基于压缩感知谱反演算法及其在随钻过程中的应用

在超高温高压环境下的深海钻井过程中,受关键层位、尤其是薄弱层(弱抗张力地层)影响,加上缺乏海上超高温高压薄弱层精准快速识别及关键层位精准卡层技术方法,以致钻井事故频发,是海上超高温高压油气勘探开发亟待解决的重要问题.随钻过程中高精度地震数据的应用,作为钻井过程实时监测的手段,能够有效提供钻头前方精细地质构造信息.本文在谱反演提高分辨率技术基础上,提出了基于压缩感知L0范数算法的谱反演算法,并形成完整的提高分辨率技术流程.该方法能够相对保幅保真地实现地震数据的有效拓频,识别薄弱层及实现随钻地震高精度关键层位综合预测.方法在南海西部油田深层的随钻实际数据分析中,有效识别了钻头前方薄弱层、关键地层、储层深度等关键信息,结果与钻后测井资料吻合,验证了方法有效性,为南海西部油田超高温高压钻井的风险评估提供依据.

井筒中起下钻过程的两相波动压力研究

为避免井下井喷、井漏、井塌等复杂情况和事故的发生,在钻井设计和施工时应考虑起下钻作业中产生的波动压力的影响。实际工况中,钻井流体多以气液两相流的形式出现,而以往的波动压力计算模型将钻井流体作为单相液流,存在一定的误差。本文以气液均相流为研究对象,通过理论推导,建立了井筒起下钻或下套管过程中,以气液两相形式存在的钻井液的粘滞性产生的波动压力预测模型,编制了气液两相波动压力预测软件,对不同工况下的起下钻波动压力进行了预测,绘制了不同情况下波动压力系数变化规律图,并与油田钻井实例进行对比,结果表明,该预测模型对钻井现场的起下钻速度控制有一定的指导作用。

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。

高速微细骨钻过程中切削力与切削温度试验研究

钻骨手术是医学中历史悠久的外科术式之一,现已广泛地应用在颌面修复手术以及修整骨折等方面。钻骨过程中,切削力的大小和切削温度的高低对整个手术的质量有非常重要的影响。此次研究以高速微细切削机床为试验平台,通过一系列试验,研究了骨头高速微细钻孔中进给速度、主轴转速与切削力、切削温度之间的关系,在此基础上为外科手术导航系统的建立提供数据支持。试验结果表明,为了同时保证骨钻过程中的切削力和切削温度都在较低的合理范围内,应该选择高转速和较大的进给量。

水平井侧钻过程中钻柱横向振动规律的研究

在水平井的侧钻过程中,钻柱很容易发生横向振动,引发钻柱失效、井眼扩径等严重事故。鉴于此,全面地分析了侧钻水平井钻柱的横向振动,以近井底长钻柱单元为研究对象建立了这种振动的力学模型,研究了横向振动的动力学规律,获知了钻柱横向振动的共振频率的分布规律。振动规律的实际应用反映了钻柱横向振动规律理论分析的正确性。侧钻水平井钻柱横向振动规律的研究对水平井在侧钻过程中保持井壁稳定、减少钻柱失效、提高钻速和降低钻井成本具有重要的理论价值和实际意义。

自动送钻过程安全监控系统设计与计算机仿真

现有自动送钻装置的可靠性和安全性不足，阻碍了这种装置的推广应用。鉴于此，在以往安全监控理论和研究成果的基础上，提出了自动送钻过程安全监控的原理及实现方法，给出了自动送钻过程安全监控系统的硬件和软件组成、安全监控显示电路、报警电路和无扰切换与紧急刹车原理框图，并设计研制成自动送钻过程安全监控系统。为了验证所论述的方法及硬软件的正确性，对自动送钻安全监控系统做了计算机仿真，仿真结果表明，该安全监控系统的研制是成功的，设计的软硬件可行，达到了预期要求。

一种垂钻过程检测与控制器的设计及室内试验

钻探工程中的自动控向垂直钻进技术是目前钻探工程界研究的重点 ,文章简要分析基于单测斜仪和三导向块钻具结构的垂直钻进状态检测与控制方法 ,并给出研制的微机自动控向垂钻系统中的检测控制器的设计和部分试验。测试表明 ,该装置能够完成对井深信号和井斜信号的采集与存储、钻进轨迹控制信号的生成 ,并能实现钻进过程的自动纠斜。

基于神经网络的自动送钻过程安全监控

提出了一种新的自动送钻过程安全监控方法——神经网络法，并利用生产实际中的数据验证这种方法的可行性。通过计算机训练和实际应用表明，这种方法不需要建立确定的数学关系式，对输入参数没有严格的要求，可以利用有限的数据，通过联想学习，得出比较理想的监控效果，可以克服传统方法的缺陷，满足自动送钻过程安全监控对实时性的要求。

百口泉油田Φ139.70mm套管内开窗定向侧钻过断层技术

百口泉Φ139.70mm套管内开窗定向侧钻过断层井,原直井井斜大、地层倾角大、钻遇石地层碳系变质岩,从断层上盘开窗钻进,过断层破碎带至下盘目标区,设计裸眼长,特别是1111井在1995年曾两次开窗侧钻,没有取得成功,根据上述难点和出现的问题进行了相关分析,介绍了采取的措施及施工方法。

基于钛合金磨钻过程中不同槽型磨具的仿真研究

介绍了CBN超硬磨具磨钻小孔的成形机理,分析了磨钻过程中出现的问题,在已有实验的基础上对磨具结构进一步优化设计,针对不同深度直槽型的刀具进行仿真实验,得出最适槽深,并且与螺旋槽刀具进行比较,进而探索出一种更适合在高速磨钻下应用的磨具。

基于Lagrange显式算法的井壁侧钻过程动态破碎规律

在煤层气多分支水平井裸眼悬空侧钻过程中,理解并掌握井眼连接段在地应力及钻具作用下的破碎及稳定机理对指导钻井过程尤为重要。结合Z1井岩芯样品的三轴抗压实验数据,运用Lagrange显式算法建立钻头-井壁-钻井液相互作用的瞬态显式有限元模型。采用DruckerPrager准则对裸眼悬空侧钻过程进行动态仿真模拟,研究钻头旋转冲击破岩过程中非线性动力作用及螺杆钻具接触对分支井眼形成过程的影响。将侧钻破岩至井眼形成阶段定义为"刻蚀过程",并细分为初、中、末3个阶段。通过大规模并行仿真计算,得到3个刻蚀阶段的井壁岩石的应力波动、破碎状态及刻蚀成井的钻压控制条件等参数;研究了"刻蚀过程"中井壁在地应力、钻具、钻井液等多种因素影响下的破碎规律,揭示了侧钻形成分支井眼过程中井壁的破碎机理。

定向钻过江穿越技术在供水工程原水管道施工中的应用

对连江粗芦岛供水工程原水管道过江段管道定向钻施工中的主要工序进行了阐述,重点总结了在穿越曲线、泥浆性能、回拖力计算选择、卡管处理等方面的经验教训。

两口超黏稠油井提钻过程的分析

在稠油油井的试油过程中,提钻吨位过高下钻困难是经常遇到的问题。射孔后油层中的稠油进入井筒中,累积到一定数量后粘附在管柱上,从而导致提钻过程吨位过高,目前有多种方法来解决稠油粘附管柱问题。对准噶尔盆地准东地区的台59井及台601井两口稠油油井提钻过程进行了研究分析,结果表明,采用不同提钻方法,最后提下钻取得的效果也不同。这对解决稠油井的提下钻过程中困难的问题可提供借鉴和参考。

中国石化超深层钻完井关键技术挑战及展望

超深层是中国石化油气勘探开发的重要增储上产领域。针对超深层勘探开发需求和高温高压及复杂地质环境带来的工程挑战,中国石化持续开展关键技术攻关,在钻完井基础理论和方法、钻完井装备、高温井筒工作液、耐高温井下工具仪器和完井测试等方面取得关键技术进展,保障了120口超8 000 m油气井的安全钻探,钻深能力突破9 000 m,助推塔里木盆地顺北大型超深油气田建设、四川盆地海相特深层油气勘探开发突破,为保障超深层油气勘探开发提供了有力的工程技术支撑。随着油气勘探开发不断向更深层推进,技术升级转型需求日益迫切,需进一步夯实理论研究基础,突破耐高温关键工具仪器和井筒工作液,加快推进钻完井工程技术向数智化转型,为保障深层、超深层油气高效勘探开发和加快技术升级转型提供工程技术支撑。

冲击破岩钻井提速技术研究现状与发展建议

提高钻井速度不仅是提高我国油气效益开发及深地勘探等方面的重要技术手段,同时对保障国家能源安全意义重大。冲击破岩钻井技术在国内外油田现场应用并获得了良好的提速效果,持续开展此类技术攻关有望攻克当下我国深地高温高压硬岩地层进尺低、提速难的技术痛点。介绍和分析了轴向冲击、扭力冲击和轴-扭耦合冲击辅助钻头破岩钻进技术方面的实践及发展动态。结合冲击破岩钻井技术现状,阐明了冲击辅助钻头破岩力学原理是冲击破岩钻井提速技术的关键问题,综述了国内外研究学者在冲击辅助钻头破岩物理实验、理论模型和数值模拟等研究方法上取得的科学进展。针对冲击破岩钻井提速技术的发展提出了相关建议,即加强在材料结构优化设计、智能化控制、多元技术融合和井场应用优化等方面的研究力度,为我国能源高效开发做出贡献。

钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术研究

为适应我国隧道建设机械化、智能化、无人化发展趋势,围绕钻爆法机械化施工隧道,提出以凿岩台车破岩振动为震源的钻爆法机械化施工隧道随钻地震波超前地质探测技术。针对凿岩台车多震源连续激发带来的地震数据波场混叠、有效信息难以识别问题开展相关研究,提出VMD-SVD-RobustICA三臂混合先导信号分离方法与脉冲反褶积-小波域互相关地震记录重构方法,可实现三臂混合先导信号的分离与有效反射信号的提取。工程实践证明,利用凿岩台车搭载式无线高精度探测装备,该技术可初步实现“边钻边探”,降低预报环节对钻爆法机械化施工隧道正常施工带来的影响。最后,明确该技术目前存在的问题及解决思路。

神府区块深部煤层气钻完井关键技术及应用

【目的】深部煤层具有高地应力、中高温度、特低渗透、强压缩性、强非均质性等特点,目前尚未形成成熟的开发技术体系,复杂的地质特征为钻井与完井工程带来了新的技术难题与挑战,亟需开展针对深部煤储层地质特征的钻完井理论与技术攻关,助力油气增储上产,保障国家能源战略安全。【方法】基于鄂尔多斯盆地东缘神府区块深部煤层气开发先导性试验,研发了一套高效钻完井关键技术。【结果和结论】(1)针对深部煤层井壁稳定性差、钻速低、钻井周期长,通过优化二开井身结构、优选钻井液体系与“一趟钻”技术,并结合井眼轨迹精细化控制,实现了深部煤层一体化高效钻进,助力“新优快”井台建设落地。(2)针对深部煤层地质特征复杂、采用常规压裂规模产量低,形成了以“定向射孔+前置酸液降破压+段内多簇密切割+高排量大规模+一体化变黏滑溜水+暂堵转向+多粒径组合支撑剂”为核心的复合极限规模化压裂技术体系。(3)基于“一区一策+全局寻优”的工作理念,设计立体井网工厂化钻完井作业模式,最优水平井距为350 m时,“拉链式”压裂模式效果最佳。(4)“深部煤层气+致密气”协同开采,获得了更高的工业气流,多气合采是提升鄂尔多斯盆地东缘非常规天然气开发效益的重要措施。研究结果有望为鄂尔多斯盆地深部煤层高效钻完井技术提供理论指导与实践经验。

基于油基钻屑制备压裂支撑剂的室内研究

针对热解析后脱油钻屑处理难和处理方式单一的问题,开展了将油基钻屑残渣制备成免烧压裂支撑剂的研究,研究了钻屑与水泥比、CMC添加量、石膏添加量和养护天数共4个因素对免烧压裂支撑剂性能影响。结果表明,在原料配比较优的情况下,制备工艺为钻屑水泥比0.67(质量比),石膏添加量为6%(质量分数),CMC添加量为4%(质量分数),养护时间28 d。该条件下制得的压裂支撑剂颗粒体积密度为1.47 g/cm^(3),视密度为2.52 g/cm^(3),35 MPa下颗粒破碎率为1.57%。经扫描电子显微镜与X射线衍射仪分析发现,此时压裂支撑剂内部结构致密,孔隙封闭,水化产物CaO·SiO_(2)·nH_(2)O凝胶和钙长石类物质有利于提高压裂支撑剂的综合物理性能。为脱油钻屑残渣利用提供新的方向。

库车山前气体钻井技术应用效果评价

塔里木油田从2006年来在库车山前大北、博孜、迪北3个区块开展了气体钻井技术的探索与应用,取得了显著效果。其中,针对塔里木库车山前高陡巨厚砾岩层研磨性强、可钻相差、井壁稳定性差等,开展了空气钻井技术的探索、升级配套以及优化完善,有效解决了库车山前砾石核心区地层难钻的问题,大幅提高了钻井效率,新实施井平均机械钻速达到6.93 m/h,是同区钻井液钻进的两倍以上,钻井周期较设计缩短54.2%;针对迪北构造阿合组致密敏感性储层采用氮气钻完井技术,“零污染”钻进,扩大了勘探发现,提高了开发产能,DB104井日产气量高达72.6×104m3,日产油量51.36 m3,与同区块常规钻完井方式相比,大幅度提高了日产气量。但气体钻完井中仍然存在油钻杆完井管柱不能满足长效安全生产等问题,建议持续开展技术攻关,以保障氮气钻安全钻进和开发。通过文章的梳理,有助于塔里木油田气体钻井技术进一步发展,同时为国内其他区块的气体钻井技术升级提供借鉴。