深层超深层钻井液技术研究进展与展望

系统论述目前国内外深层超深层钻井液技术研究进展,分析存在的关键问题并提出未来发展方向。针对深层超深层复杂油气层钻井过程中面临的高温高压高应力、裂缝发育、井壁失稳、钻井液漏失等问题,国内外学者研发了深层超深层抗高温高盐水基钻井液技术、抗高温油基/合成基钻井液技术、储层保护钻井液技术以及钻井液防漏堵漏技术,但仍存在抗高温高压和高应力能力不足、井壁易失稳以及钻井液漏失严重等关键问题。由此提出未来深层超深层钻井液技术的发展方向:(1)抗高温高盐水基钻井液技术需致力于提升高温稳定性,改进流变性能,强化滤失量控制,提高与地层的相容性。(2)抗高温油基/合成基钻井液技术需在高温稳定剂、流型调节剂等低毒易降解的环保型添加剂和相关配套技术方面进一步攻关。(3)储层保护钻井液技术应致力于新型高性能添加剂和材料的研究,通过引入先进的传感器网络和人工智能算法,完善实时监测技术。(4)钻井液防漏堵漏技术应更加注重智能化技术的集成与应用、高性能堵漏材料的研发与应用、多元化堵漏技术与方法的探索以及环境保护与安全生产意识的提高。

深层钻井堵漏材料的研究现状与发展思考

随着石油勘探开发逐步由浅层向深层、超深层拓展,钻井过程中的钻井液漏失问题愈加严重。而堵漏材料在漏失控制中起着关键作用,长期以来都是重点研发对象。本文首先结合近年来深层钻井堵漏材料开发与应用情况,系统梳理了桥接堵漏材料、高失水堵漏材料、凝胶类堵漏材料、固结类堵漏材料、膨胀类堵漏材料、形状记忆堵漏材料的理化特征、高温稳定性、封堵能力,探讨了不同类型堵漏材料的应用效果及优缺点。然后,概述了当前堵漏理论,包括堵漏机理与堵漏材料设计准则,指出了深层钻井堵漏理论上存在部分不完善之处。再基于堵漏材料开发、应用情况与堵漏理论,提出了深层钻井堵漏材料所面临的主要挑战,包括极端环境稳定性、评价方法与标准不统一、复杂多尺寸裂缝网络适应性、规模化成本高、环保可持续性差等问题。最后,针对上述面临的挑战,提出了深层钻井堵漏材料发展及应用攻关方向。

大庆油田深层钻井方式优化分析

大庆油田深部储层在不断开发的过程中,逐渐形成了储层岩石的研磨性相对较高,钻进效果不好,地下升温梯度相对较大,地层内部的倾斜角也相对较大的认识,此外,在相当多的储层当中,存在有裂缝,导致漏失问题的出现。系统地阐述了深层钻井难点问题的基础上,提出了大庆油田深层钻井提速的主要方法,并对相关的配套工艺进行了总结。

深层钻井提速工具寿命影响因素研究

随着全球能源需求的不断增长,深层钻井技术成为提高石油、天然气等能源产量的关键手段。在深层钻井过程中,提速工具的寿命往往受到多种复杂因素的影响,进而影响钻井效率与成本。为此分析了深层钻井技术的难点,重点探讨了提速工具使用寿命降低的表现及其内在失效原因,包括高强度下的疲劳破坏、钻井液化学腐蚀、固相颗粒冲蚀以及井下高温环境等。提出了延长提速工具使用寿命的技术对策,包括个性化钻头设计、钻井液体系优选、钻井工艺参数调整以及井身结构优化等方面。通过综合应用这些对策,有望有效延长提速工具的使用寿命,提高深层钻井的整体效率和经济性。

基于机械比能理论的渤海深层钻井参数优化

渤海渤中19-6围区北部构造储层埋深超过4500 m,平均钻井深度大于5500 m,目标层位太古界潜山岩性为花岗片麻岩,岩体抗压强度最高超过200 MPa,地层研磨性强,机械钻速仅1~4 m/h,严重制约了区块的高效开发。为提高目标区块钻井效率,基于机械比能理论,从钻进过程能量守恒角度,分别建立了钻压、扭矩、破岩以及摩擦的做功表达式,并进一步建立了破岩过程的能量输入输出平衡方程。实际应用结果显示,该能量平衡方程能够利用待钻地层的基础参数给出合理的钻压区间,推荐的最优化钻压与实钻吻合良好,预测的机械钻速米平均误差为8%,表现出良好的适用性,可为后续深井、超深井钻井作业优化提供设计依据。

韩城地区中深层钻井取热供暖关键技术

地热井钻取优质的地热水是采灌型地热能供暖系统的前提条件,是影响整个水热型地热能项目经济效益的最敏感因素,而钻井关键技术对地热井的成井质量具有重要意义,对地区地热产业的发展有着举足轻重的作用。根据韩城地区地热资源赋存的地质特征及开发过程中遇到的难点,在理论分析和试验研究的基础上,研究了韩城地区地热钻井施工的关键技术问题,提出韩城地区地热钻井取热供暖五大关键技术问题:防塌高效钻井技术,地热井止水工艺,酸化增产增灌处理措施,原位采灌工程优化布置,梯级换热与回灌技术。通过对生产过程中遇到的技术难题进行理论分析,提出解决问题的关键技术,对五大关键技术进行了逐一阐述。这些关键技术对于韩城地区开发利用中深层地热资源具有重要的科学与工程意义,也可为其它地区提供借鉴。

深层钻井提速技术探讨

当前深层钻井的钻速呈现持续偏低的趋势,不利于深部油气能源的开发。文章从深层钻井提速技术的难点出发,进而阐述该技术的应用效果。

深层钻井提速技术研究

深层钻井提速的成功实践表明,常规提速技术已不能满足钻井生产需求,在国内油气田开展深层钻井提速的基础上,中国石油又借鉴国外先进技术,大力开展深层钻井提速理论、工艺技术研究和现场应用。基于此,本文简单讨论深层钻井提速技术的优势和难点,深入探讨优化策略,以供参考。

大庆深层钻井提速技术研究

针对大庆深层钻井速度偏低,提速效果不是很明显的问题,基于大庆深层钻井地质特点与现存的主要钻井难点,对钻井设计施工进行了改进优化,提出了具体的优化策略,通过优化井身结构,改进钻具设备以及对提升技术进行集成应用,取得了较好的钻井效果,实际应用结果表明,大庆深层钻井速度明显提升,有效提高了生产效率,为企业创造了更大经济效益。

小井眼深层侧钻井钻柱力学分析与应用

江苏油田老区挖潜不断深入,小井眼深层侧钻井增多,施工难度增大,针对深层侧钻井特点,以Cao32C井为例,分析摩阻系数、井眼轨迹、BHA底部钻具组合等因素对深层侧钻井钻具屈曲的影响,通过优化钻井液性能,调整BHA钻具组合,控制轨迹,保障了深层侧钻井顺利钻进,为今后类似井的钻井优化设计和施工提供参考。

南海东部海洋钻井工程深层提速技术分析

南海东部地区海洋钻井提速工作近10年取得了显著成效。基于海洋钻井成本高,国家和公司的提质增效要求以及海洋钻井人对机械钻速坚持不懈的追求,钻井提速工作全面铺开,从浅层到深层、从单纯钻头技术研究到各种提速工具试用及推广,最终取得优异提速成绩。一趟钻完成钻井作业,钻井日效率大幅度提升,每米钻井成本和综合成本逐年降低,为海洋钻井及公司发展做出了贡献。本文主要介绍3种目前推广使用的提速技术的特点和使用效果,为钻井提速提供一些思路和方法。

抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系

设计并研制了3种聚合物类水基钻井液抗高温处理剂,即弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂、柔性聚合物微球纳米封堵剂和梳型聚合物润滑剂,构建了能够满足深部地层钻井的抗超高温高密度聚合物饱和盐水钻井液体系。研究表明:弱交联结构两性离子聚合物降滤失剂具有良好的反聚电解质效应,200℃、饱和盐环境老化后API滤失量小于8 mL;柔性聚合物微球纳米封堵剂通过改善泥饼质量降低体系的滤失量,对纳米级孔缝具有良好的封堵效果;梳型聚合物润滑剂重均相对分子质量为4804,具有多个极性吸附位点,高温高盐条件下润滑性能优异。构建的密度为2.0 g/cm^(3)的钻井液体系流变性能良好,200℃的高温高压滤失量小于15 mL,高温静置5 d沉降因子小于0.52,对易水化岩屑的滚动回收率与油基钻井液接近,具有良好的封堵性能和润滑性能。

大庆油田深层气体钻井可行性分析方法

气体钻井能够大幅度地提高机械钻速,但气体钻井的事故多情况复杂。大庆油田深层广泛地开展气体钻井配套技术研究与现场试验期间,因地层出水和井壁稳定性的影响,致使气体钻井效率低、效益差。在借鉴气体钻井的相关成果和认识的基础上,提出了钻前出水量预测、井壁稳定预测、经济性评估等进行气体钻井可行性分析的方法,能够为决策是否实施气体钻井提供依据。在可实施纯空气钻井的前提下,按照大庆油田的实际情况,经计算,进尺超过395m,采用空气钻井技术即可获得经济效益。

基于神经网络的深层机械钻速预测方法

随着渤海油田开发步伐向中深层迈进,需要对深层机械钻速进行准确预测。首先对影响深层机械钻速的各项因素进行分析并建立了渤中区域深层机械钻速预测神经网络模型,然后结合BZ19-6-X探井实例对钻速预测模型进行了验证,实践证明神经网络预测的结果和实际机械钻速吻合较好,最后结合提出的模型对深层提速工具进行了优选。研究成果对于渤中区域开发工期成本估算和钻井提速增效有指导意义。

我国在大漠腹地打出首口万米深井

我国首口万米深地科探井--深地塔科1井正式穿越万米大关,成为世界陆上第二、亚洲第一垂深井。超深层钻井技术是钻井技术发展水平的重要标志。全球有30多个国家具备超深井钻探能力,欧美一直处于世界领先水平,钻探能力已突破12000 m垂深。我国超深井钻井技术起步较晚,近年来取得了明显进展,通过集智攻关,已掌握9000 m钻探技术,初步形成了万米钻探能力。钻探万米深井在塔里木盆地的超深层油气勘探中具有非常重要的意义和突破。通过钻探万米深井,可以推动油气勘探和开发技术、钻井技术等相关技术的进步和发展,从而提升我国油气勘探开发的综合能力和水平。

超短高能涡轮钻具研制及应用

针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题,研制了一种超短高能涡轮钻具,并对其进行了参数校核和现场应用。该涡轮钻具创新设计了多曲面3D转子叶片,基于流体力学CFX软件,优化了转子叶片空间形态布局,使叶片的水力能量转化效率提高45%,扭矩增加了43.55%;通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一,使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构,长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m,大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性,缩短了划眼和通井作业时间;最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试。该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用,应用混合钻头后机械钻速平均提高100%,为我国深层超深层钻井提供了有力保障。

大庆油田深井提速及降本增效技术研究

大庆油田徐家围子深部地层的营城组和沙河子组发育有大量天然气资源,但这些层位属于砂砾岩、流纹岩等发育地层,研磨性强、地温梯度高,软硬地层交错,且地层胶结能力差,钻井中易发生漏失、井塌和钻井液性能恶化等情况,致使钻井周期在4个月以上。针对这种情况,大庆油田在井身结构设计、钻头优选、提速工具研制和钻井液处理剂合成等方面展开研究,最终形成了适用于大庆油田徐家围子深部地层的提速技术及配套工艺,使钻井速度大幅度提高,钻井周期比应用提速技术之前平均缩短37天以上,钻井成本节约15%以上,此外还节约了大量因处理井漏、井塌等事故而增加的钻井成本。提速技术及配套工艺的集成应用,为实现大庆油田深井提速、提质、降本增效的目标,提供了技术支撑。

提速工具大庆深部难钻地层中的应用研究

大庆油田天然气资源含量丰富,主要位于砂砾岩、流纹岩等发育的营城组和沙河子组,这些层位软硬地层交错、研磨性极强、地温梯度高,常规钻进工具存在机械钻速低、钻井周期长、钻井成本居高不下的技术难题。因此,大庆油田通过开展科研攻关,提高自主研发能力,相继开发出复合冲击、液动旋冲、旋转导向、涡轮钻具等一系列深井提速工具和配套工艺,并经过多年的不断优化和完善,最终形成了适合于大庆深部难钻地层的钻井提速工具及配套工艺。现场成功应用表明,这些提速工具及配套工艺使深部地层机械钻速明显提高,同比提高20%以上,钻井周期也较以往缩短20d以上,钻井成本节约16%以上,为大庆深部难钻地层天然气资源的高效开发提供了技术保障。

大庆油田深井提速技术研究

大庆深部地层岩性强度大、可钻性差,机械钻速低,严重影响了大庆油田深层的勘探开发进度。通过分析大庆深部地层的地质特征,从钻头优选、提速工具使用和钻井液体系改进方面进行了研究,形成了适合深层的钻井提速技术,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,为加快大庆油田深层天然气的开发提供了技术支撑。