基于井斜趋势角法的扭力冲击器钻井工艺优化技术

塔里木盆地是中石化五大会战之一,深部地层是制约钻井提速提效的关键井段。扭力冲击器钻进中钻压大、钻头稳定性不佳、钻具组合设计不合理是导致先导试验中井斜的主要原因。利用井斜趋势角优化了钻具组合、钻井参数,井斜趋势角在0^-0.063之间,确保具有降斜的趋势。在YB1-6H井和YB6-1井进行试验,钻速较邻井提高1倍以上,井斜角逐步降低(从1.4°逐步降至1°以内),实现了玉北地区深部地层优快钻井。

AVO技术和背景趋势分析法

地震反射振幅随偏移距的变化隐含着反射界面两侧岩石物性及所合流体的信息．1985年Shuey等人把Zoeppriz方程简化后发现了AVO（Amplitude Versus Offset）分析方法并进入实用阶段，把振幅随偏移距增大作为识别真假“亮点”确定含气层的标志．1988年美国一些研究人员根据墨西哥湾岩石纵横波波阻抗特性提出了对AVO分析的修改，纠正了“Rising means pay”的观点，使AVO分析方法向前发展了一步．本文在常规AVO分析的基础上，进一步在拟纵波和横嫂的反射系数之上计算纵波和横波的相对波阻抗．根据一定的砂岩和页岩的速度模式，研究相对纵波波阻抗和横波波阻抗的关系（其实质是纵波和谐带横波的速度函数），确定砂岩是否含有油气，从理论分析可知。油气显示并不绝对取决于AVO现象。 通过对潭口浅层气和西北、华北某些地区资料试验说明该方法对提高气蒇预测准确度有重要作用，效果良好．

静态推靠式旋转导向工具造斜率预测分析

旋转导向钻井技术是目前钻井工程技术领域研究的热点之一。为准确认识静态推靠式旋转导向工具在给定导向力等钻进参数作用下的造斜能力,根据工具导向特点,对翼肋推靠井壁进行受力分析,考虑翼肋随非旋转套转动时所受的切向阻力作用,修正了翼肋导向合力计算模型;在钻进趋势预测模型的基础上,进一步建立了推靠式旋转导向工具造斜率预测方法。通过采用纵横弯曲梁法求解静态推靠式旋转导向底部钻具组合钻头力学特性,并考虑钻头切削各向异性指数,编程实现了静态推靠式旋转导向工具造斜率的定量预测计算。与现场试验数据对比发现:建立的造斜率预测误差在±0.5°以内,方位变化率预测值较不考虑翼肋与井壁间摩擦时更加符合实际方位变化率,预测结果与实钻井眼轨迹数据的对比验证了造斜率预测方法的合理可行性,为下一步进行井眼轨迹调控指令的准确制定提供了依据。

水平井眼中双稳定器钻具组合的力学特性分析

目前国内以旋转导向螺杆钻具组合为主的长水平段钻进后期存在滑动摩阻大、纯钻时效低和单趟钻进尺较少等问题,造成非常规油气藏的勘探开发成本普遍较高。鉴于此,利用井斜趋势角的概念,对常规双稳定器钻具组合钻进长水平段时各种因素对井斜趋势的影响规律进行分析,设计了一套适合胜利油田樊154区块长水平段稳斜钻进的双稳定器常规钻具组合。研究结果表明,采用双稳定器钻具组合钻进水平段时,稳定器位置、直径、钻压以及井径扩大率等是影响井眼轨迹控制效果的关键参数;在其他参数不变时,随着第1稳定器外径的减小或第2稳定器外径的增大以及钻压的减小,双稳定器钻具组合的增斜趋势将逐渐减弱、降斜趋势逐渐增强。

塔中碳酸盐岩超深水平井钻具组合优化设计

塔中碳酸盐岩储层具有埋藏深、单个储集体规模小且分散等特征,多采用超深水平井进行开发。水平段较长且需要穿越多个储集体以满足开发地质要求,导致井眼轨迹复杂,控制难度大,对钻具组合提出了很高的要求。为解决上述难题,文章对单弯单稳钻具组合的井眼轨迹控制能力及影响因素进行了分析,根据底部钻具组合静力分析数学模型和井斜趋势角评价方法,分析了井斜角、钻压、BHA结构参数以及钻头各向异性和岩石可钻性对井斜趋势角的影响规律。分析发现,稳定器位置、螺杆弯角、岩石可钻性和钻头各向异性对井斜趋势角的影响较大,钻压、稳定器外径对井斜趋势角的影响较小。根据分析结果,以塔中862H井为例,对斜井段和水平段钻具组合进行了优化设计。实钻结果表明,采用优化后的钻具组合,塔中862H井井眼轨迹达到了工程设计要求的各项控制指标,钻成了截至目前中国陆上最大垂深水平井。

自动垂直钻井工具纠斜能力影响因素分析

自动垂直钻井系统可解决传统被动防斜效果不佳的问题。为使自动垂直钻井工具高效防斜纠斜,研究了其纠斜能力影响因素。通过分析钻头钻进趋势的方法来研究工具纠斜能力,基于纵横弯曲连续梁法,建立了考虑变截面处理的自动垂直钻井系统BHA力学模型,推导钻头侧向力和转角计算公式,结合钻头与地层相互作用模型,推导钻进趋势预测模型,并对模型进行了验证。在此基础上,以井斜趋势角为评价指标,结合钻头侧向力和转角,对工具纠斜能力影响因素进行了分析。分析结果表明,钻压、推靠力、翼肋位置、第一稳定器位置、柔性短节参数、钻头各向异性以及地层各向异性对工具纠斜能力影响显著,并对钻具组合进行了优化。研究结果可为钻具组合结构设计、钻井参数优选以及井眼轨迹预测和控制提供理论依据。

准噶尔盆地玛湖地区防斜钻具组合优化设计

针对准噶尔盆地玛湖地区地层情况复杂、油层位置深,钻直井过程中易出现井斜的问题,基于二维纵横弯曲梁模型和平衡趋势法原理建立了防斜钻具组合防斜纠斜能力评价方法。分析了底部钻具组合结构参数、钻进参数以及地层参数和钻头各向异性对BHA(底部钻具组合)防斜纠斜能力的影响。结果表明,钟摆钻具组合和塔式钻具组合易受钻压影响;单弯螺杆导向钻具组合对钻压的适应性比较强;地层倾角是制约被动式防斜钻具组合“防斜打直”能力的主控因素。基于分析结果,以玛52井为例,进行了钻具组合优化设计,达到了降斜的目的,对玛湖地区提高钻井速度,节约成本具有实际指导意义。

底部钻具组合造斜率预测新方法

基于钻头与地层相互作用模型及钻进趋势评价指标,提出一种底部钻具组合造斜率预测的新方法——平衡趋势法,认为底部钻具组合的造斜率应与钻进趋势角为零时的井眼曲率相等。结合钻具组合受力分析模型和钻头与地层相互作用模型,推导出钻进趋势角的计算表达式,建立平衡趋势法求解底部钻具组合造斜率的计算方法。实例验证表明,该方法具有较高的计算精度,能够实现钻头和地层的各向异性、地层倾角及倾向等各种因素对底部钻具组合造斜率的定量评价,为今后底部钻具结构的合理配置以及钻井参数的优选提供有力的理论依据和分析手段。

利用岩石物理属性预测流体

岩石物理模板(RPT)与地震AVO反演资料相结合,可以在勘探期间筛选油气远景区。岩石物理模型能够将反演的弹性参数转换为储层参数,也能够寻找与油气有关的异常。Per Avseth等介绍了两种新的岩石物理属性,即拟合伪弹性阻抗和趋势角,用其有助于根据地震资料来检测油气。第一种属性与扩展的弹性阻抗或流体因子相似,表示在岩石物理模板中相对湿背景的偏差,但是它遵循压实趋势的非线性特征;第二种属性是对AI与vpvs交会图中两个相邻数据点之间倾角的测量,该属性突出资料中的流体趋势。这两种属性是互补的,可以检测并突出油气的聚集,应用挪威大陆架的资料进行了验证。