胜利滩浅海复杂地层钻井关键技术研究与应用

胜利滩浅海地区油气资源储量丰富,老区产量递减快,勘探开发逐渐转向边际和深层,钻井过程中面临密集井网防碰难度大,深部坚硬地层钻速慢、复杂情况多发,油泥岩地层易坍塌,裂缝储层保护及固井质量要求高等难题。为有效解决上述钻井难题,通过理论研究、专项攻关和集成应用相结合的方法,形成了包括密集井组磁测距主动防碰技术、潜山复杂地层快速穿越技术、油泥岩多元封堵钻井液技术、高强恒定低密度水泥浆技术等关键技术。这些技术累计推广应用于200余口井,形成了重点区域标准优快钻完井施工模式,有效保障了密集井组的施工安全,提高了潜山地层的钻井机械钻速,降低了复杂时效。所得结论可为滩浅海油气资源的高效勘探开发提供技术保障。

废弃钻井液深度净化技术研究

在分析国内外废弃钻井液处理技术现状的基础上,针对胜利油田钻井施工实际,提出一种钻井液回收及深度无害化处理的技术方案:首先对完钻后钻井液再进行化学强化高效固液分离,充分去除钻井液中有害固相,使之达到下口新井循环使用的性能,实现了钻井液有效回收再利用,降低了钻井成本;对外排的废弃钻井液,采用絮凝和水化反应,生成多种难以溶于水的水合物晶体,破坏钻井液体系,通过吸附作用形成螯合物,完成对有机物和重金属离子的包被作用,再进行固液分离,实现从而达到废弃钻井液及废弃固相的无害化。经过4口井的现场应用证明,该套工艺技术具有良好的现场适应性,处理之后的各项污染物的含量大大降低,达到相关的排放标准要求。

扭转冲击钻井工具性能试验研究

扭转冲击钻井工具解决PDC钻头卡滑问题,提高机械钻速,保护钻头。该工具的性能试验包括试验技术方案、试验过程以及其各项技术参数的采集与处理。得到了在清水介质条件下,针对钻井泵不同流量,工具的冲击频率、内部压力以及冲击力的变化规律,为工具现场应用提供必要的参考数据。

低伤害钻井液油气层保护技术研究与应用

低渗透油气藏在钻采过程中极易因外来流体侵入造成水敏、水锁等各种污染损害,而钻井液是造成储层伤害的主要因素。低渗透油气藏可分为高压低渗储层、低压低渗储层、低渗漏失储层、低渗敏感性储层、特低渗储层5种类型,其储层保护难点也有所不同。根据各类储层岩心的评价测试分析,围绕储层"低伤害"和钻井施工要求,有针对性地形成一系列油层保护钻井液体系。低伤害油层保护技术在胜利油田大43区块应用16口井、滨425区块应用26口井,施工过程顺利,钻井周期明显缩短,有效减少了钻井液对低渗地层的浸泡时间,油层保护效果良好。其中大43区块的施工井绝大多数无需酸化压裂,而同期投产的邻井需要酸化压裂后才能投产。滨425区块由过去的"压裂投产"转变为"全过程油层保护+常规射孔"的投产方式,有效降低了新井投产费用。

胜利油田济阳坳陷樊154区块小井眼长水平段水平井钻井技术

为了利用长水平段水平井钻井技术和分段压裂技术来开发低渗透油气藏,针对樊154-2HF钻进过程中主要面临的水平段长、摩阻扭矩大、井眼轨迹控制难度大等技术难点,将该井井身结构设计为三开型,直井段采用"塔式钻具"小钻压吊打防斜,增斜段下入地质导向仪器,为顺利进入油层提供技术支持,水平段采用常规"稳斜钻具结构"和定向钻具结构,实现单趟最高进尺548m,测量系统采用先进的MWD(LWD)随钻测量系统,确保数据准确性和稳定性;钻井液体系采用铝胺基钻井液体系,确保了水平段的有效延伸。成功实现了樊154-2HF井完钻井深4916m,垂深2720.81m,水平段长2015m,水平位移2384.87m,创中石化152.4mm井眼水平段最长纪录;为非常规致密砂岩油气藏小井眼长水平段水平井的开发积累了丰富的经验,为后续长水平段水平井的钻进提供了技术支撑。

顺北区块抗突发性盐水钻井液体系的室内研究

顺北区块志留系存在漏失和高压盐水的双重矛盾,要求钻井液具有良好的稳定性以及较强的抗突发性盐水性能。针对志留系地层特点,通过优选降滤失剂、增黏剂、钙离子浓度控制剂、封堵剂等关键处理剂,研制出优化的抗突发性盐水钻井液体系。室内评价结果表明,所研制出的钻井液性能易于调控,抗温达150℃,API滤失量低至2 mL,HTHP滤失量为9.6 mL;抗NaCl污染≥20%,抗钙污染≥3%,具有较好的流变性、封堵性和抗污染能力等特点,基本上能满足顺北区块志留系突发性盐水地层对钻井液性能的要求。

复合异质结构声发射信号传播特性研究

[目的]旨在研究声发射信号对典型复合异质结构中的传播特性的影响。[方法]首先,基于半解析有限元方法开发频散曲线计算程序,计算声发射波在复合结构板中的群速度频散曲线;然后,采用ABAQUS软件建立复合结构模型,并模拟典型声发射源信号的传播过程,研究声发射信号在复合结构中的频散特性和衰减特性;最后,针对复合异质结构,结合小波变换和模态声发射理论,分析T型复合异质结构中声发射信号的时频特性与模态转换。[结果]结果表明,声发射信号衰减特性与信号传播距离和传播方向相关,经过异质结构界面时信号会大幅衰减;声发射信号与异质结构相互作用会产生复杂的传播现象,包括T形变换和模态转换等;声发射信号T形变换中反射信号的信号强度最强,跨结构透射和经过90°转角结构透射信号的信号强度相当。[结论]所做研究通过使用反射系数和透射系数量化了信号的散射特性,结果可为声发射技术在海洋结构物健康监测中的应用提供理论参考依据。

我国石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势探析

石油是现代社会发展非常重要的能源之一,石油工业的发展情况对于我国社会的发展至关重要。在石油钻井工程中,技术水平的高低将直接关系到我国石油产业发展状况的好坏。然而,与国外所取得的成就相比,我国仍存在很大一段差距。鉴于此,本文主要对我国石油钻井工程技术的现状、挑战及发展趋势等相关问题进行了探讨。

石油钻井施工安全管理存在的问题及对策研究

石油钻井施工的安全管理工作直接影响石油企业甚至国民经济的发展,当前我国石油钻井施工过程中主要存在制度、人员素质、安全检查方面的问题,从完善制度、强化管理监督、加强安全教育等方面采取措施,能有效减少安全事故的发生。

钻井循环过程中井内瞬态温度预测模型

井内温度直接影响钻井液密度和井内压力。随钻井深度的增加,有必要对温度参数进行研究。考虑钻柱内和环空内流体与地层之间的热交换,建立井下循环温度物理模型,再根据能量守恒原理,利用半瞬态传热近似解法,推导出钻井液循环期间,钻柱内和环空内液瞬态温度预测模型。结合实例井参数,利用VB语言编写程序计算知,钻井液最高循环温度约出现在井底上方环空的1/8井深处,且基于该温度模型计算得到的YB井和MS1井井底当量静态密度(ESD)值分别为1.645 g/cm3和1.918 g/cm3,与现场测得数据吻合良好,说明该温度模型可用于预测井内瞬态温度。

等井径膨胀套管技术应急应用研究

等井径膨胀套管技术是石油天然气领域的一个重大突破,也是膨胀套管技术和井身结构的发展方向,文章介绍了一种等井径膨胀套管系统的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的关键结构。该系统可以在钻井过程中作为应急措施封堵复杂地层,实现无内径损失钻进,不仅可作为补救措施,也可成为钻井设计中考虑的技术手段之一,从而优化和完善井身结构。该技术已在复杂井中进行应急应用,取得良好的技术效果,建议在我国加快该项技术的研发和提高应用水平。

推靠式旋转导向钻井工具导向能力测试系统

基于导向翼肋作用下模拟井筒应变的分析和导向翼肋作用下模拟井筒的有限元分析,模拟井筒应变传感器的优化布局,设计具有自主知识产权的推靠式旋转导向钻井工具导向能力测试系统,并给出其硬件组成与软件工作流程。

常低压裂缝性地层气举穿漏钻井技术

为解决常低压裂缝性地层钻井过程中的易漏难堵问题,提出了一种气举高效降压穿漏的钻井新技术。该技术采用少量双壁钻杆注气将井筒上部钻井液举升,降低环空ECD实现易漏地层快速穿越。通过多相流模拟分析了立管压力、双壁钻杆下深、注气量及钻井液排量等关键工艺参数对环空ECD的影响,建立了以“最优气举效率”为目标的优化设计方法,并利用优化后施工方案,完成了一口常低压岩溶漏失井的先导试验。试验结果表明,利用该技术可在不堵漏的情况下快速建立稳定的循环,同时满足携岩及轨迹控制要求,大幅缩短因井漏引起的非生产时效,具有良好推广应用前景。

反循环钻井技术返砂导流线设计及适应性分析

针对常规返砂管道无法满足反循环钻井技术返砂要求的问题,采用耐冲软管与排砂硬管相结合的方式,提出了两种新型返砂导流管道方案--U形线方案和悬链线方案。建立了悬链线及U形线的返砂导流管道数学模型,采用Fluent软件对管道整体特别是T形接头处进行流动及冲刷腐蚀模拟。根据模拟结果优选出悬链线方案,并且研究了相关配套设备,给出完整的返砂系统优化设计。在乐安油田选取一口试验井进行了5 d的反循环钻井试验,试验中,返砂效率接近92. 53%,起钻后井底基本无沉砂。研究结果可为双壁钻杆反循环钻井技术的应用提供理论指导。

钻井液固控系统技术现状与发展趋势

随着石油钻井工艺技术的不断发展,对钻井液固控系统提出了更高要求。探讨了该系统的技术现状、存在问题,介绍了2种新型固控设备,提出了固控系统研发方向。目前,简化现有固控系统的主要方法是以直线振动筛和变频调速离心机组成两级固控系统。其优点体现在结构简单、处理量大、能耗低、系统可靠性高、易损件寿命长、钻井液净化效果好,满足新型钻井工艺技术发展的需要。

微乳液提高井壁稳定性实验研究

泥页岩微裂缝发育、封堵难度大,滤液在渗透压、毛细管力和化学势差等驱动力的作用下,会迅速进入地层深处,最终导致井壁失稳。研制了一种微乳液配方,通过粒度分布实验考察了微乳液的稳定性,并通过压力传递和页岩膨胀实验研究了其稳定井壁机理。所配制的微乳液具有良好的稳定性,在考察的静置时间内粒度保持稳定,虽稀释后液滴粒径略有增大,但当稀释倍数超过20倍后液滴粒径不再发生变化,微乳液还具有良好的抗温性,抗温达150℃。稀释后的微乳液液滴粒径中值在30 nm左右,能够进入泥页岩内部,而且在一定矿化度下会发生聚合形成大颗粒,当NaCl浓度增大到5.0%时纳米尺度的液滴已经消失,当CaCl_2浓度超过0.2%时液滴粒径中值达数百纳米,并通过吸附聚结停留在孔道内部,从而提高封堵效果。接触角实验表明,该微乳液可以显著改变泥页岩的润湿性,使其亲水性转变为具有一定疏水性,微乳液还能够降低表面张力,加量2%为时表面张力降低到31.4 m N/m,因此其具有一定的抑制能力。制备的微乳液与现场钻井液具有良好的适用性,对钻井液流变性影响不明显,能够提高泥饼质量,改善钻井液的滤失性。

胜坨油田小井眼钻井技术应用分析

2006年胜利油田开始进行小井眼钻井技术试验研究,2010年后开始扩大试验规模。经过胜坨地区13口井的试验总结,优选胜坨地区小井眼钻井的钻具组合,优化了小井眼的水力参数和钻井液体系(针对小井眼环空间隙小、易糊井壁的难题,结合该地区沙河街组易坍塌的特点,使用聚合物润滑防塌钻井液体系),并通过分析小井眼钻井存在的技术难点及现场解决对策初步形成了一套适合胜利油区特别是胜坨地区的小井眼钻井技术。实践表明,该地区的机械钻速明显提高,钻井周期和建井周期大大缩短,个别井指标超该地区常规井(平均机械钻速达到18.39m/h,平均钻井周期10.69d),为胜利油区同类井型提供了可借鉴的经验。

膨胀筛管技术研究现状及发展建议

膨胀筛管技术是近年来兴起的一项新兴防砂技术,筛管可发生变径膨胀,具有通径大及防砂效果好等特点,膨胀后可紧贴在井壁上,增加了筛管的表面积,降低了筛网内外的压降,减少了砂粒运移和对筛管的冲蚀损坏。介绍了国外公司各自的膨胀筛管原理、结构和应用现状,并结合国内膨胀筛管研究状况,针对存在的问题,提出下步发展建议,对膨胀筛管技术的发展具有一定的指导意义。

潜山油藏浅层侧钻井二开次完井技术

Ф177.8mm套管侧钻井钻遇漏失层、高压层、易塌层等复杂地层时,难以按常规方式下入技术套管封隔,采用膨胀套管充当技术套管封堵复杂地层的技术方案受成本、周期和风险等因素限制,难以在东部老油田推广。针对胜利油区潜山油藏浅层侧钻井开发难点,提出膨胀悬挂器配套直连型尾管方式封堵上部地层,通过方案优化、膨胀悬挂器优化、直连型尾管优选和配套工艺完善等,形成一整套浅层侧钻井二开次钻完井技术方案,并在草古1区块潜山油藏侧钻井中推广应用,成功钻达目的层,满足开发要求。现场试验表明,该技术能有效解决浅层小井眼侧钻井二开次钻完井难题,提供了一种更为便利、安全的解决方案,为钻井过程中封堵复杂地层提供了新的技术手段。

复合材料连续管检测系统研究

为了促进我国连续管技术的发展,实现复合材料连续管的应用,需要对连续管的检测系统进行研究,介绍了国外连续管检测技术现状,及国内连续管检测设备的发展,为连续管技术的发展提出建议。