基于温敏聚合物/纳米复合材料的抗200℃高温无固相水基钻井液研究

针对传统无固相钻井液抗温性能较差的难题,以纳米复合材料N-AMPA为主剂,构建了具有优良抗温性能的无固相钻井液体系。评价结果表明,在25~180℃,1%N-AMPA水溶液的黏度增加率达43%,表现出优良的高温增黏性能;1%N-AMPA水溶液经200℃/16 h老化后,黏度保持率达67.6%,其抗温增黏效果明显优于增黏剂HE300。以N-AMPA为主剂构建的无固相钻井液体系,抗温能力达200℃,热滚16 h后的表观黏度保持率达67.0%、API中压滤失量为7 mL,耐温能力较强;抗氯化钠、氯化钙和劣土污染能力分别达20%、0.8%和10%,污染后于200℃热滚16 h, API中压滤失量始终低于9.5 mL,具有较好的抗污染性能;泥页岩膨胀率约3%,抑制防塌性能好;岩心渗透率恢复率达90%,储层保护效果好。

油基钻井液与地层流体重力置换实验研究

碳酸盐岩地层连通性较好,多发育裂缝溶洞型地层,经常发生重力置换式溢流,溢流与漏失并存,难以处理。在一些区块中,由于油与油基钻井液发生重力置换溢流,常导致钻井液密度降低,无法平衡井底压力,造成恶性溢流事故。为了及时处理溢流事故,实现安全钻井,需要掌握油与油基钻井液发生地层重力置换的机理,从理论出发指导现场处理重力置换溢流。因此,基于自主研制的井筒-裂缝-地层重力置换实验装置,开展重力置换实验,证明了重力置换现象的存在;配置油基钻井液,开展油基钻井液与油重力置换实验,发现由于地层原油与油基钻井液发生反应,会导致油基钻井液密度与粘度明显下降,导致油基钻井液无法平衡井底压力,影响钻井进程,实验对现场处理重力置换溢流具有指导意义。

“胜利天工”石油工程品牌管理体系构建与实施

在全球能源市场发生深刻变革、竞争日趋白热化的背景下,扩大生存空间,提高抗风险能力,成为国内油服企业共同面对的一项课题。作为中国石化重点石油工程技术研究机构,胜利工程钻井院依托拥有自主知识产权的核心技术和产品,创新实施品牌发展战略,通过将品牌建设融入产品研发、制造、服务、销售全生命周期,构建起“胜利天工”石油工程品牌管理体系,在石油工程领域打响了“胜利天工”品牌,实现了科研攻关、市场开拓双突破。

中国石化石油工程技术新进展与展望

近年来,针对深层特深层、非常规、低渗透油气勘探开发过程中存在的地层硬度和温度高及产能低等问题,中国石化攻关形成了9000 m特深井安全高效钻井技术、页岩油工程技术和中深层页岩气工程技术等一批关键核心技术和装备,高效钻成了5口9000 m以深特深井、10余口页岩油井和2口位移超4000 m页岩气井,有力支撑了深地工程的顺利实施,保障了各类油气资源的勘探开发。但随着勘探开发的不断深入,石油工程技术面临着地质条件更为复杂等一系列技术挑战,中国石化应在安全钻井、高温高压测井和重复压裂等技术方面加快形成自主创新能力,注重新材料、绿色低碳技术的应用,打造更加成熟的、专业化水平更高的石油工程技术体系,为实现油气增储上产新目标提供技术支撑保障。

胜利工程智能钻井关键技术探索与建议

随着深层和非常规油气资源开采需求增加及人口老龄化加剧的影响,油气钻探工程面临结构性缺员和高风险、高成本、低效率的问题。为了应对这些问题与挑战,智能钻井技术成为行业发展的关键。首先,概述了智能钻井的数据采集、传输、决策和控制等4个关键环节,介绍了中石化胜利石油工程有限公司(胜利工程)在地面自动化装备、井下测量与控制工具及信息化建设3个方面的技术探索情况;然后,提出了智能钻井的实施路线图,详细讨论了关键技术;最后,针对胜利工程在智能钻井实施层面的挑战,提出了一系列建议,包括提高井下与地面的数据通讯能力、增强系统的融合度和业务逻辑的交叉融合及深入挖掘数据,以提升理论研究的深度。研究认为,智能钻井技术的发展不仅需要技术上的突破,还需要对传统钻井理论进行深入理解和创新。

胜利油田钻井液环保处理技术研究与应用

在胜利油田钻井过程中,废弃物总量大、污染物含量高,废弃物污染控制集中于末端治理,资源化利用程度低、成本高,无法实现钻井过程中的污染控制,严重影响油田生态环境。针对该油田钻井过程中的环保关键技术难题,以“减量化、无害化、资源化”为目标,进行了理论研究、装备研发、技术攻关和集成应用,形成了钻井污染物源头控制、全井段钻井废弃物随钻过程减量化和钻井废弃物末端无害化处理与资源化利用等3项核心技术,创新了覆盖“源头控制、过程减量、末端治理”的钻井液环保处理技术。“十三五”期间,该钻井液环保处理技术在胜利油区及新疆、四川等地的中国石化工区实现规模化应用,建成了胜利油田滨105、盐222、桩146等绿色低碳钻井示范工程,为保障胜利油田绿色低碳开发提供了技术支撑,也为我国陆上油气田绿色低碳开发提供了有益借鉴。

安场区块页岩致密封堵油基钻井液技术研究

针对贵州安场区块五峰-龙马溪组页岩极易垮塌的难题,基于对该区块代表性页岩的矿物组成及组构特征分析,揭示了安场区块页岩井壁失稳机理,针对性地提出了以多尺度致密封堵防塌为核心的井壁稳定技术对策,构建了一套适合该区块的致密封堵防塌钻井液体系。矿物组构特征分析结果表明,该区块页岩地层纳米裂隙、微米裂缝发育,纳米裂隙尺寸均小于100 nm,微缝、洞尺寸大多以0.1~2.6μm为主,具有纳-微米多尺度特征和弱水化性质。根据粒径匹配原理优选形成的复合封堵配方由刚性堵剂超细碳酸钙和柔性堵剂组成,可有效封堵安场区块五峰-龙马溪组页岩地层孔缝。构建的致密封堵防塌钻井液在120℃、3.5 MPa条件下滤失量仅为1.2 mL,可使页岩的渗透率降低90%以上,能够有效地阻止压力传递。致密封堵防塌油基钻井液在安页7-8HF井进行了现场试验,钻井过程中均未发生垮塌、井漏等复杂情况,试验井段的井径扩大率仅为2.64%。因此,致密封堵防塌钻井液能够解决安场区块五峰-龙马溪组页岩地层井壁失稳的问题,为安场区块页岩气高效钻探开发提供技术保障。

石油工程“四提”技术进展与攻关方向

近年来,中石化石油工程技术服务股份有限公司持续攻关石油工程技术重点领域,提升装备水平,把握信息化发展方向,实现众多技术的迭代升级。文章围绕石油工程“提质、提速、提效、提产”工作目标,重点阐述了旋转导向、套管钻井、钻井管柱自动化装备、重建井筒重复压裂等一系列石油工程“四提”技术成果,在工程质量、钻井速度、施工效率和油气井产量方面取得长足进步,有效支撑了深层特深层、非常规、低品位油气资源的勘探与开发。随着勘探目标日趋复杂,开发难度不断增加,亟须通过技术革新和装备升级进一步推动油气资源高效高质开发,在现有理论实践基础上,提出开展跨界融合赋能、研发颠覆性技术、耦合信息化专业知识等建议和对策,力求石油工程“四提”再加速。

石油工程造价管理系统清单计价应用平台在优化钻井设计中的应用

“石油工程造价管理系统清单计价应用平台”自2018年下半年开始推广应用,在提质增效方面取得了显著效果。清单计价应用平台可实现设计、预算一体化运行,根据方案编制、单井设计实现不同的预算,通过优化对比,达到设计、预算最优化。清单计价应用平台应用于桩西油田桩斜139扩方案的设计和预算工作中,经过6次较大优化设计和预算分析,实现了最佳井台组合、优化井身结构、加强油气层保护、旋转导向+地质探边等技术应用,取得了满意效果。提高清单计价的科学性和可行性至关重要,相关人员要不断提高自身专业素养,不断完善清单计价模式,科学合理地开展清单计价,同时要完善企业信息体系,强化风险控制意识。

油田地面工程建设新工艺技术的研究与应用

随着社会经济的飞速发展,我国对石油和其他资源的需求日益增长,为了满足这些需求,许多新型的油田建设项目应运而生。油田地面工程是油田开采过程中不可或缺的一环,它对油田的产量和效率有着至关重要的影响。因此,为了提高油田的产量,必须对新井、老站以及老井等进行合理的调整,以确保新井能够顺利投产。当前,油田地面工程面临着诸多挑战,为了应对这些挑战,必须采用先进的技术手段,降低系统能耗,以实现更高效、更安全的建设目标。

钻井工程技术提升石油开采效益的研究

社会经济的发展与进步,也促进了科学技术的创新发展,为石油企业发展和高效开采提供了有效技术保障,促使石油企业生产规模日益壮大,也成为了国民经济水平持续增长的重要产业。然而由于我国石油钻井技术处于落后发展水平,对技术缺乏创新研究等问题,直接对油气资源的开发和利用形成了严重影响。因此,本文通过对石油钻井工程技术应用过程中存在的缺陷与不足进行了详细分析,文章重点提到了常用的几项钻井技术,通过不断增强和优化钻井工程技术,对石油开采效益的增加以及石油行业的可持续性发展贡献出一份力量。

基于改进WOA-MP算法的多普勒海流计回波信号频率估计研究

受海洋环境复杂干扰影响,多普勒式海流计的超声波回波信号易受干扰影响,包含多种频率成分,这给海流流速信息的解算带来困难。为解决多普勒海流计回波信号频率估计精度较差的问题,提出一种基于信号匹配追踪(MP)的频率估计方法,并融合改进型鲸鱼优化算法(MWOA)提高估计过程的效率。该方法利用混沌映射提升初始种群多样性,并引入自适应权重和非线性收敛因子提高算法局部寻优能力、搜索速度和求解精度。而后,对改进算法与其他优化算法进行对比测试,结果显示所设计改进算法在收敛速度和寻优能力上具有有效性和优越性。此外,通过对多普勒回波信号进行特征重构,开展MWOA-MP算法在噪声环境下的频率估计精度性能测试。在回波信号信噪比为–10 dB条件下,MWOA-MP算法相对传统方法抗噪声能力提高30%。与其他智能方法融合MP后的频率估计算法相比,MWOA-MP算法的估计误差在10 Hz以内,可满足多普勒海流计频率测量精度要求。

海管立管疲劳损伤计算研究

以某平台双层海管立管为研究对象,综合考虑立管的约束形式及环境载荷、腐蚀等的作用,本文借用ABAQUS有限元软件完成立管在实际工况下的强度计算,进一步借助Fe-safe有限元软件完成立管的寿命计算。本课题结合光纤光栅传感技术,实现了对该立管关键部位的应力、应变状态的检测,获取了检测周期内管道的应力应变数据,将有限元计算结果与检测结果进行对比,完成模型准确性验证,结果表明,该疲劳损伤计算方法适用于海管立管的疲劳损伤研究。研究结果可进一步为海上工程设计和施工提供科学依据和安全保障。

胜利油田钻井液不落地处理工艺研究

针对胜利油田陆地钻井工艺过程及钻井液不落地处理工艺的难点,根据钻进过程不同阶段,采取不同工艺流程,主要分为清水钻进阶段、钻井液钻进阶段、完钻后固控系统钻井液处理阶段。在不改变钻井液体系、不额外添加钻井液常规使用的任何化学药品、不改变现有钻井液固控系统情况下,实现了钻井液固相废弃物脱液干化、液体重复利用和废弃钻井液及钻屑现场不落地,达到减量化处理目标。经过多口井的现场应用,这套工艺特别适合胜利油田的地层特点和钻井工艺要求,也可以推广应用到国内其它油田区块使用。

膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用研究

膨胀套管技术是将管柱下到井底,以机械或液压方法,通过拉力或压力使管柱发生永久塑性变形,从而达到扩大井眼或生产管柱内径的目的。目前,复杂结构井和特殊工艺井钻遇高压层、漏失层等复杂地层时,常因常规技术难以封堵或井眼尺寸受限而导致后续钻井和完井方案无法实施。膨胀套管钻完井技术能有效解决复杂地层封堵、井身结构优化和完井内径过小等复杂钻完井难题,膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,可为复杂井况条件下尾管完井提供技术手段。国内膨胀套管技术裸眼井封堵应用推广力度较小,在大尺寸膨胀套管应用方面尚有所欠缺,等井径膨胀套管技术尚处于研发阶段;同时,膨胀悬挂器应用范围主要集中在侧钻井的尾管完井,且规格尺寸不完全,尤其缺少特殊尺寸的产品。建议与国际先进公司对标,开展先进的膨胀套管及膨胀悬挂器技术深化研究。

钻井固废随钻固液分离工艺的研究与应用

2017年初南疆油区新开井已开始全面配套泥浆不落地系统,初期采用的是以自然沉降工艺和离心分离工艺为主流的两种泥浆不落地工艺。针对南疆油区钻井工艺过程及磺化泥浆的特点,进入2019年后逐步确立了以压滤分离技术为主、离心分离技术为辅的分段处理工艺,并以此作为泥浆不落地系统的处理工艺。压滤机在废弃物固液分离效果及分离效率上具有优势,分离出的泥饼含水率小于40%,适合现场堆存与运输,并满足后期无害化治理要求。而使用离心分离不但能有效将固体废弃物分离,还能将残留的液相回收利用于配制胶液,大大节省了泥浆材料用量及用水量,实现减量化生产。两种处理技术相互配合,构成了现阶段南疆油区的主流泥浆不落地工艺。

高温高压下钻井液循环流动摩阻实验研究

深层油气勘探开发过程中常面临高温高压的挑战,钻井液在高温高压等复杂工况下,其性能会发生改变,研究钻井液在复杂工况下的流动摩阻变化规律,能为特深井钻井提速及井控提供理论基础。根据实际工况要求,建立了高温高压钻井液循环流动摩阻测试装置,实验研究了温度、压力、固相颗粒及含气率对钻井液流动摩阻的影响,采用多元回归方法拟合并绘制温压摩阻系数图版,能更好阐述温压与钻井液流动摩阻的定量关系。结果表明:顺北区块钻井液流动摩阻随温度增大而减小,随压力增大而增大,摩阻系数图版能更准确体现摩阻系数与温压的定量关系,固体颗粒含量对流动摩阻影响不大,钻井液流动摩阻随着含气率增加而增大。该实验装置与分析方法,对于研究复杂工况下钻井液流动摩阻变化规律具有重要意义。

优快钻井技术在黔北正安狮溪向斜区块的应用研究

黔北正安狮溪向斜区块当前处于规模开发的初期阶段,狮溪1-1HF井和狮溪1-2HF井是规模开发的第一轮次井。两口井存在裂缝发育丰富易漏失、井壁易失稳发生复杂情况、断层发育导致目的层难预测等多个地质、钻井工程方面的技术难点。在对构造特征、地质条件及邻井资料充分研究的基础上,通过应用空气钻井技术、近钻头地质导向轨迹控制技术、元素录井和岩屑伽马能谱地层识别辅助技术以及优化油基钻井液体系,克服了地质条件复杂、水平段后期摩阻扭矩大等问题,两口井均顺利钻进至完钻井深,水平段长分别达到1250m、1578m,优质储层钻遇率达到100%。相关优快钻井技术的成功应用,为加快狮溪地区龙马溪组页岩气的勘探开发提供了有力的技术支撑。

数字化建设助力提高钻井装备本质安全研究

石油钻井装备的安全运行至关重要,数字化建设可以有效提升石油装备运转效率,保障关键设备安全运转。充分利用物联网、大数据与人工智能等相关理念,实现对石油工程关键设备运转记录、故障预警、电子报表、维保提醒等方面的全面采集,提高钻井作业安全性、效率和精度,提高装备安全运行的可靠性,保障关键设备高质高效运行。钻井关键装备物联网智能监测系统整体建设可分为基础层、平台层、应用层三个管理层。该系统已在多部钻机上试点应用,实时监控关键设备参数200余项,通过网络随时随地监控装备位置、运行状态及设备概况等信息;在钻井现场可自动生成8类42张报表;实现了维保及故障预测提醒自动推送。

气体钻井岩屑返出量实时监测技术研究与应用

在气体钻井施工过程中,钻头钻进产生的岩屑需要通过循环介质携带到地面,通过排砂管线进入沉砂池。井底岩屑能否正常返出,直接影响到钻井施工的安全和效率。通过微波流量计对岩屑返出进行监测,岩屑流量传感器安装于旋转控制头与降尘泵之间的直管段上,安装在供气管线上的气体质量流量计获取气体的实时流量,并将数据送达岩屑监测现场服务器,各工程参数监测单元的信号传送至中控计算机后,通过数据汇总、图形比对、趋势判断以及对返出岩屑进行累计等技术手段,可较早地发现和监测地层出水、掉块情况,为气体钻井施工提供有力的安全保障和预警信息。通过现场试验结合岩屑及工程参数,建立了气体钻井岩屑返出安全区间判别标准及分析方法。