深水钻井密度井涌余量计算及应用

井涌余量是正确判断能否安全关井和压井的重要参数,文章以深水钻井为研究对象,采用理论推导和实例验证的方法开展了密度井涌余量的计算分析。以节流阀、防喷器、套管鞋地层和套管抗内压四个对象的承压能力为最大关井套压约束条件,在考虑深水井筒温度剖面、环空和节流管汇循环压耗的基础上,建立了关井、司钻法和工程师法压井井涌余量的计算模型,并以南海深水实例井的数据验证了模型的可靠性。在此基础上分析了泥浆池增量和溢流发生深度对井涌余量的影响,并提出了相应的技术应对措施。文章的研究结果可以为深水钻井井控工作的安全进行提供一定的理论指导。

深水钻井井涌余量计算方法及压井方法选择

井涌余量是钻井过程中正确判断能否安全关井,以及采用何种方法压井的重要参数,目前对于深水钻井中井涌余量的计算仍存在诸多不足。为此,采用理论推导和实例验证的方法开展了深井钻井体积井涌余量计算方法的研究。以套管鞋处地层、套管抗内压、防喷器和节流装置4个对象的承压能力为约束条件,在考虑深水井筒温度剖面、节流管汇和环空循环压耗的基础上,建立了体积井涌余量的计算模型,并以南海某深水实例井的计算结果验证了模型的可靠性,最后得出该井可以安全关井且应用工程师法压井更为安全的结论。这与现场所采取的措施相符合。在此基础上与文献中所建立的未考虑温度和压耗的计算模型进行比较,分析了节流管汇、环空压耗以及井筒内温度对井涌余量大小的影响:如果不考虑压耗和温度的影响,会导致体积井涌余量变小,使得压井条件更苛刻。此外还研究了泥浆池增量与溢流发生深度对井涌余量的影响规律,提出了相应的提高井涌余量的技术措施。

深水浅层钻井液安全密度窗口研究

深水浅层钻井液安全密度窗口窄,给深水浅层钻井设计和工程安全带来极大挑战。根据深水浅层地层特征,运用四参数流变模型进行了波动压力计算,在此基础上考虑深水浅层隔水管安全余量和浅层地质灾害安全余量建立了深水浅层钻井液安全密度窗口确定方法。以我国南海莺琼盆地YC1井为例,计算分析了深水浅层钻井液安全密度窗口变化规律,结果表明隔水管安全余量、浅层安全余量对深水浅层钻井液安全密度窗口影响较大。根据上述结果,提出了利用双梯度钻井技术(DGD)解决钻井液安全密度窗口窄的方法,可为深水钻井设计提供参考。

深水钻井安全钻井液密度窗口计算模型的建立与应用——以西非AKPO深水油田为例

以西非AKPO油田为例,对深水浅层和深层的井壁稳定性分别采用塑性力学和弹性力学理论进行了研究,建立了深水钻井安全钻井液密度窗口计算模型。该模型在AKPO深水油田钻井实践中得到了验证,对类似深水油田井壁稳定性分析有借鉴意义。

海洋深水钻井水基钻井液密度的预测

在海洋深水钻井条件下,不同的海水深度和温度梯度环境将对钻井液密度产生影响。因此根据不同温度和压力条件下水基钻井液密度的测量结果,建立了温度、压力影响下的水基钻井液密度计算模型。

深水浅层安全钻井液密度窗口预测技术及工程应用

深水浅部地层成岩性差,井眼易塌、易漏,钻井液安全密度窗口窄,安全钻井液密度窗口的精确预测是深水钻井作业安全和成功的关键。通过分析水深浅部地层地应力、成岩特征,提出了深水地层密度分段预测方法,并据此确定了深水井的3个地应力纵向剖面(上覆岩层压力、水平最大地应力和水平最小地应力);建立了深水浅层塑性地层井壁坍塌压力极限应变计算模型,实现了深水浅层安全钻井液密度窗口的精确预测,并在西非赤道几内亚湾深水S1井进行了应用,确定了S1井的钻井液安全密度窗口,保障了该深水井的安全快速钻井。

深水油气田控制井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。荔湾3—1气田是我国第一个即将投入开发的深水油气田,利用分级加载的方式测试了荔湾3—1气田疏松砂岩储层的蠕变变形规律。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算,得出了荔湾3—1气田疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。

地震层速度法预测南海北部深水钻井安全钻井液密度窗口

针对南海北部琼东南盆地深水油气田钻井过程中窄钻井液密度窗口导致的井漏问题,建立了适合深水环境的井壁稳定分析计算模型,应用地震层速度资料对L4 井的地层孔隙压力、坍塌压力、破裂压力进行了计算.结果表明,坍塌压力随井深增加而增大,但总体都小于地层孔隙压力,因此将地层孔隙压力作为安全钻井液密度窗口的下限.破裂压力随井深增加而增大,在海底泥面处最小,仅为1.02 g/cm^3,地层孔隙压力与地层破裂压力下限的范围仅为0.021-0.092 g/cm^3,最大也只有0.290 g/cm^3,表明安全钻井液密度窗口窄.结合目标井的实际情况,考虑ECD、激动压力等的影响,推荐了不同层段钻井液密度范围,计算结果与实钻情况吻合,满足实际需要,表明应用层速度计算安全钻井液密度窗口是可行的.

深水窄密度窗口地层封堵承压钻井液技术

针对深水地层压实程度低、钻井液安全密度窗口窄、易导致井漏的技术难题,以烯类单体、大分子交联剂及层状结构硅酸盐矿物等为主要原料制备了柔性颗粒封堵剂,以此为基础构建了深水抗高温封堵承压水基钻井液。室内实验证明,柔性颗粒封堵剂韧性好,抗温达160℃,在10%盐水中性能稳定,对渗透性岩心、裂缝及砂床均具有良好的封堵效果,显著提高承压能力;构建的深水抗高温封堵承压钻井液160℃老化前后流变性能稳定,黏度和切力合适,4℃与25℃下的动切力比值小于1.35,具有显著的低温恒流变特性,封堵后岩心的渗透率接近于零,承压能力达11 MPa,抗膨润土粉及氯化钠污染的能力强,保护储层效果良好,岩心渗透率恢复率大于90%。该深水抗高温封堵承压水基钻井液在南海陵水区块进行了现场应用,提高了易漏地层的承压能力,承压能力提高6~11 MPa,确保了复杂井段的钻井安全。

深水高温高压井钻井液当量循环密度预测模型及应用

深水高温高压井具有井筒温度场变化复杂、钻井液物性变化大等特点,导致钻井液当量循环密度(ECD)难以准确预测。为此,根据南海某研究区深水高温高压井钻井资料,通过PVT测量仪和旋转黏度计研究了深水水基钻井液当量静态密度、流变参数与温度、压力之间的响应特征,并根据实验数据拟合经验模型参数,同时考虑温度和压力对钻井液物性参数的影响、海底增压对井筒流场与温度场的影响,对深水高温高压井ECD计算模型进行完善。研究表明:高温高压环境对水基钻井液物性有较大影响,海底增压泵排量越高,井筒内ECD越高。利用模型对南海ST362-1d井进行实例计算,ECD模型预测值与实测值平均误差仅为0.249%。该研究结果对深水高温高压井水力参数优化设计及井筒压力控制具有一定的参考价值。

温度和压力对深水钻井油基钻井液液柱压力的影响

根据不同温度和压力下油基钻井液密度的测量结果 ,建立了温度、压力影响下的油基钻井液密度计算模型。在模型中引入了热膨胀系数和弹性压缩系数 ,利用该模型计算了不同温度和压力下的钻井液密度值。模型计算的密度与实测值之间的最大相对误差小于 0 .3% ,平均相对误差为 0 .11%。利用该模型对深水钻井时不同条件下井眼内钻井液密度和液柱压力变化进行了计算和分析。结果表明 ,在深水钻井中 ,井眼内的钻井液密度通常大于井口钻井液密度 ;最大钻井液密度出现在海底泥线处 ;井眼内钻井液液柱压力的当量密度大于井口的钻井液密度。采用无隔水管钻井时的环空钻井液密度小于隔水管钻井时的钻井液密度。

南海流花海域钻井安全钻井液密度窗口计算分析

为了准确确定安全钻井液密度窗口,并维持钻井过程的井壁稳定成为制约南海海上油气开发目前所面临的重要问题。针对该问题,基于流花海域LH20-2油田各已开发井的声波时差及其他测井数据,利用Eaton法对该构造的孔隙压力分布规律进行了预测。此外,对该地区地层的破裂压力和坍塌压力随井斜角和方位角的分布规律进行了定量分析,最终得到了各井段安全钻井液密度窗口。结果表明,油田孔隙压力分布范围在0. 98~1. 05 g/cm^3,处于正常压力系统内。并且得出,拟开发井直井段和水平段安全钻井液密度窗口依次是1. 07~1. 10 g/cm^3和1. 22~1. 25 g/cm^3。此研究可以为南海LH20-2油田拟开发井钻井液设计提供依据和参考。

一种深水水基无黏土恒流变钻井液体系

深水钻井作业环境温度低,常规钻井液的使用已不能满足现场技术要求。室内研制出了一种不含膨润土的深水恒流变钻井液体系,该体系在不同测试温度下具有恒定的动切力、良好的触变性及剪切稀释性能,易形成平板流,携岩能力强。室内评价结果表明,研制的深水恒流变钻井液抑制效果佳,泥页岩回收率达95%以上,膨胀率小于10%,具有较强的抗盐岩污染能力及储层保护功能,可降低井内压力激动、ECD值及井眼钻井液漏失量,防止振动筛跑浆,改善井眼清洁,节约非生产作业时间。该技术还克服了海上利用膨润土配制海水钻井液存在水土分层、重晶石下沉等现象,可以满足海洋深水钻井的要求。

深水钻井井身结构设计参数的选取

深水钻井具有自然灾害多、安全作业窗口窄、完井井眼大的特点。在实际工程设计中面临着套管下入层次多、可选尺寸少等问题,增加了深水井身结构设计的难度;因此在实际工程中特别需要更科学的井身结构设计方法。鉴于目前海洋钻井手册井身结构设计采用的设计参数是陆地钻井的经验值,缺乏对深水作业特点的考虑,因此十分有必要研究这些参数对于深水的适用性,以避免因设计不合理而造成的井下事故。在充分考虑深水钻井特点的基础上,给出了深水油气井井身结构设计参数的选取办法及推荐值;与传统的井身结构设计方法相比,深水井身结构设计还要考虑深水作业过程中隔水管解脱的工况,以及当量循环密度、井涌余量等参数的影响。研究对陆地及浅海钻井井身结构设计也具有一定的借鉴作用。

深水钻井井身结构设计初探

本文从四个方面(水深、隔水管环空压耗、节流管汇压耗和气侵循环排气)探讨深水窄钻井液密度窗口的原因,随后又在传统井身结构设计方法的基础上考虑环空压耗、气侵以及节流管汇压耗对深水钻井井身结构设计的影响,在井身结构设计中引入压井循环压耗当量密度。改进后的新方法更符合深水钻井特点,设计结果更为合理。

高压涌水及高含硫化氢页岩气井绳索取心钻进技术

页岩气调查井荥地1井设计井深1600 m,钻探施工过程中发现多个高应力涌水破碎带,最大涌水量达135m^3/h,井口压力达2.5 MPa;并且地层水中溶解有硫化氢,从涌水中挥发出来的硫化氢气体最大含量达100 ppm;水温较高,在1300 m处涌水温度达到50℃;这些问题给施工带来了极大的困难,并增加了安全风险。针对以上问题,介绍了钻井过程中所采取的注水泥浆堵水技术、高密度钻井液平衡钻进技术、多级套管固井技术,并总结了每种技术的特点,为川西南地区以后的页岩气调查井钻探工作提供参考。

深水钻井中采用低密度钻井液的必备设备

欠平衡钻井技术在降低成本和提高油气藏产能上的显著效果促进了采用该技术所需的旋转控制头和其他设备的巨大进步。为了在深水浮式钻井平台上应用低密度钻井液技术和设备,巴西石油公司和其他几家作业和服务公司组成联合项目组,开发出了外隔水管旋转控制头、螺旋式多相分离器等设备,并在巴西海上Campos盆地深水油田浮式钻井平台上进行了低密度钻井液现场试验。

控制深水地层井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。

深水钻井机械钻速的优化:钻速限度的确定

美国墨西哥湾 (GOM )的深海钻井通常以极小的孔隙压力和破裂压力梯度窗口而著称。在美国墨西哥湾地区深水钻井中 ,需要对当量循环密度 (ECD)进行严格控制 ,使之不超过地层的破裂压力梯度 ,进而减少井漏并使停工时间最小化。深水钻井通常使用合成基钻井液 (SBM )。在接单根时井底钻具的周围常常会发生大块岩屑沉淀现象 ,对此 ,现场操作人员和钻井液供应商提出了几项技术措施以提高井眼清洗效率和优化钻井操作。经过对各种情况下井眼清洗效率的研究 ,可以准确地预测当量循环密度及确定给定机械钻速下的安全操作窗口。这个结果随后在美国墨西哥湾地区两口深海井中应用 ,井深分别为 2 80 0ft和 880 0ft,采用的是合成基钻井液体系。文中提供了水力研究和现场试验的结果 。