高温深井当量静态密度的计算

计算高温深井井底静压时必须考虑高温和高压对钻井液密度的影响。提出了一种新的钻井液密度-温度-压力数学模型,据此阐述了高温高压深井井底静压的具体计算方法,编制了计算机应用程序。结果表明,考虑高温高压影响时得到的深井井底静压值与常规计算方法的计算值相差较大,足以使钻井液安全密度窗口过窄的油气井出现井下复杂事故;高温深井水基钻井液当量静态密度随着井深增加而直线降低;且不同地面密度的水基钻井液密度降低的幅度相同。得出温度对高温高压钻井液静态当量密度的影响程度大于压力的影响程度,钻井液地面密度对当量静态密度变化量的影响很小。

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。

小井眼钻井环空清洁控制技术研究与应用

小井眼钻井是目前开发复杂油藏降本增效的重要手段,其中水力参数设计及井眼清洁是小井眼钻井技术的关键难点之一。在小井眼水力参数优化方法及环空中岩屑运移机理研究基础上,结合小井眼的特点考虑了地层亏空及地面设备限制来满足井眼清洁的因素,采用数值模拟方法揭示了小井眼环空内岩屑运移的本质规律,建立了适合于小井眼环空岩屑成床监测技术和岩屑清楚技术。该技术能够实时监测环空中岩屑运移状态,预测岩屑床形成的时间,判定实施井眼清洁作业的标准,结合现场水力携岩及机械破床方法达到井眼清洁控制的目的。

超深井侧钻段泥岩井壁失稳分析

为了解决西部超深硬脆性泥岩地层侧钻过程中井壁易垮塌的难题,从矿物特征及钻井液作用下地层强度的变化规律出发,确定了井壁失稳原因,考虑了层理面产状、井眼轨迹及地应力的综合影响,根据桑塔木组井壁围岩强度破坏条件建立了造斜井段井壁失稳地质力学模型。利用提出的井壁稳定力学模型分析可得,TKX-CH井侧钻段泥岩造斜初期坍塌压力当量密度为1.22kg/L,实钻采用钻井液密度1.12kg/L,井下掉块严重;井斜角达到58°时,将钻井液密度降至1.11kg/L,井下掉块即得到抑制。现场试验表明,相同井斜角和侧钻方位角条件下,随着差应力比值的增大以及泥岩裸露在钻井液中时间的增长,维持井壁稳定的钻井液密度增大。研究认为,钻井设计时应根据地应力状态优选合理的造斜方位,以有效规避地层井壁围岩坍塌失稳风险高的井段,降低安全钻进风险。

基于不确定度理论的ECD不确定性定量表征方法

井底当量循环钻井液密度(ECD)是影响钻井安全的重要参数,准确预测ECD是保障钻井安全有效进行的前提。目前,中国钻井作业大多数仍采用传统的水力学计算模型对ECD进行预测。根据传统的钻井水力学计算模型得到的结果能够大致反映ECD的变化趋势,但是由于其模型的精度以及计算模型中输入参数的模糊性等问题,使得准确预测ECD难度大,计算值与实际值之间必然存在误差,存在一定的不确定性。因此,需要对钻井过程中ECD的预测结果进行不确定性分析。笔者在综合分析ECD定量计算模型的基础上,首先讨论了ECD不确定性的来源,然后基于不确定度理论推导了ECD不确定度计算公式,并进行了实例分析,为ECD的科学描述提供了一种新思路,为保障钻井安全提供技术支持。

地层温度对科学超深井井壁稳定的影响

井壁稳定问题包括井壁坍塌和地层破裂2种基本类型,科学超深井钻探的目的层是处于高地应力、高地温和高地层压力的深部岩层,井壁稳定问题更加突出。以12000 m科学超深井为例,从地层温度入手,分析钻井液循环温度变化所引起的当量静态钻井液密度和环空压力当量密度的变化,以及温梯应力、温差应力对井壁稳定的影响。

井眼清洁对长水平井井筒ECD影响分析

基于动态岩屑床模型,建立了考虑井眼清洁的长水平井井筒钻井液当量循环密度(ECD)计算方法,分析了机械钻速(ROP)和泵排量对岩屑分布的影响,以及岩屑堆积对井筒ECD的影响。结果表明,环空岩屑床厚度随着机械钻速的增大而增大,在环空返速不变的情况下,ECD会同步增大;增大泵排量能提高井眼清洁程度,井眼清洁程度较差时,小排量钻进也会导致环空ECD过大。

岩屑床破坏器在南海某大位移井的应用

随着南海海上勘探开发的需要,大位移井在所钻井眼中占得比例越来越大,由于该类井井斜位移大,携岩难度高,岩屑床堆积直接影响钻井、电测、下套管和固井作业的顺利进行。因此在常规方法无法提高携岩效果时,使用是岩屑床破坏器成为提高携岩效率的重要选择。本文阐述了影响岩屑返出的因素,对南海某大位移井进行了岩屑床破坏器的设计和应用,分析了其应用效果。