方法可为琼东南海洋深水钻井设计提供参考与借鉴。

西部地区深井井身结构设计技术探讨

科学合理地确定井身结构及钻井液密度是深井超深井钻井的关键环节之一,其基础是准确建立地层孔隙压力、地应力、破裂压力、坍塌压力的钻前预测剖面。分析了西部地区目前深井井身结构的缺点和进行井身结构应考虑的问题,介绍了深探井井身结构的设计方法,并针对西部复杂地区的地层特点,建议采用3种增加技术套管的井身结构方柔。塔河油田钻井实践表明,采用这3种井身结构方案后,深井机械钻速得到提高,钻井周期缩短,而且降低了钻井成本。

基于含可信度地层压力剖面的精细井身结构设计方法

对现有深井井身结构设计中安全密度窗口约束条件进行分析,发现井涌允量、破裂压力安全系数、抽吸压力系数等经验性安全系数的取值较为保守,且没有考虑循环钻进时防漏的约束条件,这对深井尤其是下部安全密度窗口窄的井钻井不利。通过引入含可信度的地层压力剖面以及附加钻井液密度和抽吸压力的计算分析,使安全密度窗口的上下限得以精确确定,在此基础上加入考虑环空压耗当量密度的约束条件,并给出迭代计算方法,解决了环空压耗计算中需要井身结构参数的难题,避免了深井循环钻进过程中的井漏问题,进而形成了一套基于含可信度地层压力剖面的、适用于深井的精细井身结构设计方法,可以有效避免深井中由于钻井液密度设计不合理导致的井下复杂事故的发生,且其设计结果具备一定的风险控制功能,有利于结合现场实际对设计进行风险控制。

含盐膏层段的井身结构优化设计——以X油田BU-51井为例

井身结构设计是钻井过程中至关重要的环节,井身结构设计的优劣直接影响到钻井能否安全、快速、经济的实施。X油田下fars地层中含有大量的硬石膏、页岩和盐岩造成钻井过程中漏、阻、卡、溢流等复杂情况时有发生,如何准确封隔盐膏层段显得尤为重要。本文以BU-51井为例在地层岩性及复杂情况分析和三压力(即孔隙压力、坍塌压力、破裂压力)预测的基础上优选从中间向两边的设计方案,成功封堵存在异常高压的盐膏层段,节约了钻井成本,为今后该地区含盐膏层段的井身结构设计提供范例。

福山油田钻井井身结构设计应用现状

井身结构设计是钻井工程设计的基础。根据对福山油田地质岩性特征、地层压力系统及复杂地层已完钻井实钻情况的统计归纳,研究了近两年所钻72口井现有井身结构设计应用情况、钻井技术指标及井下复杂情况。研究表明,虽然现有井身结构基本能够满足勘探开发钻井的需求,但仍有优化的空间使其井身结构设计更具有灵活性、动态性,以进一步提高机械钻速、节约钻井投资成本。

大位移井井身结构设计技术研究与应用

大位移井钻井已成为目前复杂地区油气勘探开发的重要手段,合理的井身结构设计是大位移井钻井作业成功与提高作业效率的关键。大位移井井斜大、稳斜段长、水平位移大、裸眼井段长、水垂比高的特殊属性导致钻井作业难度大且风险高。通过对大位移井钻井技术特点进行分析,确立了大位移井井身结构设计原则与思路,制定了大位移井身结构设计流程,设计过程应综合考虑长裸眼段井壁稳定性差、摩阻扭矩高、管柱屈曲严重、井眼清洁难度大等影响因素并形成一体化的技术思考。研究思路与成果在渤海油田某大位移井设计中得到了成功应用,创造了渤海油田大位移井水垂比3.22的纪录,从而为大位移井井身结构设计优化与安全施工提供了技术参考。

“极限切点法”在桥7-9井井身剖面设计中的应用

"极限切点法"是一种三维井身剖面的设计方法学。它将三维设计转化为二维设计,在保证了三维设计精度的基础上大大地减化了设计步骤和计算工作量。运用该方法对桥7-9井(大斜度双靶定向井)的井身剖面进行了详细地设计计算,计算结果与原设计结果基本符合,有力地证明了"极限切点法"的科学性与实用性。