钻井液冷却技术及装备综述

钻井液温度过高不仅影响其本身性能,还影响井下钻具及导向测试工具的环境温度、使用寿命、机械钻速和井壁稳定性,在钻井作业中及时冷却钻井液使之达到适宜的温度非常必要。在分析钻井液温度对钻井作业影响机理的基础上,介绍了钻井液冷却技术国内外发展现状,论述了典型钻井液冷却系统的结构及工作原理。提出闭式冷却系统为钻井液冷却系统的发展方向,建议我国尽快研制合适的钻井液冷却系统,以提高钻井作业的效率和安全性。

钻井液冷却对裂缝楔形封堵效应的影响研究

根据提高承压能力封堵理论,分析了有效封堵天然裂缝和诱导裂缝产生楔形效应的过程,针对楔形封堵,建立了考虑温度变化的井周应力数学模型。通过某井的实例计算,分析钻井液冷却对楔形封堵效应的结果表明,裂缝壁面受到钻井液的冷却作用时,井周应力降低,同时可能产生微裂缝,导致封堵效果变差。建议使用非渗透处理剂或膨胀性、固化堵漏材料,使之形成不渗透封堵层,降低钻井液或滤液的冷却作用,提高堵漏成功率。

天然气水合物钻井液冷却技术进展

应用钻井液冷却技术来稳定地层、防止天然气水合物分解是天然气水合物开采中的一个重要课题,对此国内外都开展了大量的研究。通过介绍低温钻井液要求、冷却技术分类及钻井液冷却系统,总结了国外钻井液冷却技术研究进展及现场应用情况。综述了我国钻井液冷却技术的科技成果与研究进展。我国已初步研发出适用于国内冻土区域天然气水合物开采的钻井液冷却系统,并通过增加换热器个数、优化换热器式样来增大换热面积,达到了强化钻井液冷却效果的目的。钻井液冷却技术已在青海木里盆地和漠河盆地完成了野外试验,取得了良好的效果,成功钻获了天然气水合物。提出了钻井液冷却技术的未来发展中,我国应关注增加换热器的换热面积、载冷剂的循环使用及加强野外试验等几个方面的研究。

干热岩定向钻井关键技术研究与应用

为推动干热岩产业化步伐,中国地质调查局在青海共和盆地部署了我国首例干热岩试验性开发工程,采用一口直井注入和两口定向井采出的开发模式,文章就定向井钻井关键技术进行研究与应用。青海共和盆地干热岩主要为花岗岩,地层硬度大、研磨性强、温度高,加上大规模储存改造的影响,定向井钻井作业存在机械钻速低、碎岩工具寿命短、测量仪器耐温差、信号不稳定、井眼轨迹控制难度大等技术难题。为保证钻井作业顺利推进,从井眼轨迹控制、提高井下工具耐温耐磨能力、提高钻井液高温流变性能、钻井液主动降温等技术手段入手,创新研发了耐高温MWD、抗高温聚合物钻井液体系、螺旋板式钻井液冷却装置等关键技术与装备,优选了“牙轮钻头+单弯螺杆+MWD”钻具组合,安全高效地完成了双靶点定向井施工,AB靶心的中靶精度分别为4.85 m和8.97 m,钻井周期缩短20%以上,并取得了最高进尺175.00 m、最快机械钻速3.74 m/h的提速增效成果。