减轻深层低渗储层水锁损害的钻井液研究与应用

准噶尔盆地中部的深层低渗储层西山窑组具有含水饱和度高、孔喉细小、渗透性差、结构复杂、非均质性严重、油气流动阻力大、常伴有天然裂缝等特点。岩心流动实验结果表明，水锁损害是该低渗透孔隙型砂岩储集层的主要损害因素之一，渗透率损害率为49．3％～89．2％。研究了多元醇类处理剂降低滤液表／界面张力的特性，应用防液锁技术、理想充填理论及d90规则研发了具有侵入量低、防水锁和防塌能力强、润滑性好等特点的高性能多元醇钻井液。现场应用表明，该钻井液既能满足超深井安全快速钻井的需要，也有助于保护深层低渗油气藏，对其它区块超深井钻井完井液的设计有一定借鉴意义。

甲基葡萄糖甙钻井液抑制机理研究

甲基葡萄糖甙所携带的羟基(-OH),对页岩有强烈的吸附作用,所携带的甲基(-CH3)使吸附后的甲基葡萄糖甙,具有半透膜的作用。用分光光度计,测定了甲基葡萄糖甙溶液对膨润土的吸附量。甲基葡萄糖甙与无机盐复配后,会进一步提高其吸附能力;用X射线衍射法,测定了甲基葡萄糖甙处理前后蒙脱石的晶层间距,结果表明,处理后的蒙脱石进入的水量少,水化膨胀小;用自行研制的页岩膜效率评价仪,测定了甲基葡萄糖甙处理前后岩心的膜效率,结果表明,处理后的膜效率提高,这是甲基葡萄糖甙在页岩表面吸附形成半透膜的结果。根据甲基葡萄糖甙的抑制机理,为强水敏的郑斜41井设计了以甲基葡萄糖甙为主处理剂的钻井液配方,应用效果证明,甲基葡萄糖甙钻井液体系具有优良的抑制和防塌作用。

高密度钻井液流变性调控技术研究与应用

针对高密度钻井液固相含量高、流变性难以控制这一难题,实验研究了加重材料的粒度级配与自由水对钻井液流变性的影响规律,并在此基础上优化出密度高达2.60g/cm3的高密度钻井液。室内实验表明,该高密度钻井液具有良好的流动性和悬浮稳定性。河坝1-1D井现场应用表明,该高密度钻井液性能优良,完全能够满足大斜度段钻井施工的需要。

大位移水平井段岩屑运移实验研究

以相似系统理论建立了大位移水平井携岩实验装置,并根据颗粒雷诺数相似推导了实验装置与原型的参数相似关系,实验研究了环空返速、钻井液密度及有效黏度、岩屑密度及粒径大小、钻杆转速及偏心度、井斜角、机械钻速和井眼尺寸等10个参数与无因次岩屑床厚度的变化关系,在此基础上采用非线性回归方法建立了大位移水平井稳态无因次岩屑床厚度方程,并根据文献对模型进行了验证。模型对于确定大位移水平井井眼净化最小携岩排量和优化机械钻速具有参考意义。

聚胺高性能水基钻井液特性评价及应用

根据泥页岩水化特点和多元协同抑制思路,构建了聚胺高性能水基钻井液。介绍了该体系的关键处理剂聚胺页岩抑制剂、包被抑制剂、铝盐封堵防塌剂和清洁润滑剂。通过屈曲硬度实验和粘结实验对比评价了聚胺高性能水基钻井液与几种典型防塌钻井液的性能。结果表明,聚胺页岩抑制剂能在低浓度下最大限度降低黏土水化层间距,有效抑制黏土水化膨胀。聚胺页岩抑制剂与铝盐封堵防塌剂复配后能显著阻缓孔隙压力传递。聚胺高性能水基钻井液抑制性和清洁润滑性突出,与油基钻井液接近。聚胺高性能水基钻井液在胜利油田田305区块进行了成功应用,解决了该区块泥页岩井壁失稳问题。

激光辅助破岩试验研究

为了探索激光破碎岩石的规律和效果,设计了激光辅助破岩系统,进行了激光破岩试验研究。试验岩样为花岗岩和致密砂岩,在地面大气状态下分别对2种岩样进行了试验,测试了离焦量、激光功率、激光照射时间、钻头转速等对激光破岩效果的影响。试验结果表明,岩石的物理、化学性质影响激光破岩效果,针对岩性进行激光参数的优化有助于提升激光破岩效果。

科里奥利质量流量计在钻井液密度在线测量中的应用

通过优选科里奥利质量流量计,设计和选择相关辅助设备并组装成钻井液密度在线测量装置,对该装置进行了一系列室内测试和现场评价。结果表明:所研制的测量装置具有良好的精密性、准确性、稳定性和可靠性,可实现钻井液密度的实时在线测量,适合于钻井现场使用。

欠平衡钻井技术在松辽盆地腰深1井中的应用

腰深1井是部署在松辽盆地长岭断陷达尔罕断凸带腰西构造高点上的一口直探井。该井储集层具有典型的低孔隙度、低渗透率特征,常规钻井容易引起储层伤害,造成气层产能下降,甚至不能发现气层。为此,在区域地质构造与岩性特征分析的基础上,论证了对该井实施欠平衡钻井的必要性和可行性,结合腰深1井的地质特征与井身结构参数,对欠平衡钻井实现方式、欠平衡压差、钻井液体系与性能以及欠平衡钻井参数等进行了设计。施工结果表明:欠平衡钻井技术保护了储集层,提高了钻井速度,延长了钻头寿命,钻进过程中发现了3套主力气层,达到了预期目标。该井欠平衡钻井技术的成功应用,验证和完善了欠平衡钻井设计和施工理论与方法,有助于欠平衡钻井技术的进一步应用和推广。

四川盆地通南巴构造飞三段储层研究

利用测井、岩心以及薄片等资料,对川东北地区通南巴构造带飞仙关组第三段(简称飞三段)储层的基本特征和控制储层发育的主要因素等进行了研究。研究表明飞三段储层为鲕粒灰岩,储集空间以铸模孔、粒内溶孔和晶间溶孔为主。飞三段整体是致密的,但储层段仍有较高的孔隙度,由于裂缝的存在从而提高了储层段岩石的渗透率。由测井曲线特征分析可知,鲡粒灰岩储层具有相对低的自然伽马、低密度、低速度和相对高的电阻率。储层的发育主要受控于沉积作用、成岩作用及破裂作用等因素。通南巴飞三段储层分为四类,河坝1井飞三段储层属于Ⅰ类和Ⅱ类储层。

新型水泥浆实心减轻材料FXW在固井中的应用研究

低密度水泥浆常用泡沫和漂珠作为减轻材料,但泡沫和漂珠的一个共同缺陷是承压能力有限。在现场使用时,地面密度和井下密度是不一致的,这将打破注水泥压力平衡,给固井施工带来一定的风险。为此,通过大量实验,根据颗粒紧密堆积原则,以粉煤灰、改性橡胶粉、微硅、石灰类矿物等为原料,复配出一种新型实心耐压减轻材料FXW。由于FXW为实心减轻材料,能够承受压力,因而能够适应井下高压条件。实验表明,FXW低密度水泥浆强度高,韧性好,可更好地满足油气井后期开发需求。

注氮气泡沫提高采收率技术在胜利油田的应用

注氮气泡沫提高蒸汽热采效果新技术具有气源广泛、价廉经济、无腐蚀等优点,而且工艺简单易行,是目前提高采收率的发展方向.阐述了注氮驱技术的主要原理,在研究的基础上,结合胜利油田热采生产中出现的油层垂向吸汽厚度逐渐下降、单井产量和油汽比递减加快、经济效益下滑等问题,利用该技术以及新引进的大型充氮设备在孤岛油田中二北地区进行了5口井的现场试验,取得了显著效益.作业后(3～5)个月内5口井累计产油5251t,累计增油4080.5t,从而证明:该技术是一项切实有效的提高蒸汽热采效果、从而提高采收率的新技术,值得推广应用.

水下储油保温监控系统研究

为了实现水下高效安全储油,对油水置换式水下储油及其监控技术进行了深入地研究,提出了油水隔离柔性储油方法。运用现场总线技术研制了水下储油保温监控系统。该系统采用基于神经网络的软测量方法实现隔离保温腔内高凝原油温度监测;运用热线测试技术实现保温性能在线监测;基于泛布尔代数的模糊逻辑控制方法进行原油保温加热控制。

蒸发作用对低渗透气藏饱和度分布的影响研究

低渗透气藏开发过程中广泛存在着水锁效应,确定水锁损害程度对气藏开发具有重要意义,准确预测近井地带含水饱和度的分布是确定水锁损害程度的关键技术之一。对水的蒸发作用机理和影响因素进行了分析,给出了稳定流条件下预测近井地带含水饱和度分布的数学模型,利用该模型分析了气井产量、地层水矿化度和地层温度对近井地带含水饱和度分布的影响。研究认为,气井产量和地层温度对近井地带含水饱和度分布的影响较大,而地层水矿化度的影响较小;在高温高压气藏中液相侵入较浅时可以利用蒸发作用解除气井水锁。研究结果对准确评价气藏中水锁效应的影响有一定指导意义。

桶基平台负压沉贯过程监测与控制技术研究

为了实现桶基平台平稳快速沉贯安装,对桶基沉贯过程中的负压、沉深、土塞高度等多参数监测及沉贯过程控制技术进行深入研究,提出3N+1全压力传感器多参数监测和沉贯过程逻辑控制技术。研制了负压沉贯过程监测控制系统,该系统具有结构简单,性能稳定,控制精度高,响应速度快等特点。对JZ9-3W桶基平台沉贯过程进行了监测控制,沉贯深度测量精度0.2%,三筒沉深平衡控制精度1%。工程实践证明该技术可以满足负压桶基平台沉贯过程测控技术要求。

MPD技术及其在钻井中的应用

MPD(Managed Pressure Drilling)即控制压力钻井是在国外得到应用的一种先进技术。该技术能够解决复杂地层钻井所出现的复杂问题,如由漏失造成的钻井液费用过高、压差卡钻、井控问题,以及在狭窄压力窗口下钻进时可能发生的涌-漏现象等等,以提高钻井效率、降低钻井成本。

旋转磁场导向定位方法研究与应用

与传统随钻测量设备相比,基于有源交变磁场的导向定位技术可精确定位钻进井眼轨迹。通过研究旋转正交磁偶极子在空间的传播特性,利用低频交变磁场作为信号源,经目标靶区磁场信号采集与处理,结合常规随钻测量技术,计算出钻头与目标靶点间的相对方位和距离偏差。进而可指导钻进操作,准确确定钻进目标靶区。在水平定向连通作业过程中,以国外进口RMRS仪器为基准,将自主研发的国产RMRS仪器采集数据和解算结果与之对比。国产RMRS仪器偏航角差最大2.05°,最小0.47°。工程应用表明,该技术具备高精度井轨迹定位能力,可满足水平对接连通井的工程导向要求。

水下储油保温材料热传导测试技术研究

为了实现水下储油保温材料保温性能的高效测试,对水下保温材料热传导特征进行了理论分析,对热脉冲双探针——DPHP(dual-probe heat-pulse)热导率快速测量理论方法进行了研究。利用该方法对水下保温材料进行了大量测试实验。测试结果表明,其平均测量速度≤40 s,热导率精度可以达到±0.05,保温材料水下热传导变化规律与理论分析结果一致,测量速度和精度有了较大提高。

川东北气体泡沫钻井液技术

本文针对川东北地区常规钻井液机械钻速慢，气体钻井常因钻遇出水地层难以继续实施的技术难题，研究并形成了适合该区上部地层钻进的气体泡沫可循环钻井液技术。该技术在川东北地区进行了17口井的成功应用。现场应用表明，该项技术较好地解决了川东北上部大井眼地层钻速隧及地层出水施工难题，提高了机械钻速，为加快该区勘探步伐提供了行之有效的技术手段。

风险预探井哈深斜1井钻井工程设计

哈深斜1井是胜利油田部署的一口重点风险预探井,该井为双靶点定向井,具有井斜角大、稳斜段长、水平位移大的特点。作为风险预探井,可借鉴的邻井实钻资料少,地层岩性、地层压力及层段变化不确定性因素相对较大,确定合理的井身结构、轨道类型、钻井液性能以及相关配套工艺措施是保证该井顺利施工的基础。在对有限的邻井资料进行详细分析的基础上,总结出本井钻井工程设计的技术难点,并有针对性的从井眼轨道设计、井身结构设计、钻具组合及钻井方式选择、钻井液设计和固井设计5个方面提出优化方案及技术措施,为胜利油田风险预探井的设计与施工提供了技术支持和理论依据。

强抑制封堵防塌钻井液体系在柴1HF井的应用

柴1HF井是准噶尔盆地柴窝堡凹陷中央断褶带柴窝堡构造带上的一口非常规评价井。邻井钻探过程中曾经出现过严重的井塌及井斜问题,在已钻7口井中有4口井工程报废。该井一开选用强抑制封堵防塌钻井液体系,利用钻井液的强抑制和封堵能力很好的解决了上部砂泥岩地层的泥页岩水化膨胀、砂岩段形成虚厚泥饼造成阻卡的问题,实现了井壁稳定与井眼清洁。二开、三开选用铝胺聚合醇钻井液体系,该体系钻井液的强抑制封堵与防塌能力,解决了本段二叠系地层倾角大,易垮塌等问题。