侧钻井钻井液携屑能力试验研究

利用全尺寸携屑模拟实验装置进行了携屑试验 ,得到了侧钻水平井井眼内岩屑的运移规律 ,指出了环空岩屑成床的临界环空返速为 0 .85～ 1 .2 m/ s,形成岩屑床的临界井斜角为 40°～ 60°。提出了衡量钻井液携屑能力的参数及指标 ,评判出钻井液携屑能力的参数临界值为 1 .5。推荐了现场施工的环空返速范围为 1 .2～ 2 .0 m/ s,钻井液性能参数设计应满足携屑能力参数≥ 1 .5为宜。大庆油田的施工实践 ,证明了文中结果的正确性。

水平井大斜度井钻井液双层流携屑理论模型

应用固、液两相流体力学的基本理论，分析了水平井、大斜度井中岩屑运移规律，建立了钻井液双层流携屑理论模型。并对该模型进行了初步验证。应用该理论模型。

大位移井用气泡携屑剂的研制与效果评价

大位移井水平段岩屑受重力作用易于在底部沉积,导致井下复杂情况发生甚至整口井报废。针对上述问题,实验室合成一种携屑剂FGC-1。室内对其进行了评价,结果表明:经FGC-1处理过的岩心润湿反转效果良好,岩心表面由亲油弱亲水转变为疏油疏水而优先和气体接触;与普通表面活性剂相比,FGC-1可使气泡持久地黏附在岩屑表面;FGC-1浓度为0.4%时,使得粒径为0.90～2.00 mm的岩屑能达到最佳携带效果;FGC-1与钻井液的配伍性好;用模拟大位移井井眼环空中岩屑携带运移情况的装置评价结果表明,在盐水钻井液中粒径为0.90～2.00 mm的岩屑有77.2%被携带到出水口位置,可见FGC-1起到了高效携带岩屑颗粒的作用。

水平井钻井液携屑理论模型

根据水平井环空中同时并存着悬浮颗粒、推移层运移颗粒和定底床颗粒的两相流流型结构，建立了钻井液携屑模型，并分析了特定条件下环空内岩屑颗粒的运移规律．随着环空返速增加，环空岩屑的浓度减小、岩屑床厚度也随之变薄；井斜角４０～６０°井段为携屑最困难井段，提高动塑比有利于携屑．理论值与实测值误差均在１０％以内，利用文中模型，可以实现水平井环空岩屑运移状态的随钻模拟分析。

泡沫钻井液携屑能力分析

从钻井液流变特性和和环空返速两方面着手进行研究,分析其对携屑能力的影响。结果表明,提高钻井液的黏度、屈服值等流变参数,可有效的提升钻井液的携屑能力,尤其在层流情况下,提升效果更为明显。环空返速的大小对岩屑浓度存在一定的影响,环空返速最好控制在1.2~2 m/s之间,当流速高于临界值时,才会破坏环空中床层而使岩屑不成床。

低剪率环空上返泥浆携屑的特点

通过分析循环泥浆的流变特点、岩屑在层流泥浆中的滑沉规律及净孔条件，认为在大口径正循环钻进及清孔的条件下，由于上返泥浆是在低剪区运作，净孔条件的好坏主要取决于循环泥浆能否在低剪率下建立起足够高的有效粘度，故在施工的过程中，应重视测试和研究泥浆在低剪区的流变性能，合理设计泥浆的动塑比，注意控制泥浆的密度，以利改善净孔条件。

泡沫流体反循环洗井携屑能力影响因素研究

为了研究泡沫流体反循环洗井过程中泡沫流体携屑能力的影响因素,基于有限元方法建立了泡沫流体反循环洗井模型,分析了注入温度、泡沫质量对泡沫流体携屑能力的影响。由数值模拟结果得出:泡沫流体的注入温度从15℃升高到80℃,其携屑率减小约7.3%;泡沫质量从0.65增大到0.95,其携屑率增加约8.3%。研究结果表明:在泡沫流体反循环洗井过程中,泡沫流体的携屑能力随着注入温度的升高而降低,随着泡沫质量的增加而增大,泡沫流体的泡沫质量相比于注入温度对其携屑能力的影响更大;在其他条件不变的情况下,黏度是决定泡沫流体携屑能力的重要因素。

泡沫流体反循环洗井携屑能力研究

泡沫流体因其密度小、黏度大和助排能力强等特点,广泛应用于油田冲砂洗井作业中。为了研究反循环洗井工艺中泡沫流体的携屑能力,利用COMSOL软件建立反循环洗井有限元模型,分别数值计算了泡沫流体在井筒中的压力分布、在不同注入速度下泡沫流体对不同颗粒直径的携屑率以及颗粒从静止到开始运动的速度响应时间,并与相同条件下水的性能进行对比。研究结果表明:泡沫流体作为洗井介质相比于水能在井底产生更低的液柱压力,水和泡沫流体的携屑能力均随着注入速度的增加而增大,随颗粒直径的增大而减小;水对直径小于0.5 mm的颗粒具有更强的携带能力,而泡沫流体对直径大于1 mm的颗粒具有更强的携带能力;颗粒在流体中的速度响应时间随着注入速度的增大而减小,随颗粒直径的增大而增大,在其他外界条件相同的情况下,颗粒在泡沫流体中的速度响应时间明显短于水。研究结果对于泡沫流体的现场工程应用具有一定的指导作用。

超级纤维清扫液工艺的应用

为解决水平井、大斜度井等特殊情况下的井眼清洁问题,采用了雷特超级清洁纤维作为处理剂。雷特超级清洁纤维是一种由100%白色原生材料单纤维丝聚丙烯,经过特别处理的人造纤维,呈单纤维丝纤维形态,密度为1.0 g/cm3并具有安全环保、惰性、高分散性、超强悬浮性等特性,利用其在钻井液中分散后形成高的机械悬浮、携带能力来满足清洁需要。通过在玉门油田的应用表明,雷特超级纤维清扫液配制简单,具有超强携带能力,对特殊情况下的井眼清洁具有显著功效,能有效减少井下复杂和事故;不污染钻井液,返出后井浆中的清洁纤维全部由振动筛除去;雷特超级纤维用量少,综合成本低,完全能满足特殊情况下的清洁要求。

一种新型油包水钻井液乳化剂的研究与应用

利用N,N-二甲基1,3-丙二胺、脂肪酸、脂肪胺和环氧氯丙烷合成出Gemini阳离子表面活性剂,作为新型油包水钻井液用主乳化剂(代号为DQGC),DQGC具有极强的表面活性,可以形成致密的油水界面膜,在相对较小加量下既具有较高的破乳电压(大于1 000 V),同时可以润湿重晶石粉和岩屑等固相。使用DQGC研制出的新型油包水钻井液,在XS平1、S25平1、PF平84井进行了现场试验,表现出低黏高切的良好流变性,以及携屑能力、电稳定性和滤失造壁性强等优点,动塑比维持在0.4 Pa/mPa.s以上,满足了复杂结构井的钻探需求,可替代国外油包水钻井液乳化剂。

井眼清洁工具沿全井段分布位置的计算方法

实践表明,应用井眼清洁工具,可以大幅度提高水平井大斜度段和水平段的岩屑床清除效率。但由于井眼清洁工具的有效作用距离有限,需要沿大斜度段和水平段布置多个井眼清洁工具才能达到较好的岩屑床清除效果,而目前对计算井眼清洁工具布置数量的方法研究较少。根据岩屑床休止井斜角实验研究结果,提出了井眼清洁工具沿大斜度井段分布数量的模拟计算方法。现场试验表明,该方法能够满足工程需要。

水平井、大位移井井眼净化技术研究

水平井、大位移井井眼净化已成为影响勘探与开发速度的关键因素,是目前亟待解决的重大技术问题。鉴于此,对影响水平井、大位移井井眼净化的因素,即钻杆偏心度、环空返速、转速、钻井液性能等方面进行了详细分析,并对近年来国内外水平井、大位移井井眼净化新技术进行了分类归纳总结,从实时监控调节设备参数、井眼净化机械设备以及携屑剂等方面进行了介绍,其中,携屑剂涉及加重携屑剂、高粘度携屑剂、纤维携屑剂、岩屑包裹剂以及浮选携屑剂等。以上井眼净化新技术对于保证安全钻井、提高钻井速度、缩短钻井周期及加快油气资源勘探开发进程具有一定的理论意义和实用价值。

侧钻井小井眼内事故处理技术

侧钻井完井是在原有的生产套管内悬挂特殊尺寸的小套管,井筒具有上下内径尺寸差异大、事故段作业空间小的特点,此类井内处理复杂事故难度大。为此,从工具设计、作业管柱选择、循环携屑问题的解决等方面入手,归纳总结出一套适合处理侧钻井小井眼内事故复杂处理的工艺方案,并在现场应用中达到了预期效果。

气体钻井钻杆冲蚀规律研究

针对气体钻井岩屑造成钻柱严重冲蚀的问题,基于气固两相流和冲蚀理论,建立了环空岩屑运移模型。利用该模型研究了气体钻井中钻杆居中以及不同钻杆偏心率、井径扩大率、注气量和机械钻速下环空岩屑粒子运移规律和钻杆冲蚀特性。

保持大斜度井井眼清洁的有效方法

井眼保洁问题几乎总是伴随着钻大斜度定向井而来的。如果能够及时钻至总井深,诸如高黏携屑剂、高机械钻速、大排量、频繁短程起钻和采用润滑剂这些传统方法,还可以赢得时间。然而,在长裸眼井段,井眼保洁必须是有效的,否则,油公司可能面对井眼侧钻的问题。本文要介绍的是:加重携屑剂的基本应用、设计模型的限制/应用以及黏度、机械钻速和井下动力钻井的功效。在此提出设计携屑剂的基本条件和特殊的应用建议。