钻孔钻进期间瓦斯涌出数值模拟

为了分析钻孔钻进瓦斯涌出规律,建立流—固耦合双孔介质模型,并模拟分析了瓦斯压力、孔径、基质解吸时间及Klinkenberg因子对钻孔钻进瓦斯涌出的影响。结果表明,不同位置孔壁暴露时间不同,压力降幅不等,瓦斯渗流速度不同;瓦斯流量呈现增长趋势,且增长速度不断减缓,使用单孔模型则会严重高估瓦斯流量。瓦斯压力是影响钻进瓦斯涌出的关键性因素;孔径增大促使瓦斯流量及涌出量增高;基质瓦斯解吸时间增大减少了对裂隙瓦斯的补充;Klinkenberg因子能够显著促进渗透率的增大进而提高渗流速度,增大瓦斯涌出量,但瓦斯涌出量存在一个极限值。

中国海洋石油大位移井钻井技术现状及展望

大位移井是海洋油气资源开发的重要方式,可以减少生产平台的建造以及实施油气滚动勘探开发,近年来中国海洋石油大位移井钻井技术有了新发展。阐述了大位移井井眼轨道优化设计与定量评价、钻井液与含油岩屑处理、井眼高效净化与监测方法、降摩减扭安全钻井、套管高效下入等技术研究现状,总结了拟悬链线轨道设计、海上岩屑深度固控处理、井眼清洁监测方法、降摩减扭工具、管柱下入辅助工具等技术进展。在此基础上,对未来大位移井面临的需求和挑战进行了展望,指出应持续加大大位移井裸眼延伸能力、水力延伸能力、机械延伸能力的科技创新研究,进一步满足各海域边际油气田开发、老油田二次调整对大位移井技术的更高需求。

MEG钻井液技术在剑门1井超长小井眼段的应用

由于MEG钻井液具有与油基钻井液接近的抑制性能和润滑性能,在国外广泛应用于水平井、定向井及钻探复杂井、高难度井中。通过对比评价分析MEG钻井液、聚磺钻井液、油基钻井液的流变性能、抑制性能和润滑性能等,优选出性能优良的MEG钻井液配方,并在剑门1井深井进行了成功应用,解决了该井深井超长小井眼段的抗温、润滑防卡、膏盐及盐水污染、压差卡钻等复杂问题,同时该钻井液还具有转化、维护处理简便的特点。该井钻至井深7 009 m完钻,创造了中国超深井小井眼段长2 005.43 m的记录。

阿根廷圣豪尔赫湾油田复杂地层防塌钻井液技术

阿根廷圣豪尔赫湾油田二开钻遇地层以泥岩和凝灰岩为主,地层破碎且微裂缝发育,岩石中蒙脱石和石英含量高,水敏性强,在应用BIOCAT钻井液钻进二开井段时井塌频繁,井径扩大率超过100%,每年有2~4口井因井塌而报废。为此,优选防塌抑制性能强的SRIPE-inhibitor系列抑制剂代替BIOCAT抑制剂,并添加非渗透剂SMT3、弹性石墨和碳酸钙等封堵材料,形成了非渗透强抑制防塌钻井液。室内抑制性能评价结果表明,非渗透强抑制防塌钻井液比BIOCAT钻井液具有更强的防塌抑制性能,膨胀率降低10百分点以上,回收率提高60~70百分点,坍塌周期延长1倍。阿根廷圣豪尔赫湾油田24口井应用了非渗透强抑制防塌钻井液,与应用BIOCAT钻井液的邻井相比,井塌明显减少,二开井段井径扩大率由100%降至10%,钻井周期缩短15%,钻井成本降低10%。这表明,非渗透强抑制防塌钻井液可解决阿根廷圣豪尔赫湾油田二开井段井壁失稳的问题。

丰深1-斜1井高密度小井眼钻井液技术

丰深1-斜1井在钻进过程中遇到多套压力复杂地层，钻井液性能起伏较大，容易导致井涌、井漏、卡钻等事故的发生，给钻井施工带来很大困难。该井二开使用双聚封堵防塌钻井液，三开使用抗盐型双聚磺钻井液，四开（φ165．1mm）使用高密度钻井液技术，在三开钻井液的基础上，增加重晶石含量，使体系密度调整为1．72～1．81g／cm^3并配合相应的钻井工艺技术措施，有效地解决了胜利油田沙河街组泥页岩地层井壁坍塌问题。现场应用表明，该套钻井液体系流变性能稳定，抗温、抗盐能力强，并具有一定的携岩能力和防塌性能，满足了小井眼悬浮携岩和井壁稳定的要求。

有机正电胶聚合物钻井液研制与应用

分析了小井眼侧钻水平井对钻井液的要求。以新研制的有机正电胶为主剂 ,对聚合物包被剂、防塌剂、降滤失剂进行了优选实验 ,在此基础上研制了有机正电胶聚合物钻井液完井液。对该钻井液体系的抑制性、泥饼形成能力和控制滤失性能、流变性和润滑性以及对油气层的保护性能进行了评价实验 ,研究了该钻井液体系的作用机理。在侧平苏 185井对该体系进行的现场试验表明 ,在整个钻进过程中 ,井壁稳定 ,井径规则 ,全井起、下钻畅通无阻 ,井下安全 ,电测井、下套管、固井作业顺利。室内实验和现场应用均表明 ,该钻井液兼有常规正电胶钻井液和聚合物钻井液的优点 :具有独特的流变性及优良的润滑性 ;能抑制岩屑分散 ,能起到稳定井壁的作用 ;具有显著的保护油气层的特性 ,能够满足小井眼侧钻水平井的需要。

松辽盆地大陆科钻二开段大井眼钻井液技术

CCSD-SK2井是一口钻穿松辽盆地白垩纪陆相沉积地层的中国大陆科学钻探井。二开段先以216mm口径钻至2806.20m,然后进行444.5mm口径扩孔。泥页岩地层大井眼钻进过程中粘土矿物含量高且易造浆,砂砾岩层渗透性强易粘卡,井壁稳定控制与钻屑携带难度大。选用了钾铵聚合物钻井液体系和聚磺钻井液体系,通过正交实验确定了钻井液配方。将钻井液控制在合适的密度、较低的失水量以及较强的封堵性,有效实现了井壁稳定;保持适当的环空返速、较高的动塑比以及定期打稠塞举砂等措施,有效实现了井眼净化。1086.45m^1147.56m与1182.74m^1256.01m井段累计收获岩心130.90m,取心率达到97.41%,平均机械钻速为0.84m/h;最终顺利钻至2806.20m。

裂缝宽度的定量计算及储层流体类型识别

在辽河测井公司完成的声电成像模拟井的基础上 ,利用声波成像测井资料建立了定量计算裂缝宽度的方法 ,并应用该方法评价储层裂缝参数 ,进而通过综合研究识别储层流体类型 ,在辽河油田复杂岩性储层取得了良好的应用效果。

长庆气田小井眼钻井液技术研究与应用

为解决长庆气田小井眼施工中存在的井漏、地层自呼吸、井壁失稳、携岩困难、电测成功率低等问题,从水力参数、岩屑清除和钻井液体系入手,在兼顾降低循环压耗和提高环空净化能力的同时,设定合理的泵排量,以此预防井漏、避免地层自呼吸现象;从新的实验评价方法入手,结合小井眼钻井液施工特点,优选出复合抑制剂CQFY作为主抑制剂、天然高分子降滤失剂NAT20作为降滤失剂、无荧光白沥青NFA-25作为封堵剂,确定钻井液体系配方。2018年至今施工的φ165.1 mm井眼和φ152.4 mm井眼均使用了该技术。现场应用表明,该技术可有效保证井壁稳定,井径规则,并可预防井漏,避免地层自呼吸现象,提高了钻速,电测成功率高。完成φ165.1 mm井眼235口井,电测成功率为84.7%,φ152.4 mm井眼7口,电测成功率为100%,取得了较好的应用效果。

永1-平1井四开小井眼高密度钻井液技术

永1-平1井是永进油田的第一口超深水平井,完钻井深为6 172.5 m。该油田西山窑组地层复杂,泥岩易掉块,砂岩渗透性强,易发生压差卡钻;小井眼环空压耗大、高密度钻井液的流变性、润滑性和高温下的稳定性调控难题严重制约工程施工。在钻井施工中采用了阳离子聚磺混油钻井液、高密度流变性和高温稳定性调控技术以及封堵防塌技术,顺利钻至完钻井深。该井投产后,产液量为18.01 t/d、产油量为12.8 t/d、产气量为3 411 m3/d。该井的钻探成功为超深、超压油气藏的勘探开发积累了重要经验。

井眼稳定性计算方法

选用合理的钻井液密度可以减小因井眼力学原因而造成的井眼不稳定性。以纵波、横波、密度、自然伽马等测井曲线为基础资料进行计算地层力学所需参数 ,计算地层达到临界破裂的最大钻井液密度曲线和井壁达到临界坍塌的最小钻井液密度曲线 ,以得到安全钻井液密度窗口。分别介绍了这些参数的理论计算方法。给出了 2口井的应用实例 ,说明其计算方法是准确的 ,具有一定的应用价值。

考虑泥页岩黏弹性的钻井液密度计算方法

泥页岩地层受到外来流体侵入后,岩石具有明显的流变效应,易造成井壁坍塌。为了研究泥页岩井壁受入井流体影响产生的黏弹性力学行为对井壁稳定性的影响,建立了黏弹蠕变本构模型来反映井壁流变失稳破坏的力学机理与演化规律。根据井壁围岩受力推导出平衡方程、几何方程,结合物理方程和边界条件,得到考虑泥页岩黏弹性特性的钻井液密度方程。结合现场钻井数据给出不同时间、不同收缩速率下泥页岩的钻井液密度图版。结果表明:泥页岩地层钻进时,井眼的收缩速率越小,则所需的钻井液密度越大;井越深,钻井时间越长,所需钻井液密度越大。

北堡西3×1大位移井钻井液技术

北堡西3×1井上部地层成岩性差,造浆严重,井眼斜度大,裸眼井段长,井壁容易垮塌失稳,钻井过程中极易在井眼下井壁形成钻屑的沉积层,导致钻柱扭矩增大,摩阻升高,造成卡钻。上部地层采用聚合物钻井液;钻开储层时采用聚合物硅基钻井液。现场应用表明,该套钻井液体系使北堡西3×1井固相含量为5％～17％,保证了钻井液性能的稳定;抑制防塌效果好,在聚合物钻井液中加入复合两性金属离子包被剂、无荧光防塌剂和聚合醇,提高了钻井液的抑制防塌能力,井径扩大率较小;润滑防卡效果强,二开定向前在钻井液中加入白油、磺化沥青,钻进过程中保持润滑剂含量不低于3％,三开施工中加入聚合醇、磺化沥青、白油,四开加入极压润滑剂、聚合醇并保持其含量为2％,以减轻旋转钻进时的扭矩、起下钻和下套管时的负荷,减少了复杂事故的发生;携岩净化效果强,95％以上的井段3都为2～10,6为3～12,满足了大位移井对井眼净化的要求,保证了钻井作业的顺利进行。

徐闻X3井抗高温钻井液体系室内研究

徐闻X3井是中国石化的一口重点探井,设计井深5 658 m,设计最大井斜角为34.67°,预计井下温度高达184℃。该地区涠洲组地层的泥岩井段易缩径和垮塌,流沙港组的硬脆性黑色泥岩易垮塌。针对井深、井下温度高、地层不稳定、大尺寸长裸眼井段井眼净化困难等多项钻井液技术难点开展了抗高温钻井液室内研究,利用正交试验方法和滚动老化试验对多种抗高温处理剂进行优选,对优选出的钻井液处理剂进行配伍试验,优化出了抗高温钻井液配方。在180℃温度下,对该抗高温钻井液的高温稳定性能及二开转三开的钻井液的配伍性能进行了评价,结果表明,该钻井液高温性能稳定,二开转三开钻井液性能稳定,且工艺简单,能够满足徐闻X3井钻井施工的要求。

硝酸钙胺基聚合物钻井液技术

厄瓜多尔东南部区块地层属于海相沉积,地层新,欠压实,成岩性差,吸水性强,分散度高,造浆严重,尤其是上部CHALCANA和ORTEGUAZA地层存在大段泥质含量在80%以上的泥页岩和间歇性掺杂有煤层,易出现垮塌和缩径,导致井下情况复杂。针对上述技术难题,优选出一种适合于该区块表层大井眼井段安全钻进的硝酸钙胺基聚合物钻井液体系。室内评价显示,该体系性能稳定,抑制性好,16 h泥岩岩心膨胀量只有0.47 mm,岩屑一次回收率高达96%,二次回收率为88%,固相容量高,抗污染能力强,能抗6%黏土污染或8%的钻屑污染,对钻具腐蚀性小(腐蚀速率为0.058 5mm/a),无毒易降解。目前该钻井液体系在该区块Tapir井场进行了现场试验应用。应用结果表明,该钻井液体系防塌抑制性强,井眼净化和携砂能力良好,润滑降摩阻作用好,尤其是防泥包效果显著,起下钻畅通,φ339.7 mm套管下入一次成功率100%,保证了井壁稳定和井下安全,缩短了钻井周期。

钻井液密度对井眼缩径影响的黏弹性分析

采用开尔文-沃伊特流变模型,推导出了均匀地应力下盐膏层井眼缩径的黏弹性解析解,得到了实际可以测量到的井径变化值,并分析了钻井液密度对井眼缩径的影响。对江汉油田王斜78-1井进行了实例分析,结果表明,盐膏层井眼缩径与岩层自身蠕变特性密切相关,井眼缩径率随着时间的增加而减小且最后趋于一稳定值,随着钻井液密度升高,井眼缩径率降低,当钻井液密度升至某一值时,井眼缩径率降至零,此密度即为临界钻井液密度(王斜78-1井的临界钻井液密度为2.4 kg/L)。钻井液密度高于此临界值并依据岩层自身蠕变特性合理安排作业时间是保证钻井过程中不发生缩径和卡钻等事故的必要条件。

一种计算多相垂直管流井底流压的新方法

半个多世纪以来 ,国内外学者已经提出了许多垂直管多相流井底流压的计算方法。这些方法主要是基于多相流处于稳态流动 ,通过各种流态模型的建立和适用条件研究 ,较好解决了多相流井底流压的计算问题。如 :Hasan -Kabir相关式、Hagedorn -Brown相关式、Aziz相关式、Beggs -Brill相关式、Orkiszewski相关式等。但是 ,至今还未见到多相垂直管流不稳定流井底流压的计算研究的专题报道。文中就此介绍一种计算多相垂直管流井底流压的新方法 。

沉积岩松软地层深孔绳索取心钻探技术实践

通过两年的施工实践,对松散地层深孔绳索取心钻探技术在技术装备配套、钻孔结构设计、机具与钻头选择、冲洗液使用等方面进行了新的尝试,取得了较高的经济技术成果。实践证明,松散地层深孔钻探采用绳索取心钻进技术是可行的,钻月效率提高1倍以上,而且钻孔质量好、工人劳动强度低。

松软煤系地层深孔绳索取心钻探实践

长春市高家窝棚—双泉眼矿区为松软煤系地层,采用绳索取心液动冲击回转钻进方法,选择加大钻孔孔壁与钻杆环状间隙的钻孔结构;经实验选择以粘土、共聚物、植物胶、铵盐、腐植酸钾、磺化沥青、聚丙烯酸钾等材料配制的冲洗液,并加强冲洗液的日常维护管理;配备离心式除泥机;套管丝扣连接处涂抹松香(粘结剂),并用薄钢板焊接补强丝扣连接处,防止套管脱扣等技术措施,成功地完成了2个深孔的钻孔施工,终孔深度分别为1112.45 m(ZK6405孔)和1359.95 m(ZK3201孔),岩心采取率达到100%,煤心样品没有燃烧破坏现象,较好地满足了地质的要求。

不规则井眼固井环空流动压降变化规律

在窄密度窗口地层固井作业中,经常出现井漏、地层流体侵入井筒等复杂情况,因此,针对固井环空压力剖面的精细计算与控制十分重要,有助于促进固井施工安全。在实际钻井过程中,受地层纵向非均质性的影响,井径扩大不均匀容易形成“大肚子”等不规则井眼,其直接影响固井流场及环空压力剖面,目前针对这种不规则井眼的固井环空流动压降计算方法较少。针对井径此类不规则井眼,通过建立不规则井眼条件下的流动压降方程分析了流动压降构成,建立了环空流体流动控制方程,确定了求解方法,并开发软件进行了计算分析,得到了不同井径扩大率条件下不规则井眼的固井环空流动压降变化规律,并运用Fluent数值模拟软件进行了验证。研究结果表明,在同等井径扩大率条件下,流体排量越大,不规则井眼段流动压降越大;在常见的井眼扩径范围内,“大肚子”井眼段流动压降小于正常井眼段流动压降,软件计算结果与数值模拟结果偏差在工程允许误差范围内。该方法可以为精细计算固井环空压力剖面提供技术手段。