西藏谷露地热田ZK401高温地热井钻井工艺技术

谷露地热田是西藏那曲—尼木地热带上的典型水热型高温地热田,安全、经济和高效的钻井工艺技术很大程度上决定了其高温地热资源的可开发利用潜力。ZK401井是在谷露地热田实施的一口优质高产探采结合井,地层以花岗岩类为主,其岩石硬度大,机械钻速低,钻头使用寿命短。自上而下揭露多层热储,其35~41m即可揭露124.8℃中温地热流体,汽水总量约40 t·h^(-1);50~320 m揭露超过120℃的中温热储,汽水总量约30~35 t·h^(-1);320~1320 m揭露186.9℃高温热储,汽水总量高达348 t·h^(-1),具有热储埋深浅、温度高,断裂构造发育,地层出水量大的特点,高温及水侵作用致使钻井液极易失效,井喷风险大,安全钻井难。为解决上述钻井施工难点,进行了高温地热钻井关键技术研究。通过采用异形齿PDC钻头和岩石热裂提速技术,使单只异形齿PDC钻头进尺较同规格牙轮钻头提高了23%~48%,使三开井段花岗岩类地层的平均机械钻速提升至3.18 m·h^(-1)。通过优化井身结构,采用简易控压钻井技术,利用低温清水作为二开及三开钻进循环钻井液,达到了及时发现并有效保护热储层和控制井喷风险的目的;实现了ZK401井在520 m揭露186.9℃高温热储且汽水总量达348 t·h^(-1)苛刻条件下的安全、持续钻进,且非生产时间较采用常规钻井技术的邻井缩短了37%,极大地降低了钻井成本,提高了高温地热资源的可开发利用潜力。为后续该区域乃至其他地区解决高温地热井钻井施工提供参考。

基于数字孪生的油气井井喷失控抢险技术研究

井喷失控是石油天然气工业领域的灾难性事故,尤其是高压高产高含硫井井喷失控着火后,复杂抢险环境对抢险技术、抢险装备和作业人员的安全带来了极大的挑战。将数字孪生技术应用于油气井井喷失控抢险领域,通过对失控井场、抢险机具等进行虚拟映射,模拟构建真实的复杂抢险环境,有助于解决井喷失控抢险的关键问题。首先分析了井喷失控抢险面临的挑战和数字孪生技术的难点,针对技术难点开展了井喷失控抢险数字孪生关键技术研究,初步形成了恶劣抢险环境大覆盖高速网络构建、抢险机具数字孪生控制、多源信息融合、井喷失控抢险决策指挥等技术,实现了井喷失控抢险技术与数字孪生技术的深度融合,并取得了一定的应用效果。最后指出该技术仍处于起步阶段,下一步将在提升恶劣抢险环境下高速网络的稳定性、抢险机具孪生控制协同性、多源信息融合模型的准确性等方面持续攻关。该技术将推动井喷失控抢险由“近井口无人化”向“信息化、智能化”转变,促进了国内陆上油气井井喷失控抢险技术的突破和提升。

在线式气侵监测系统的研制与应用

目前生产现场监测气侵是通过脱气器脱离地层气,由气路管线传输给录井仪器房内部色谱仪实时分析,再根据气测数据变化判断是否气侵,因气路管线传输气体有3~5 min的延迟,而色谱仪又有固定分析周期,发现气侵存在3~5 min的滞后,错过气侵处置黄金时间,会给井控安全带来不同程度的影响。为了及时精准发现气侵,利用光学原理及地层气含量实时分析技术,研制出一套兼容各型号色谱仪及钻井工程参数仪功能的在线式气侵监测系统,通过在吐哈、苏里格等油气田应用,成功监测到143次气侵,实现了气侵监测及时率和准确率达到100%的目标,消除了色谱仪监测气侵存在的延迟,解决了井场所面临的难题,为安全钻井提供了可靠的技术保障。

控压钻井关键技术研究与应用

控压钻井技术在现代石油工程中具有非常重要的作用,主要包括井底压力控制技术、井筒压力监测技术、钻井液性能优化技术和钻井参数优化技术等四方面。控压钻井技术在不同地质条件、钻井深度和钻井环境中的应用效果显著,通过有效控制井底压力和监测井筒压力,可以提高钻井效率和安全性。优化钻井液性能和钻井参数可以降低钻井成本并减少环境污染。因此,控压钻井技术对于提高钻井效率、保障安全和保护环境具有重要意义。

四川盆地二叠系茅口组海相缝洞型气藏试气关键技术

四川盆地二叠系茅口组过平衡钻井液渗滤污染严重,对深穿透射孔、酸压工艺、压井堵漏等试气施工关键技术提出了更高要求。通过对射孔枪弹、射孔液、射孔引爆方式进行优化,同时,通过全岩矿物溶蚀实验、排量预测研究,优化了酸压工艺、堵漏浆配方及压井堵漏方法,形成了超深穿透射孔、酸压、压井堵漏等系列关键工艺技术,满足了缝洞体储层试气技术需求。现场应用6口井/8层,均获得了工业气流,单层试气周期平均缩短9 d,实现了四川盆地二叠系海相碳酸盐岩茅口组气藏“1”字号井的勘探突破。该技术为同类型储层试气施工提供了技术参考。

油气井井喷失控着火应急救援技术及发展方向

井喷失控是石油天然气工业领域性质严重、损失巨大的灾难性事故,尤其是“三高井”井喷失控着火后,井口火势大、热辐射高、流体冲击强,对抢险技术、装备及作业安全的要求极高,导致处置过程极其复杂、周期极其漫长。为了充分认识“三高井”井喷失控着火后的处置难点,以井喷失控着火应急救援技术与装备为研究对象,分析了技术发展历程、技术现状、发展方向,创新研究形成了从险情侦察、冷却掩护、清障切割到井口重置的全系列陆上井喷应急救援特色技术。研究结果表明:(1)我国井喷失控着火应急救援技术目前已完成由早期缺少专业技术与装备向近井口高危区域无人化迭代升级;(2)形成的险情侦察技术、冷却掩护技术、清障切割技术、井口重置技术能够满足105 MPa、1000×10^(4)m^(3)/d的高压高产井失控抢险需要;(3)运用相关研究成果成功处置了国内外多起井喷失控、着火及井口刺漏等井控险情,技术能力达到国际先进水平。结论认为:虽然国内陆上油气井井喷失控着火应急救援技术水平已得到大幅度提升,但未来仍需要在可视化、智能化、信息化方面持续攻关,推动技术与装备迈上新台阶。

浅水井控应急模块配合工程船设计和使用方案研究

海上浅水油气井发生井喷失控发生严重火灾后,事故平台周围被大火覆盖,整个平台不满足作为应急救援操作平台时,需要工程船舶配合进行应急救援装备的操作支持平台。主要对浅水海上井控应急模块装备配合工程船使用进行方案和作业技术研究,为浅水海上井控井喷失火后事故平台无法登陆救援时提供另外一个救援平台抢险的思路和方法。

海洋石油钻井平台防喷器剪切增压助推装置(SBA)升级研究

随着石油工业的发展,对石油钻井平台安全生产的要求越来越高,井控显得尤为重要,而闸板防喷器又是井控装置的关键部分。当处于紧急情况时,可用剪切闸板剪断井内管柱,并全封闭井口。以某海洋石油钻井平台防喷器剪切增压助推(SBA)装置升级为例,介绍了钻井平台升级剪切增压助推装置的原因、相关配置及工作原理。通过对剪切系统能力的分析,钻井平台原配置的防喷器剪切液缸及控制系统无法满足剪断常用S-135级149.225 mm(57/8″)钻杆的要求,需要升级安装剪切增压助推装置,以满足防喷器全能力作业下的井控安全。重点介绍了剪切增压助推装置的主要组成部分和工作原理,从最优成本角度出发,提供了实际可行的技术方案,对类似防喷器剪切闸板及控制系统改进提供借鉴。

天然气钻井井控技术的发展

国内天然气藏钻井井控技术、装备和规范在20世纪90年代发展到较为完善的水平,主要体现在四川盆地天然气主产区近20年没有发生恶性井喷事故。随着高压高产气藏的勘探开发,水平井和负压钻井等技术的推广应用,现有的井控技术已不能完全适应新形势要求,面临着诸多方面的挑战。为此,从4个方面提出了井控技术今后创新和发展的方向:一是完善井控理论和计算模型,开发先进实用的井筒剖面压力计算软件;二是提高井控装备配套水平,增强设备可靠性;三是研制井筒液面自动测定等仪器,做到及时发现溢流;四是完善闭路压力循环系统装置的研制,提高钻井的压力控制水平。这样,井控技术发展的目标就可以从预防井喷发展到保护油气层、预防资源破坏、预防环境污染和快速低成本地钻井。

胜利油田浅层气井喷原因分析及预防技术

浅层气井喷事故危害极大。胜利油田浅层气分布较广 ,浅层气井喷事故时有发生。总结了胜利油田浅层气井喷事故的 4个特点 ,分析了导致浅层气井喷 7种原因 ,从钻井设计、钻井工艺、固井工艺等方面详细介绍了胜利油田预防浅层气井喷技术。实践证明该防喷技术行之有效 。

迪那2井三次井控技术

迪那 2井钻遇高压、高产气层后发生强烈的井喷并着火。介绍了井喷失控后的抢险技术思路以及反压井、环空打水泥、剪切钻杆、换装防喷器组、压井、换装采油树的实施过程 ,展现了国内外罕见的高压、高产气井井喷抢险一套完整的、技术性强的三次井控技术 。

爆胎车辆轨迹控制的仿真

为了解决高速公路爆胎车辆出现偏航的问题,进行了爆胎车辆轨迹控制的仿真研究.首先确定了爆胎车辆轨迹控制的评价指标,然后讨论了静态比例、积分、微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对高速公路爆胎车辆轨迹的控制效果.由于在某一行驶车速下建立的静态PID控制器不能很好地控制行驶在其他车速下的爆胎车辆,因此,采用了增益可变PID控制器处理爆胎车辆的轨迹控制问题,其中变增益PID控制器的参数是事先针对不同的爆胎车速标定获得的.仿真实验结果表明:变增益PID控制方案应用于爆胎车辆轨迹控制,可在保证车辆稳定行驶的同时控制车辆的行驶轨迹,使其在出现较小的偏移后回到原路径.

不压井防喷带压作业装置在长庆油田的应用

长庆油田广泛应用注水工艺,注水井井下作业较频繁。在注水井检串作业之前,必须停注检串井及周围的注水井,然后放喷,待水井压力下降到0.5 MPa以下时才能进行检串作业。为了减少水井停注次数,避免放喷降低区块地层压力,减轻环境污染,引进了不压井防喷带压作业装置。现场应用情况表明,该装置可降低油水井维护费用,减轻对油气层的伤害及对地面的污染,延长油气层寿命,为油气藏评价提供准确数据。最后分析了不压井防喷带压作业装置存在的问题,指出了该装置今后的研究方向。

高酸性气井钻井过程中的井控机理

川东北高含硫气田的CO2、H2S含量较高,部分气井中的CO2、H2S已处于超临界状态。CO2、H2S在环空流动过程中离井口很近的距离才发生体积突变,极易诱发井喷。为此,从分析超临界状态CO2、H2S的特殊相态特征入手,建立了相应的数学模型,编写了计算机程序,模拟了高酸性高压气井环空温度场、压力场、压缩因子和体积膨胀情况。从模拟计算结果可以看出,在深井中,常规天然气的溢流通常有足够的预警时间,而高酸性气体则在井筒的上部位置发生突然膨胀,引起的天然气溢流几乎没有预警时间。在高酸性气井钻井过程中,需要加强对环空钻井液瞬时流量的监测,尽早发现溢流,确保安全钻井。

含硫油气井井控技术及管理方法

伴随着石油工业的发展,井喷、井控不可避免。为防止溢流、井喷,企业、政府投入了大量的人力、物力、财力,成果显著。但同时也产生了一些副作用,过量投资,资源浪费,地层严重污染,含硫油气井更是如此。基于含硫油气井钻完井的特点,制定了含硫油气井井控工作原则,研究了包含防爆、保证防喷器可靠、保证节流放喷相关装置可靠、保证压井相关装置可靠及保证井眼力学完整在内的含硫油气井严格防止井喷失控技术,选用合适的压井方法避免发生井喷技术,简化关井操作程序及修改钻井液密度附加值来全面限制防溢流的技术及其相应的管理方法。对含硫油气井科学、安全、高效的进行井控工作提供了理论指导,对于含硫油气井的开发具有重要的意义。

井喷失控井喷流出口速度预测方法研究

失控井喷流出口速度、喷口内压力、喷层产量都是井喷失控处理方案设计、作业施工中重要的基础数据。由于井喷失控井井口环境条件复杂,井喷失控后无法在井口安装测量仪表及在高速喷流中放入参照物,不能直接获取以上数据。文章利用地质、钻井过程获得的地层物性参数和气体动力学方程,探讨井喷失控井天然气喷流在不同井筒流动尺寸及组合的喷流速度预测模型,可应用薄剪切模型或RNG修正的k—ε模型定量描述速度场、温度场、浓度场分布。为井喷失控井处理方案设计、施工作业提供基础数据。

API标准套管头完井失控井喷抢喷装置的研制与实验

针对API标准套管头完井工艺,将HK-3型失控井喷抢喷装置的不适应性进行了改进完善,对其结构进行了重新设计,重点解决了抢险装置与井口套管头的连接问题,对装置的力学性能进行了必要的计算和校核。经样机试制、现场实验表明,所设计的新型失控井喷抢喷装置能够较好的处理API标准套管头完井工艺下的失控井喷。

滨里海地区活跃浅层气的钻井防控技术

浅层气的防控一直是钻井中的难题,钻遇浅层气后若采取措施不当,极易酿成严重事故。滨里海W区块在埋深300500 m的白垩系地层有活跃的浅层气,WS-3井在钻井过程中就发生了浅层气井喷失控、烧毁井架的事故。中国石化国际石油勘探开发有限公司（SIPC）接管FIOC公司后,在该区块已经钻井30多口,积累了大量的施工经验,并探索出一套适合哈萨克斯坦明泰克油田的浅层气钻井预控技术,尽管其中的W-4井和W-18井发生了井喷事故,但是均压井成功,未造成严重后果。根据FIOC公司所属W区块发生的浅层气井喷实例,分析了发生井喷的原因,并制订了该地区控制并消除井喷危害的技术方案,对其他地区安全钻进浅层气有一定的借鉴作用。

动力压井法的参数设计和实施方法

详细研究了动力压井法的参数计算、设计步骤和实施方法 ,建立了动力压井法理论体系。参数设计的内容包括初始压井液及加重压井液的密度和流量 ,压井过程主要控制参数 (立管压力和所需的最小泵功率等 )。流量是动力压井法的核心参数 ,得出了以平衡地层压力所需的最小流量和不压漏地层的最大流量为上、下限的流量控制范围。

动力压井法理论及适用条件的分析

动力压井法是隶属于非常规井控的一种压井方法，主要是借助于环空流动压降来平衡地层压力，其实质就是使井底流动压力大于或等于地层压力而不超过地层破裂压力。通过全面分析其应用条件和影响因素表明，动力压井法是一种简便、安全、快捷的压井方法，它能解决现有的建立在直井基础上以“泵送模式”作为基本理论的常规压井方法（司钻法和工程师法）所不能处理的许多井喷和溢流问题。动力压井法的应用受到地层压力和现场机泵等条件的限制，根据地层压力和地层破裂压力的关系，得出了动力压井法能否应用的综合判别式，对于现场机泵条件的限制，提出了许多切实可行的措施和建议。