井内钻具多参数测量工具技术研究与现场应用

随着我国社会经济的快速发展,各行各业对于石油资源的需求量越来越多,因此石油勘探的开发工作一直在不断深入,在这种背景下地层结构会呈现出复杂化的状态,导致在开采过程中事故和复杂状况的发生率会越来越高。结合相关资料,显示我国各大油田在开采过程中都会呈现出不同的卡钻、断钻具以及钻机损坏等恶性事故的发生,造成严重的经济损失和人员伤亡情况。因此需要针对现阶段的钻具进行明确分析,并提出井内钻具多参数测量工具技术,为实现我国油田开采行业的可持续化发展奠定基础。

四川盆地致密气水平井钻井关键技术

为搞清四川盆地致密水平井钻井工程技术难点,针对致密气水平井井眼轨迹设计复杂、地层易坍塌掉块、卡钻风险高、下套管困难以及钻井周期慢等技术难点,开展了地层压力预测及应力分析、井眼轨迹设计优化、钻井参数及钻井设备优选、优化钻井液体系及参数、下套管模拟预测和套管强度校核等多方面工作。研究结果表明:1)西南致密气水平井地层坍塌压力为1.55~1.60 g/cm^(3),当水平段钻井方位约为105°及15°时井壁稳定性较好,有益后期储层压裂改造;2)采用“双二维”轨迹设计,钻具组合扭矩降低15%以上,摩阻降低20%以上,定向钻井速度可提高45%以上;3)钻机配套DQ50DBS型顶部驱动装置,配置2~3台1600HP钻井泵和NC52非标钻杆,钻井排量控制在35 l/s以上,可保证井眼清洁度及携岩效率;4)使用白油基钻井液体系的同时加入“刚性粒子+树脂纤维+沥青胶粒”措施进行封堵,可保证井壁稳定;5)优选P110钢级、10.54 mm壁厚完井套管并采用旋转方式下入,在满足后期压裂施工的同时,降低套管下入摩阻12%以上。上述成果认识对加快四川盆地致密气勘探开发进程具有指导意义。

基于实时钻进参数的孔隙压力智能预测技术

针对当前孔隙压力预测方法存在适用范围限制、精度不足、计算繁琐和无法实时预测等问题,提出了一种基于实时钻进数据的地层孔隙压力预测方法。基于测井数据计算孔隙压力的理论真实值,作为预测的学习目标;通过相关系数法及模型选择法,确定了8项关键参数:大钩载荷、泵压、机械钻速、钻压、转速、排量、密度和黏度;基于这些参数,采用3种集成机器学习算法,分别建立孔隙压力的实时预测模型。训练集预测结果分析表明:XGBoost和LightGBM模型在关键评估指标上表现良好,而随机森林模型存在过拟合的现象;XGBoost和LightGBM模型的预测趋势更加稳定,在预测精度和稳定性上更具优越性;所有模型在更换钻头造成钻头参数与钻头磨损情况变化后均产生了一定的平移偏差。后期可通过探究钻头特性与预测偏差的具体关系,或通过调整模型、对预测结果适当修正来进一步提高预测准确性。该预测方法不仅提高了预测精度,还为现场工程师提供了实时决策支持,有助于钻井策略的优化并降低风险。

冀中八里西潜山CCUS井筒完整性研究

2020年我国提出了“双碳”目标,CO_(2)驱油与埋存技术(CCUS)能够在提高石油采收率的同时达到CO_(2)减排的目的,是目前经济技术条件下实现CO_(2)效益减排的最佳方式。冀中八里西CCUS项目是国内首个潜山底水油藏CCUS项目,井筒完整性要求高。本文结合区块地质情况,从完井方式、井眼尺寸等方面优化井身结构。通过模拟地质条件,进行N80、P110、3Cr、9Cr、13Cr五种管材的室内腐蚀实验,根据腐蚀规律优选套管。通过水泥浆体系优选及固井工艺优化,提高固井质量。最后通过井身结构、套管选材、固井三者结合,提高井筒完整性,保证CCUS项目的顺利实施。

油田产出水配制压裂液体系研究及现场试验

油田开发后期面临着含水率高、采出水量大、污水处理费用高等问题,利用油田采出水配制压裂液用于水力压裂,是实现采出水回收利用的重要途径。利用油田采出水配制压裂液对华北油田某采油厂生产井采出水进行化验分析,确定水质中影响压裂液性能的因素;针对性的优选压裂液增稠剂和杀菌剂,研制交联剂、增效剂等添加剂,并确定最佳使用浓度,形成利用油田产出水配制压裂液的体系配方;室内评价其性能。结果表明:配制压裂液耐温达到120℃,流变剪切黏度在150 mPa·s,静态携砂时间120 min,破胶彻底,对地层污染小,各项参数均满足指标要求;应用压裂液性能稳定,最高携砂浓度达到506 kg/m^(3),压裂后测试求产日增油高达8 t。该压裂液体系利用油田采出水配液,既可以降低油田开发成本,减轻环保压力,又缓解压裂施工用水紧张的问题,为油田采出水的处理利用开辟了新思路。

煤层气长水平段水平井钻完井技术探索

煤层气长水平段水平井技术是深部低渗透煤储层高效开发一种重要手段,然而由于其水平段长、水垂比大等因素使得在钻进和完井过程中存在井眼轨迹控制难度大、滑动钻进托压、岩屑床清除和完井管串下入困难、易发生漏失等技术难题。为此,渤海钻探工程技术研究院从井眼轨迹优化设计、随钻轨迹控制、漏点检测、井眼延伸辅助工具配套和完井技术配套等方面开展研究,形成了煤层气长水平段水平井钻完井技术,并在山西沁水盆地ZP4-76-32L等2口成功应用,创造国内煤层气2001m单支最长水平段、最大水垂比3.67的记录。

基于钻井成本和机械比能的钻井参数优化方法的研究及应用

为解决钻进过程中破岩能效低、机械钻速慢的问题,以邻井地质数据、实时采集的录井数据和井下工程参数为输入,最大化钻头能效转化和最小化钻井成本为优化目标,机泵设备极限为约束条件,建立约束贝叶斯优化算法模型进行优化求解,实时导航最优钻井参数。通过与NSGA-Ⅱ、随机搜索等优化算法的对比及实例井应用分析表明,所建立的贝叶斯优化算法在保证计算结果精度的同时还能保持时效性,适用于钻井参数实时导航,可以帮助司钻识别钻速挖潜区,规避了低效破岩工作区,为提高破岩效率提供了决策依据。

钢材微观组织在线无损检测研究进展与展望

钢材的微观组织参数可以表征其多种物理特性,在役的核工业设施及关键钢带等需要开展在线无损检测其微观组织参数。本文分析了金属材料微观组织在线检测方法,归纳和分析了电磁方法(磁滞回线、磁巴克豪森噪声、多频涡流、切线磁场强度的谐波分析)和超声方法(声速法、衰减系数法、非线性超声法及多超声参数结合)等金属材料微观组织无损检测方法的研究现状及现存问题,探讨了金属材料物理特性与微观组织参数之间的联系及尚未明确的关系,展望了金属微观组织无损检测的发展潜力与方向。

直井全通径分层压裂关键技术及试验研究

苏里格气田采用的“K344型封隔器+喷砂滑套”分层压裂技术,由于整个管柱压后不能实现全通径,影响了后续排液采气、冲砂、测试、监测产液剖面,且无法进行二次改造作业。采用可溶金属材料,设计了直井全通径分层压裂工艺管柱。介绍了直井全通径分层压裂工艺管柱及关键工具。研制了新型喷砂滑套、滑套密封器和节流底阀。室内试验和现场试验结果表明,直井全通径分层压裂工艺管柱中关键工具的溶解时间可控,初始溶解时间大于72 h,压裂后工具内的可溶部分溶解时间小于7 d,不可溶部分脱离可溶部分的束缚下行掉落到井底,整个管柱全通径可达57 mm,能够满足一趟管柱分7层压裂施工及后续作业的要求。为直井分层压裂实现管柱全通径提供了新的技术手段。

苏北盆地页岩油体积压裂技术研究与应用

随着勘探开发技术的不断发展,页岩油不断取得重大突破,以压裂为主要改造措施的开发技术成为页岩油领域研究的热点。苏北盆地泥页岩发育良好,开发潜力巨大,通过对苏北盆地页岩油储层特征分析,按照“主攻甜点,肥瘦兼顾”的整体思路,采用分段体积压裂工艺改造,施工顺利,通过裂缝监测显示,达到了体积压裂造复杂缝的目的,形成了苏北盆地页岩油体积压裂工艺技术,达到预期的增产效果。

海油陆采钻完井技术现状分析

滩海地区油田建设存在“陆上设备下不去、海上设备上不来”的问题,这导致我国渤海滩海地区油气资源丰富但难以开采。海油陆采技术是开采滩海地区油气资源的特殊技术,海油陆采钻完井技术包括丛式钻井技术、大位移井技术、工厂化钻井技术和固完井技术。通过对海油陆采钻完井关键技术的介绍和技术现状进行分析,总结了我国近几十年来海油陆采技术的发展现状及趋势,预测了我国海油陆采技术的发展方向,对我国海油陆采钻完井技术与理论的完善具有一定的指导意义。

华北油田杨税务潜山优快钻井技术研究

杨税务潜山是华北油田近年增储上产油气勘探的重点区域,但其勘探开发过程中钻井效率有待提高。杨税务潜山中深部地层存在机械钻速低、单只钻头进尺少、事故复杂多发等技术难点。在借鉴国内外中深部地层提速技术成果的基础上,分析了杨税务潜山邻井的井身结构、钻头使用、事故复杂情况,开展了杨税务潜山邻井的岩石力学三轴强度试验,进行了井身结构优化、个性化钻头优选、提速工具优选和防漏堵漏方案设计。统计3口试验井的试验效果,三开和四开的机械钻速分别提高83.1%和84.2%、单只钻头平均进尺大幅增加、钻头使用量大幅减少、钻井周期缩短14.8%,全井机械钻速提高52.6%,事故复杂时效降为零。试验结果表明,杨税务潜山优快钻井技术的研究很好地解决了杨税务潜山目前存在的钻井技术难点,能够大幅度提高机械钻速、减少事故复杂,具有在该地区推广应用价值。

在役石油套管漏磁检测系统研究

石油套管的服役状态直接影响石油钻探与开采的正常进行。由于套管服役环境的影响,往往造成套管具有各类缺陷,检测并掌握这些套管缺陷对于安全生产具有重要意义。目前常用的各类套管检测手段难以定量定位的判断套管缺陷。漏磁检测技术是一种无损检测技术,能够有效检测磁性材料的多种缺陷特征。将漏磁检测技术引入在役套管检测领域,构建了一种新的在役套管漏磁检测系统,试验结果证明该系统能够有效检测并识别在役套管的各类缺陷。

钻井取心技术及应用实践研究论述

石油资源在我国工业发展中有着非常重要的作用,但是石油资源是一种不可再生的资源,只有将石油资源进行有效合理的开发,才能够有效确保石油资源的可持续化发展。目前我国对于石油资源的需求量仍然很大,如果石油在开采过程中出现问题,就会严重影响到我国社会经济的发展。随着社会各界对于石油需求量的不断上升,在该过程中对于石油钻井技术的要求也在增强,井作业的质量会直接影响到油田的后期开采作用,因此需要加强钻井作业的核心环节控制,如何有效提高钻井技术满足钻井需求,减少油田在后期开采过程中所出现的问题是一项非常重要的研究内容,钻井取新技术能否获取高质量的研新工作是钻井作业的核心内容,但是不同的地质条件在利用取心技术时也会存在明显的差异性,通过分析气体钻井取心技术,并提出相应的改进措施,从而有效实现我国钻井取心技术的有效应用。

巴彦油田疏松砂岩储层保护技术

巴彦油田储层属于中孔、中低渗为主的深部弱胶结砂岩储层,储层水敏性强,在用钻井液为淡水体系,抑制能力差,易引起地层水矿化度变化,导致储层污染。中国具有同样埋藏深度同时又具有类似储层物性特点的油田很少,需要针对疏松砂岩储层特点研发一种新型微米储层保护剂。在分析巴彦油田储层伤害因素的基础上,自主研发了一种兼具成膜与防膨效果的微米乳液储层保护剂,通过激光粒度分析、砂床封堵、PPA封堵滤失、扫描电镜等评价方法,验证了微米暂堵剂的广谱封堵和协同增效效果。该产品粒径D50≤2.17μm,D90≤7.05μm,线性膨胀降低率达到51.35%,与钻井液体系配伍性良好,与可酸溶材料配伍形成了一体化广谱封堵技术。室内实验表明,该广谱封堵技术针对弱胶结砂岩储层岩心渗透率恢复值可保持在90%以上。现场试验中,通过表皮系数测试和试油投产数据等综合对比表明,该广谱封堵技术具有良好的储层保护效果。

小井眼老井开窗侧钻尾管固井工艺研究与应用

二连油田老井因套变等原因无法继续开采,需要重新处理井筒,打通新的生产通道,且其老井多采用φ139.7mm套管完井。针对老井小井眼侧钻采用尾管悬挂固完井工艺中存在的尾管段间隙小导致固井作业蹩堵等复杂情况,从锥体流通结构设计、整体式复合钻杆胶塞结构优化,改进悬挂器关键结构设计,研究出座挂可靠性高、承载能力大、环空过流面积大、循环压耗低的带顶部封隔的尾管悬挂器,为小井眼老井侧钻安全高效施工提供了有力支撑,有效提高了固井效果和使用寿命,满足了侧钻需求,提高了尾管封固质量。

水基压裂液伤害机理及措施研究

压裂液伤害是增产改造中非常关注的热点,对水基压裂液伤害的现象及机理进行调研,归纳总结了水基压裂液对储层的水相、固相、速敏和碱敏伤害现象及原理。这些伤害通过增加表面张力,产生颗粒膨胀、运移,发生吸附,减小孔道半径的方式,降低储集层孔道的流动能力,最终严重影响增产改造效果。对降低压裂液伤害的措施进行调研,从化学和工程两方面归纳总结了降低压裂液伤害的方法,简要阐述方法的原理及运用现状,对未来的发展方向进行了展望。通过了解国内外水基压裂液伤害的研究进展,为压裂液伤害后续的研究方向提供了一定的参考,对新型低伤害压裂液的研制提供一定的支撑。

耦合磁场感应强度分布仿真研究

随着每年中国石油勘探开发力度的不断增大,RMRS仪器已经不能满足所有连通救援井的施工,需要对RMRS仪器进行升级。将对于升级后仪器的测距定位耦合磁场感应强度分布仿真进行研究。

盐穴储气库溶腔促溶工具设计及流场优化分析

目前在盐穴储气库腔体的建造中,促溶工具缺乏参数优化过程,没有关于其技术参数与所形成腔体大小、形状之关系的阐释。为此,设计了延伸式快速溶腔促溶工具,利用Fluent软件对此工具的外流场进行仿真,研究喷嘴角度、入口排量和工具旋转速度对盐穴储气库前期的建槽大小、形状的影响。分析结果表明:该工具能实现工作状态可控、延伸自适应,且喷嘴可更换;45°喷嘴角度为建槽期的最佳建槽角度;入口排量越大,高速喷射流的喷射距离和喷射范围越大,但是当入口排量超过一定值时,其对喷射距离的增长幅值会快速减小;建议工具在工作时采用较低的转速,以减少单个高速喷射流的动能损耗。所得结论可为延伸式快速溶腔促溶工具的现场应用提供理论指导。

K型井架悬挂机械手二层台结构设计与测试

钻机井架上的二层台增加悬挂式机械手可以提高钻采效率,但会导致二层台整体受力增大,而传统井架二层台结构设计时未考虑增加悬挂式机械手,需要改进其结构,提高二层台承载能力以满足加装二层台机械手后的井架整体承载要求。在现有二层台结构基础上,对普通井架二层台改进结构设计,优化力学结构,强化二层台承载性能,用Ansys软件对该设计模型进行了数值计算和结构分析。利用STS-WiFi无线结构测试系统对优化结构后的二层台进行现场应变测试,通过砝码施加阶梯载荷并实时监测二层台关键测试点的应力变化。整理分析测试数据并将现场测试结果与理论计算结果比较,研究表明现场测试结果与理论计算结果相吻合,该增加悬挂式机械手的二层台结构设计满足强度要求,可用于钻采作业。