准噶尔盆地复杂火成岩地层防漏堵漏控压钻井技术

以准噶尔盆地石炭系火成岩为目的层的油气勘探开发已开展近20年,实钻中井漏问题十分突出,虽经过多年研究,但问题一直没有得到很好地解决。近年来,伴随着国内外成熟的钻、完井技术不断整合配套,基于大量的地质资料分析、基础理论研究成果及现场参数统计和室内实验与模拟结果,在上述地区开展了控压钻井(MPD)技术实践并获得成功。实践证明:MPD在该区的成功应用不但解决了长期困扰人们的井漏问题,而且还以其自身优势解决了诸如产层保护、井身结构优化、二叠系和石炭系地层机械钻速难以提高、井壁失稳和长裸眼段穿越多套压力系统共存的窄密度窗口等一系列相关难题。通过多项技术攻关和现场试验,提高了机械钻速、延长了钻头寿命,为该地区裂缝性火山岩气藏的勘探开发提供了技术保障。

沙88井四开井段钻井完井技术及复杂情况的处理

沙88井在奥陶系下统鹰山组地层钻遇5.70m的大溶洞,钻井液有进无出,堵漏13次均无效,漏失钻井液及堵漏浆2748 m3。后采用欠平衡压力强行钻进技术钻完四开井段,φ177.8mm尾管固井采用"穿鞋戴帽"固井技术,有效封固了漏失层上下井段及漏失层井段。详细介绍了沙88井四开井段复杂井况下的堵漏、强行钻进、固井等技术措施及施工工艺。

川西深层欠平衡钻井井壁稳定的几个问题

川西深层须家河组多压力系统共存于同一裸眼井段,喷、漏同存或喷、漏同层,井眼的稳定性受化学和力学稳定性的综合影响。在欠平衡钻井过程中,地层流体不断渗入井筒,井底负压差如果过大,不仅给地面设备控制和处理带来困难,而且可能使地层坍塌、出砂,造成地层毁灭性破坏。从岩石力学和储层渗流理论对川西深层井壁失稳的井底极限压差进行了探讨,同时通过现场钻井液对井壁稳定影响的分析,提出了适合深层欠平衡钻井的钻井液类型。

川东北地区盐膏层钻井液技术

川东北地区盐膏层埋深达3000-4500m,总厚度超过400m,在高温高压下具有塑性流动的特性,易导致缩径、卡钻、井喷等工程事故,造成钻井液工作难度大。基于盐膏层地质情况,提出了钻井液技术的难点,从钻井液体系选择、现场维护处理措施等方面给出了对策,指出了川东北地区钻井液工作存在的问题和发展方向。

井底岩屑磨料脉冲射流钻井技术磨损实验研究

采用自行研制的井底岩屑磨料脉冲射流工具及模拟井筒实验装置,通过磨料脉冲射流破岩实验,研究了磨料介质(岩屑、石英砂及钢珠)、自激振荡腔内碰撞壁以及喷嘴的磨损情况。结果表明,岩屑磨料在对岩石冲击磨削的同时,其自身强度也在衰减;石英砂的尖锐棱角被磨平,颗粒变得圆滑;钢珠质量在破岩实验的0～60min内减少比较明显,在60min之后减少的幅度降低,同时,其外表面和球度也发生改变,但未见明显的裂缝等微观特征;冲蚀严重的位置位于井底岩屑磨料脉冲射流调制工具自激振荡腔内的碰撞壁、喷嘴以及流道等处。

川西新场气田中半径水平井新沙21-2H井定向钻井技术

新沙21-2H井是中石化西南分公司在四川盆地川西坳陷新场背斜构造中部部署的一口开发评价水平井。剖面设计为"直-增-稳-增-平"五段制,造斜率(25°～26°)/100m,靶前距238.01m,为中半径水平井,造斜段短,造斜率高,施工难度比较大。在施工中,通过对直井段井眼轨迹进行监测,根据实钻资料进行优化设计,造斜点提前至1860m,使得后续井段轨迹控制由难变易。完钻井深2930m,钻井周期42.17d,为该地区同类型井钻井周期最短的一口井,也是新场气田水平井钻井最好的一口井,全井无事故,测井、下套管等后续作业均一次完成,为加快川西地区石油勘探开发步伐迈出了重要的一步。

塔河油田侧钻短半径水平井技术

分析了塔河油田侧钻短半径水平井的难点,详细介绍了该油田侧钻水平井施工措施和注意事项,并以TK406CH井为例,介绍了该技术的现场应用情况。该油田20余口干井和老井的测钻施工表明,侧钻短半径水平井技术对干井或老井挖潜具有重要意义,值得进一步推广应用。

倾斜盐岩层段井眼蠕变缩径分析

文章用盐岩蠕变的非线性有限元法建立了具有倾斜盐岩夹层的地层有限元模型。研究了新疆某油气田钻遇的盐岩层段钻井液密度、地层倾角与井眼蠕变缩径的关系。研究表明,增大钻井液密度,可有效地减缓蠕变缩径。地层倾角对井眼蠕变缩径的影响较复杂,对于上覆岩层压力大于水平应力的情况下,井眼初始蠕变量随地层倾角增大而增大。地层倾角对井眼后期蠕变(稳态蠕变)缩径的影响不仅与倾角大小有关,还与蠕变应力差有关。当蠕变应力差较小时,即钻井液密度较大时,蠕变速率随地层倾角增大而减小。当蠕变应力差较大时,对于该井蠕变岩层段,地层倾角小于15°时,蠕变速率随地层倾角增大而增大,地层倾角大于15°时,蠕变速率随地层倾角增大而减小。该研究结果为盐岩段井眼稳定性分析和提供合理的钻井液密度具有指导意义。

基于ANSYS的全焊接球阀焊接过程的温度场分析

焊接部件温度场分布对全焊接球阀质量的提高有直接影响。利用ANSYS软件建立全焊接球阀温度分布模型,并对其焊接过程中的温度场进行了模拟计算,分析焊接过程中全焊接球阀内部温度分布及变化情况。研究结果表明,温度场的模拟与实际测量结果较吻合,可为下一步研究焊接应力场奠定基础,对全焊接球阀焊接工艺和生产工艺具有重要的指导意义。

耐高温两性离子粘土稳定剂TTA的制备及性能评价

在对两性离子聚合物抑制粘土水化膨胀作用机理研究的基础上,分别以丙烯酰胺(AM)、二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)和2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸(AMPS)为聚合单体,采用过硫酸钾和亚硫酸氢钠组成氧化还原引发体系的溶液聚合方法,研制了一种耐高温两性离子粘土稳定剂TTA,并采用红外光谱对其结构进行了表征。静态粘土膨胀实验和岩心流动渗透率伤害率实验结果表明:两性离子粘土稳定剂TTA不仅用量小,耐高温能力强,而且对粘土水化膨胀具有较好的抑制效果,是一种性能优良的粘土稳定剂,可应用于油气田开发的各个领域中。

井底岩屑磨料脉冲射流调制元件自激腔室的数值模拟研究

针对自激腔室的井底岩屑磨料脉冲射流调制问题,基于计算流体力学理论,建立了自激腔室的二维物理模型并进行了数值模拟计算。研究了自激腔室的流场特征,在此基础上,分析了其结构参数对进出口压力的影响规律。结果表明,自激腔室可以激生低压涡环,有利于岩屑的吸入和脉冲射流的形成。进出口压力随着上下喷嘴直径比的增大而增大,与腔长没有明显的线性关系。研究内容可以为井底岩屑磨料脉冲射流技术提供重要参考。

2005年塔里木油田钻具刺漏失效分析

针对塔里木油田2005年钻具刺漏失效进行了大量的现场资料统计分析,总结出了钻具刺漏的主要特点,分析其刺漏机理,提出了适合塔里木油田钻具刺漏失效的预防措施和今后的一些建议。

磨溪气田雷一1中亚段薄储层水平井地质导向着陆技术

四川盆地川中地区磨溪气田中三叠统雷一段为泥质白云岩、膏质白云岩、石膏频繁互层,地质录井分层困难,雷一1中亚段有效储层为针孔白云岩,厚度较薄(仅2～6m),井眼轨迹在薄储层顶部准确着陆的风险巨大。为此,开展了随钻测井与电缆测井的伽马和深、浅相位电阻率信息相关性分析,建立了能够准确地反映所钻岩性的曲线形态。利用地质构造图、地震剖面、随钻测井信息、岩屑录井等资料,建立钻前井眼轨迹着陆姿态地质模型;实钻中考虑到随钻测井工具的仪器测量点距离钻头有10～13m距离,将岩屑录井与随钻测井信息进行综合应用,准确地跟踪正钻的标志岩性,及时修正储层垂深,精细调整井眼轨迹,有效地保证了水平井井眼轨迹在储层顶部准确着陆,形成了磨溪气田雷一1中亚段薄储层的地质导向着陆技术。该项技术的现场应用降低了钻穿储层而必须填井侧钻、水平段一开始钻进就进行大幅度的轨迹调整等钻井风险,为该气田水平井高效开发做出了贡献。

加压解卡工艺在XS1井的应用

常规解卡工艺一般用于压差黏附卡钻事故的处理,实践中暴露出解卡操作时间长的缺陷并存在解卡成功率低的风险。为满足提速提效要求,有效解除黏附卡钻事故,探索了采用关井加压浸泡解卡剂工艺。,分析了黏附卡钻发生条件和机理,介绍了加压解卡的原理:将解卡剂替至准确卡钻位置后,采用下压钻具、关井,然后用小排量注入钻井液对环空加压,加速解卡剂向钻具与井壁之间的泥饼渗透,对泥饼产生破坏、分解作用,减少钻具和泥饼接触面积,从而能够有效、快速解卡。该工艺在四川盆地XS1井首次使用并获得成功,证明了该方法能降低事故处理时间和提高解卡成功率,有效减少事故损失。

塔河油田TK4-3-1井复杂情况处理

因钻遇断层或误揭风化壳而造成不同压力体系地层共存于同一长裸眼井,极易发生井漏、井塌复杂情况,处理不好,直接导致该井报废,乃至污染整个油区。TK4-3-1井复杂情况处理耗时112 d,应用了桥浆、水泥浆、桥浆+水泥浆和油田堵水材料混配浆进行堵漏作业,采取了正常排量注入和控制小排量慢注进行封堵作业,最终尝试使用油田堵水混配剂控制小排量慢注进行封堵作业并取得成功,这是对常规堵漏工艺的大胆创新和有效补充。该井是迄今为止塔河油田唯一一口发生类似情况而处理成功的井,为处理长裸眼井在不同压力体系地层中发生井漏、井塌复杂情况积累了经验。

川西须家河深层PDC钻头新技术研究与应用

川西须家河组深层岩石抗压强度高,研磨性强,常规PDC钻头在这一层位机械钻速很低,是制约这一地区致密低渗砂岩气藏高效开发一个非常重要的瓶颈性难题。提出了一种"异形加长齿"PDC钻头设计新技术和通过数字化钻进仿真技术来对钻头进行横向力平衡设计的新方法。事实证明,切削结构设计理念和设计技术的创新能够使PDC钻头对复杂难钻地层的适应性得到显著改善,必将成为未来世界PDC钻头设计技术的重要发展方向。

钻柱动力学仿真方法及模型研究进展

钻柱长期工作在充满钻井液的狭长井眼里,受力情况非常复杂。钻柱动力学的研究对实际的钻井作业有重要的指导意义。国外钻井服务公司在深入研究钻柱动力学理论基础上开发出了各自的钻柱动力学仿真软件。重点介绍了美国Bakers Hughes、Smith Tool以及法国Drillscan公司开发的钻柱动力学软件及其理论模型,着重介绍了它们的建模方法及数值求解技术。最后指出了国内开发钻柱动力学仿真软件的重要性,指出在利用成熟商业有限元软件的基础上,通过二次开发实现钻柱动力学仿真的方法。研究结果对于在石油工程中采用数值方法分析超细长杆管柱在复杂井身结构及拟实工况下的工作行为具有一定的指导意义。