反渗透钻井液体系的研究及其在东海的实践应用

东海地区存在大段砂泥岩互层,泥岩极易水化膨胀,伴随微裂缝发育,在钻井过程中极易发生起下钻遇阻和憋扭矩,甚至井壁失稳等复杂情况。考虑海上环保问题,油基钻井液使用受限,为解决东海钻井井壁失稳难题,通过借鉴油基钻井液活度平衡和半透膜理论,采用高浓度盐降低了体系的活度,同时增强体系的抑制性以及微纳米封堵技术,有效延缓压力和滤液的传递。通过性能对比评价,最终研发出一套与油基钻井液性能接近的反渗透钻井液体系,该体系现场应用结果表明,其在钻井过程中性能稳定,钻屑规则,井壁稳定,基本实现了直接起下钻,降低了东海地区泥岩地层的井壁失稳频次。

涠洲11-1油田调整井水基钻井液优选与应用

涠洲11-1油田位于南海北部湾海域,钻井过程中遇到的中新统灯楼角组和角尾组是关键的地层。角尾组上部泥质含量较高,使用常规强包被型钻井液作业时,极易出现钻屑聚集形成泥球的现象,这不仅影响了钻井效率,还可能造成起下钻过程中的遇阻。为了解决这个问题,同时提高角尾组中下部砂岩层的储层保护效果,通过分析已钻井的相关资料,优选了海水聚合物钻井液和EZFLOW无固相钻井液。对比强包被型PDF-PLUS/KCl钻井液,海水聚合物钻井液更具分散性,可有效防止泥球形成;EZFLOW无固相钻井液剪切稀释性强,悬浮携带性能和储层保护性能更佳。在涠洲11-1油田A平台的两口调整井中的成功应用表明,所优选的钻井液有效改善了角尾组出泥球问题,同时提高了起下钻效率和储层保护效果。

控压钻井起下钻波动压力影响因素研究

控压钻井通过精确控制井筒压力剖面有效降低井控风险,起下钻过程中具有明显的抽吸、激动效应,对井筒压力的影响显著。本文基于钻井液流变模式优选,建立了波动压力计算模型。并以川渝深井为例,讨论了不同起下钻速度、钻井液性能及井身结构的波动压力变化情况。结果表明,模型计算结果与实际误差控制在0.5MPa以内,起下钻速度、钻井液流变性能、井筒特性等对波动压力影响规律各不相同。为了保证井控安全,在储层段起下钻时需综合考虑。

东海复杂泥岩地层钻井关键技术研究与实践

为解决东海部分区块龙井组、花港组上部灰绿色复杂泥岩段作业中出现的倒划眼困难、憋压蹩扭矩、测井遇阻、卡钻等井下复杂问题,通过分析复杂泥岩地层岩石组构特性、理化特性以及力学特性,研究井壁失稳机理,分析不同钻井液性能和钻井工况下起下钻阻卡的影响规律和程度,为现场制定复杂情况的处理措施提供理论依据,形成了优化的现场油基钻井液性能及施工工艺。相关技术在现场复杂泥岩地层实践应用后,逐步实现了龙井组、花港组复杂泥岩地层钻井时的井壁稳定,起下钻时效提高了96.3%~353.1%,大幅提高了作业时效,降低了钻井成本,成功解决了东海复杂泥岩地层的安全高效钻井问题,为类似地层钻井提供了借鉴。

东海某井起下钻遇阻及托压现象钻柱力学分析

东海某定向井在三开12-1/4″井眼钻进过程中多次遇阻并发生托压现象。为分析原因,该文基于有限元方法,建立了定向井钻柱的静力学和动力学计算模型,计算了井筒中起下钻时钻柱的准静态受力,以及旋转钻进过程中钻柱的动态受力情况,系统分析了钻进中遇阻及定向托压的原因。结果表明井斜较大井筒中,底部钻具组合与井壁的平均接触力增大,导致摩阻增大进而发生托压现象。底部钻具组合与井壁的剧烈碰撞引发的井壁脱落掉块导致了遇阻。该文对大斜度定向井钻井过程中预防托压现象提出了合理建议,为东海定向井的安全钻进提供有效的参考。

胜利石油工程公司西南分公司:涪陵2井侧钻施工一趟钻完成

9月18日下午4时,中国石化胜利石油工程公司西南分公司70176钻井队在涪陆井施工中,大胆创新钻井工艺,一趟钻完成侧钻新井眼并连续进行定向造斜钻进至2086米,经地质检测确认,岩屑含量100%。涪陆井是中国石化勘探分公司部署在四川省万县川东弧形高陡褶皱带的一口陆相水平井,井身结构为直导眼井+侧钻水平井。该区块同型井基本采用“牙轮钻头+直螺杆+2.5°弯接头+随钻测量工具”的钻具组合侧钻成功后,更换定向钻具组合或者旋导工具施工,施工周期长,且井下弯接头度数大,容易导致钻头偏移距大、起下钻困难、转动扭矩大,给施工造成困难。

中原管具:钻具万米失效率低于行业标准

2022年以来,中国石化中原石油工程公司管具公司积极开展钻具全生命周期管理,狠抓过程管控,在内外部市场累计检测维修钻具160万根,钻具万米失效率由0.21次/万米降至0.15次/万米,钻具万米失效率不足1根,远远低于3根的行业标准,对减少钻井队起下钻时间,提高钻井时效,降低钻井成本,助力钻井提速提效做出了应有的贡献,成为中国石化钻具管理的典范。

煤层气储层保护钻井关键技术研究

随着我国油气资源勘探开发工作的进一步深入,煤层气开发正进入规模化开发应用阶段。由于煤层气储层的特殊性,钻井过程中容易造成储层损害,因此对煤层气储层保护钻井关键技术进行研究具有重要的实际意义。分析了钻井过程中煤层气储层的损害机理,探讨了保护煤层气储层的钻井关键技术,认为采用欠平衡钻井方式,根据储层条件与施工情况优化钻井参数和计算最大允许下钻速度,可以有效保护煤层气储层,对于提高煤层气开发效率具有一定的指导意义。

长水平段水平井钻进摩阻控制

长水平段水平井能够增加钻遇油层的长度和数量,提高单井油气开采量,在薄油层开发、海油陆采方面具有明显的技术优势。但由于水平段过长,钻进过程中面临着严重的摩阻问题。以胜利油田某长水平段水平井为例,采用有限元方法,从井身剖面结构参数优化、钻井作业参数优选等方面,分析其对摩阻的影响规律及其内在影响机理。研究结果表明,案例井造斜段曲率半径对长水平段水平井摩阻影响较为明显,应综合考虑地层特点、造斜率控制难度以及后期送钻能力进行合理选取;起钻过快会导致钻柱与造斜段上井壁摩擦严重,下钻时应平衡下入效率、钻柱变形和摩阻的关系,防止遇阻;复合钻进时低速区的转盘转速不会引起摩阻的明显变化。

起下钻过程中井筒稳态波动压力计算方法

为了避免起下钻过程中井涌、井漏等复杂情况的发生,需要提高井筒波动压力计算精度。以槽流模型为基础,结合起下钻过程中的流体真实速度分布情况,根据井筒流体的连续性及相应的边界条件,分别讨论层流、紊流状态下的波动压力,建立了基于钻柱运动的稳态井筒波动压力计算模型,并采用数值解法对模型进行求解。结合现场生产数据分析发现:当起下钻速度由0.2 m/s增大至0.6 m/s时,波动压力由0.21 MPa增大至0.27 MPa;钻柱运动速度、流体流变性等条件不变,环空内外径之比由0.55增大至0.95时,井筒波动压力增加幅度由0.30 MPa增大至0.50 MPa。采用文献数据进行计算对比,结果表明:Burkhardt模型的计算误差多数大于8%,波动压力模型预测值与实测值的计算误差基本小于5%,符合精细控压钻井计算误差要求。研究结果表明,采用井筒稳态波动压力计算方法可以精确分析非钻井过程井筒压力,指导现场安全生产。

基于四参数流变模式的钻井液稳态波动压力计算

现存的波动压力计算模型主要是基于宾汉流体、幂律流体以及赫巴流体所建立的。这几种流变模式在适用范围上都存在一定的局限性,近几年有人提出来一种四参数钻井液流变模式,该模式在不同剪切速率情况下都能精确的描述钻井液的流变特性。基于四参数流变模式提出了一种直井条件下起下钻稳态波动压力计算模型,通过与现存的模型相对比可以得知,该模型具有很好的适用性。将该模型与Crespo室内实验相对比,结果也吻合较好。此外还分析了起下钻速度、钻井液流动指数、钻柱井筒尺寸比等参数的敏感性。该模型的提出可以对现场精确计算起下钻波动压力、确定安全起下钻速度提供有效的指导。

欠平衡钻井新技术在夏72井的应用

在新疆油田夏72预探井三开欠平衡钻井施工中,首次使用了套管阀(DDV),通过配套技术,实现了欠 平衡钻进、起下钻、测井的多项欠平衡施工作业。在夏72三开所钻岩性较为复杂的情况下,裸眼段长度达到了 1511 m,创全国单井欠平衡进尺最高记录。

小井眼钻具升降产生的孔内波动压力

钻具在充满钻井液的钻孔内运动时所产生的波动压力是影响钻孔稳定的主要因素。为了研究影响孔底波动压力的因素,对俄罗斯学者的试验数据进行回归分析,得出波动压力与起下钻速度、钻孔深度成正比关系,并受钻井液性能、钻孔结构等参数影响,得出波动压力计算公式。经过工程实例验证,该公式计算结果准确可靠,能满足工程实际需要。

起下钻时井眼内动态波动压力的预测

以流体力学不稳定流动的基本理论为基础，建立了钻井起下钻作业过程中井眼内动态波动压力预测的理论模型。介绍了动态波动压力的基本方程及求解该方程的特征线差分和方格网加插值的求解方法。给出了考虑不同井身结构、钻具组合、钻头和喷嘴（包括泥包钻头）、起下速度和加速度变化等因素后边界条件及初始条件的处理方法。以算例的形式介绍了模型的应用情况。

下钻中气液两相激动压力滞后时间研究

考虑气液两相弹性及井筒中实时变化波速,提出了气液两相激动压力模型;借助Runge-Kutta、差分、Newton-Raphson等数学方法,通过计算机编程对其求解。结果表明:随气侵量和有效井筒传输距离的增大,激动压力滞后时间增大;井径的变化对激动压力滞后时间影响甚微;井底气侵量从0m3·h-1增至8.236m3·h-1,激动压力滞后时间为2.231s;钻柱长度从2500m减至500m,激动压力滞后时间为1.585s;井径从0.1778m增至0.254m,激动压力滞后时间为0.021s;当大量气体侵入井底时,可适当加快下钻速度,不仅可平衡地层压力,更可以抑制气体进一步侵入井底。

窄安全密度窗口地层钻井起下钻井底压力瞬态波动规律

窄安全密度窗口地层压力敏感,钻井起下钻作业引起井底压力波动,易诱发溢流、井漏等井下复杂。文章以一维瞬态流动模型,考虑井筒液-固两相介质,建立了起下钻井底压力瞬态波动理论模型,并通过数值模拟研究了影响钻井起下钻井底压力瞬态波动的主要因素。研究表明,起下钻速度、井深、钻井液密度、起下钻深度是影响井底压力波动的主要因素。起下钻速度、钻井液密度越大,井深越深,起下钻深度越深,起下钻作业引起的井底压力波动越剧烈,压力波峰值滞后越严重。起下钻作业时,尤其在起钻的早期和下钻后期,应尽量降低起下钻速度,以降低井底压力波动,保障井底压力处在安全密度窗口之内。

7000m连续起下钻及连续循环智能钻机技术研究

针对常规深井钻机在钻井作业过程中,普遍存在的总起下钻时间长,井下复杂情况多,自动化程度低,劳动强度大,以及钻井成本高等诸多问题,提出了一种连续起下钻及连续循环智能钻机方案,并对该钻机的总体方案、连续循环、起下钻、管柱处理及集成控制等关键技术进行了详细描述。该连续起下钻及连续循环智能钻机可用于陆地、海洋半潜式和浮式平台等多种环境,其主要优点是提高钻井效率和作业安全性,大幅降低钻井成本,具有很高的适应性、经济性和先进性。

低压储层气体钻井起下钻井口安全控制技术应用

介绍了过钻铤、螺扶总成和自吸装置配合应用的气体钻井起下钻井口安全控制技术的原理、设备、工艺以及现场使用情况。实践表明该技术在低压储层能够替代套管阀实现气体钻井安全起下钻,对气体钻井现场作业具有很好的实用性。

顶驱钻井柔性钻柱动力学特性分析

与单独分析钻杆纵向振动不同,将钻柱、吊环、顶驱装置、水龙头、起升系统和井架组成的柔性多体系统与钻井液、井壁耦合进行分析。首先推导了多体系统在耦合条件下起下钻过程钻柱系统纵振方程和频率方程,把内外钻井液对钻柱系统的作用力折算成等效的附加质量,运用Matlab编程计算,得到钻柱前8阶固有频率的理论解,并与采用Ansys软件计算得到的数值解比较,验证了理论推导的合理性;其次,针对钻柱提升或下放速度与加速或减速所延续的时间的比值与动载的线性关系,对钻柱系统进行谐响应分析,得出了不同v/t值下钻柱系统的动力响应。为起下钻过程中合理的起升、下放速度和时间参数设计提供了参考依据。

一种起下钻引发的两相稳态波动压力经验模型

考虑气体的压缩性、井筒深度及黏附力等参数,建立了起下钻引发的两相稳态波动压力经验模型,以一个具体的工程实例为例,采用龙格库塔方法,借助计算机编程对其求解。结果表明:空隙率减小、钻井液密度增大、井深增大及过快的起下钻速度均使井筒两相波动压力增大,使钻井安全密度窗口相应变小,允许最大起下钻速度减小;由于气体的混入,使气液两相的黏附力减小、压缩性增大,可适当加快下钻速度,这样不但不会压漏地层,更起到提高钻井时效的目的;利用经验公式计算波动压力可达到快速简捷的目的,可为钻井工程师提供理论基础及应用指南。