承包商视角下水基钻井岩屑处理资源化方案比选 --以川渝地区为例

天然气作为一种清洁能源是实现碳达峰、碳中和的现实路径,加大天然气的开发利用必然要钻打更多的生产井,并将产出大量废弃泥浆和岩屑。以川渝地区为例,从承包商视角对水基钻井液钻井过程中产生的水基钻井岩屑的处理方案进行研究,以经济最优化为目标,对比分析固化混拌制砖工艺和破胶压滤制砖工艺两种水基钻井岩屑处理资源化方案的经济性。固化混拌制砖工艺中,破胶剂加入量为11 kg/m^(3),破胶处理后固化剂的加量优选为待处理水基钻井岩屑质量的10%;破胶压滤制砖工艺中,破胶剂加入量为19 kg/m^(3),在0.8 MPa压力下进行压滤。对固化混拌制砖工艺和破胶压滤制砖工艺两种方案进行主要成本计算结果表明,当承包商的工程处理量>2100 m^(3)时,采用破胶压滤制砖工艺方案更具优势,反之固化混拌制砖工艺方案更优。

川西地区须家河组含泥砾砂岩录井、测井响应特征

含泥砾砂岩在沉积环境、岩性组合特征等方面有别于其他岩石类型,与常规砾岩、含硅质砾或钙质砾砂岩以及纯砂岩相比,在录井、测井识别方面均有较大的差异。为此,通过含泥砾砂岩录井钻时变化、测井曲线响应特征,结合岩心取样实际对比分析,总结归纳了含泥砾砂岩在录井及测井方面的主要表现特征:在不考虑钻头类型、钻井施工参数的情况下,含泥砾砂岩钻时较一般砂岩高,低于纯泥页岩,而以硅质砾或钙质砾为主的含砾砂岩,钻时呈现砾岩>含砾砂岩>砂岩的正序特征;常规测井曲线含泥砾砂岩表现为自然伽马呈中—高幅、电阻率低值、声波时差升高、中子增大、密度减小的特征;在电测成像图上,泥砾表现为暗色、低电阻率特征,泥岩砾石发育段成像图上呈"蜂窝状"特征。研究含泥砾砂岩与常规含砾(硅质砾、钙质砾)砂岩、砂岩在录井、测井响应特征上的差异,对指导现场钻井过程中正确判定或及时修正钻遇地层岩性具有现实的意义。

四川盆地深井钻井液材料分解规律研究

分析了四川盆地蓬莱气区钻井酸性气体来源,并导致钻井液流变性变差的原因。相同区块不同钻井液体系在老化后,有机盐聚合物钻井液在100℃热滚2 d钙离子分别从1160、1100 mg/L降至280、0 mg/L,表明有机盐聚合物钻井液中有二氧化碳产生。对钻井液材料的热滚和稳定性测试发现,在150℃钻井液单剂老化过程中钻井液用降滤失剂羧羟基烷烯共聚物(L)有明显的酸性气体产生,且磺化钻井液体系材料的二氧化碳产生量明显小于聚合物材料。对材料进行MS-DC分析可知,L产生的二氧化碳的总的量较多;钻井液用降滤失剂阳离子小分子聚合物(YLZ)等抗温性相对较差,并在160℃开始分解。

废弃水基钻井泥浆的固液分离研究——以四川蓬深X井为例

将钻井平台产生的废弃水基钻井泥浆进行高效、无害化处理对生产过程至关重要。以四川蓬深X井钻探作业中产生的废弃水基钻井泥浆为研究对象,进行化学强化固液分离研究。通过实验研究系统探讨了单一试剂、两种或三种试剂复配的破胶剂对泥浆固液分离效果的影响。在单因素实验中,单独加入石灰CaO的固液分离效果最佳,用量为0.8 g/50 mL;在两种试剂协同作用的双因素实验中,硫酸亚铁FeSO_(4)和CaO的用量应控制在0.6 g/50 mL;在三种试剂复配的正交实验中,影响分离效果的因果主次顺序为FeSO_(4)>CaO>PAC。研究发现,最优化条件下,PAC、FeSO_(4)和CaO的配比为0.3∶0.4∶0.15,所得的清液密度为1.038 g/mL。可为钻井平台产生的废弃水基钻井泥浆的高效、无害化处理提供技术支撑。

川西地区精细控压压力平衡法固井技术研究与应用

川西超深井固井面临封固井段长、同一裸眼井段存在多压力系统,安全密度窗口窄,采用常规固井,在满足顶替效率的前提下,必然造成井漏;若采用正注反打工艺,固井质量又难以满足后期改造需求。为此,开展了超深井固井井段压力窗口值测试、保证顶替效率条件下的施工排量模拟、保证压稳和防漏的浆柱结构优化和井口压力控制的研究,初步形成了一套超深井精细控压平衡法固井技术。该技术在川西地区5口井开展现场试验,取得了较好的效果,固井平均合格率达90. 52%,因而这项技术具有广阔的应用前景。

四川盆地威远地区页岩气优质储层精细刻画与靶窗优选

中国石油化工股份有限公司威远页岩气勘查区块的构造位置位于四川盆地威远古隆起与自流井背斜所夹持的白马镇向斜,该区上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组一段为深水陆棚相暗色富有机质页岩沉积,地球物理测井岩电特征纵向差异明显,储层非均质性较强。为了指导该区页岩气水平井靶窗优选及钻井轨迹跟踪调整,基于测井小层划分、岩心纹层精细刻画、高精度地球物理预测以及沉积微相成因分析等方法,通过细化储层分类评价其参数指标,预测页岩气储层"甜点",在此基础上进行水平井靶窗优选及轨迹设计,进而评价水平井靶窗对页岩气产能的影响。研究结果表明:①该区五峰组—龙一段底部优质页岩段发育3种类型的纹层,纵向上交错叠置,反映了沉积环境和储层品质的微观差异;②可以将该区的页岩气储层划分为优质储层、较好储层、一般储层和差储层;③龙马溪组底部2—31小层为生物成因沉积微相,储层具有高有机碳含量、高孔隙度、高脆性指数、高含气性、低地应力差值等"地质+工程"甜点的特征,确定其为优质储层段;④实钻结果表明,水平井靶窗位置的选择对于单井页岩气产能的影响较大,优质储层钻遇率是获得页岩气高产的关键地质因素。该研究成果支撑了页岩气产能评价工作,为该区块实现页岩气商业开发奠定了基础。

川中须家河组牙轮-PDC混合钻头钻井提速实践

四川高石梯-磨溪区块须家河组地层岩性致密、抗压强度高、研磨性强、软硬交错频繁,牙轮钻头磨损速度快、进尺短,不能满足快速钻进的要求,常规PDC钻头切削齿钝化较快,崩齿较为严重,长期以来都是高石梯-磨溪区块钻井提速的瓶颈地层。针对高石梯-磨溪区块须家河组地层特点,结合其他区块须家河组及类似复杂地层的钻头选型经验,选用的牙轮-PDC混合钻头,兼具牙轮和PDC钻头两者的优点,适合在须家河组地层长段钻进。牙轮-PDC混合钻头不仅单只钻头进尺大幅度提高,配合螺杆辅助钻进后,平均机械钻速也明显优于常规PDC钻头,实现了高石梯-磨溪区块须家河组复杂地层钻井提速瓶颈技术突破,积累了重要的实践经验。

四川盆地九龙山地区超深井优快钻井配套技术

九龙山地区地质条件复杂,陆相地层井段长,研磨性强,可钻性差;而海相地层高压高密度井段长,局部高含硫化氢或高压盐水层,工程地质复杂,导致井漏、井涌、卡钻、深部地层定向托压、安全钻探等问题突出。针对该区地质和工程难点,提出了安全快速钻井集成化提速方案:①优化井身结构,采用七开钻井满足对井下复杂压力系统的封隔;②采用砾石层专用牙轮钻头+重型减震器钻进技术和复合钻头+中低速螺杆钻具复合钻进技术解决陆相高研磨地层提速难的问题;③利用"刚性粒子+高失水"堵漏技术解决了深部海相地层裂缝性漏失问题;④利用配套井控技术解决钻遇裂缝性喷漏同存地层井控困难的问题;⑤利用有机盐强抑制防塌钻井液体系解决井底高温高压、润滑性及抗污染的问题;⑥使用扭摆系统,满足深井、小井眼、高密度条件下定向对降摩减阻,减小托压的要求。结果表明:自2013年在九龙山地区推广应用该技术方案后,机械钻速逐年提高,钻井周期逐年缩短,事故复杂率逐年下降。

四川盆地双鱼石区块深井钻井井斜规律研究

针对双鱼石区块井斜控制问题,考虑钻头与地层互作用、地层倾角、井斜角、地层各向异性指数、地层自然造斜力、钻头侧向力,综合建立了钻头侧向力模型,根据不同影响因素探讨了井斜变化规律,通过实钻资料验证了模型的正确性。结果表明,与常规钻井方式相比,空气钻井条件下地层自然造斜力增加,且增加幅度较大。随着地层倾角增加,地层自然造斜力增加。随着井斜角的增大,钻头综合侧向力减小,在空气钻井中和常规泥浆钻井中,钻头综合侧向力均存在零值平衡点。随着地层各向异性指数的增加,地层自然造斜能力增大导致井斜角增大。结合理论研究,通过钻具组合优化、钻井参数优选提出井斜控制措施,将该区块深层易斜地层井斜角降低至0.50°~1.15°,机械钻速提高了40%~85%。研究结果可为超深层井斜规律的研究和高效控制提供重要的参考和指导。

喷漏同存条件下堵漏压井技术——以四川盆地九龙山构造龙探1井为例

龙探1井在对四川盆地九龙山构造深部中二叠统栖霞组超高压气藏的钻进中,受井身结构的限制,同一裸眼井段内面临高温超高压复杂压力剖面,?190.5 mm井眼钻进至栖霞组发生溢流,在控压循环加重的情况下引起下喷上漏,如何安全处理成为该井能否顺利完成的关键。为此,在仔细分析龙探1井喷漏同存复杂情况和处理技术难点的基础上,确定出把上部漏层与下部高压气层进行隔离、提高漏层的承压能力以满足平衡钻井要求的处理技术思路,制定出GZD刚性颗粒+核桃壳+HHH堵漏配方的具体处理实施办法:(1)通过正、反推压井液将气体污染钻井液推回漏层,降低关井的井口压力,再采用隔离法注水泥封隔喷、漏地层,阻断井下内循环;(2)堵漏施工中采用井口压力升高的时间和堵漏浆的注入量推算出漏层大致位置,推测漏失通道的大小、漏层对堵浆的吸收能力等漏层性质,作为后续作业调整堵漏浆的粒度、浓度、使用量的依据。采取上述措施成功地将龙探1井上三叠统飞仙关组承压能力提高到2.35 g/cm^3并顺利钻穿栖霞组,下?168 mm套管固井。结论认为,适宜的堵漏配方能有效地扩大钻井液安全密度窗口,该实例可为该区及其他地区处理此类问题提供有益的经验。

国产高钢级连续油管在川渝页岩气开发中的应用

针对进口油管价格高、供货周期长等现状,结合川渝页岩气藏的地质特征,采用国产高钢级连续油管在川渝页岩气井中进行施工作业,对国产高钢级连续油管和进口连续油管的使用寿命、下井次数以及平均下井时间进行了对比,并对连续油管在页岩气藏中的应用进行了介绍。结果表明,国产高钢级连续油管质量合格、性能稳定,在某些方面甚至优于进口连续油管,能在多种复杂环境中作业,完全满足川渝页岩气藏储层改造的施工要求,可替代进口油管从而为油田降本增效。

四川油气田油气井钻开产层暂闭水泥塞施工风险及控制措施

本文通过分析钻塞过程中的井控及安全风险,找出相应的风险控制措施,防止钻塞过程中的井控安全事故发生。

川南威远地区页岩气开发工厂化作业模式

中国非常规油气资源丰富,为了在低渗透的页岩气资源开发过程中有效降低施工成本、提高作业效率、缩短开发周期,以四川盆地南部威远地区页岩气工厂化钻完井作业技术为研究对象,开展北美地区页岩气大规模应用作业模式研究,由于国内页岩气开发存在着人口居住密集,山地丘陵环境复杂,作业期间资源共享率低、水资源占用多、施工工序多、效率低等难题,指出不能照搬国外开发模式,需要形成一种适应于国内情况的页岩气区域工厂化作业模式。研究结果表明:(1)井位平台、设备材料等应进行工厂化部署;(2)水/电资源区域应统一调配;(3)同一区块、同一页岩气施工平台多口井人员、设备应实现共享;(4)钻井液、压裂液应进行重复利用;(5)优化钻完井作业配套技术。结论认为:(1)初步建立流水线作业流程,进一步探索区域工厂化作业模式,已实现钻完井作业无缝衔接,设备安装时间缩短70%,设备利用率达到100%,压裂返排液重复利用率在90%以上,钻井液重复利用率在80%以上,作业效率提高1倍以上;(2)页岩气区域工厂化作业模式探索为加快国内页岩气勘探开发提供了技术支撑。

川渝地区石油天然气钻井勘探作业现场工农纠纷原因分析及对策

川渝地区石油天然气主产区域人口比较密集,随着社会市场经济的不断发展,全民的权益意识不断增强,同时也给了部分人员钻地方法律和企业管理制度空子的机会,在钻井作业现场,常因为土地租赁、借道通行、青苗补偿和噪音等环境因素影响,地企工农纠纷不断,断道堵路等方式阻扰生产时有发生,地方政府的协调处理日趋复杂和难度化,给企业发展也带来较大损失。本文通过纠纷原因分析,提出针对性对策,促进纠纷的妥善解决,弥补石油天然气钻井现场的协调短板,降低的非生产性费用支出,对企业的可持续、健康良性发展具有重大意义。

川渝地区某超深井钻铤外螺纹断裂失效分析

某Φ279.4 mm钢制钻铤在川渝地区某超深井服役过程中紧扣时,在距钻铤外螺纹端面2~4 cm处发生断裂。通过对断口进行宏观形貌观察及断口和台阶面特征、金相组织、硬度分析,并结合钻铤材料的力学性能试验,对失效钻铤外螺纹断裂原因进行试验分析。结果表明:钻铤螺纹齿牙之间附着大量沉积物,台肩处大量大尺寸磨损坑,多处裂纹源在齿根底部形成,集中在最末完全扣前3~5扣处,在拉伸应力以及扭矩交变载荷的共同作用下,裂纹缓慢扩展,形成初始断口,当钻铤断裂截面处不足以承载交变载荷以及扭矩作用时,发生断裂。

川渝地区钻井设计井控方面几个问题的探讨

在钻井工程项目中,井控设计是一个必不可少且极其重要的环节。本文针对川渝地区钻井设计中在井控方面关于短起下钻检验油气上窜速度、硫化氢含量的测定标准缺乏、部分规定较模糊,缺乏明确的数据,以及套管强度校核中存在的问题,提出了一些看法和认识,供交流探讨。

浅谈新形势下石油钻井公司的降本增效工作实践与思考

随着我国继续扩大对外开放,积极参与经济全球化,能源行业对外开放事业也将迈入新阶段。在新形势下,石油钻井公司要想应对更多元的市场经济环境变化,就必须牢固树立"开源节流、降本增效"的理念,确保完成各项生产经营目标,以此来面对机遇与挑战并存,机遇大于挑战的新时期。本文主要分析了新形势下石油钻井公司在降本增效方面存在的问题,并阐述了一些与其自身特点相适应的降本增效工作实践的具体措施。

滚轮式PDC钻头工作机理的试验研究

针对页岩气钻采中定向钻进的PDC钻头扭矩波动大、冲击振动大、工具面不稳定等问题,笔者提出一种刀翼上设置有双侧支撑的滚轮新结构钻头,通过滚轮单元破岩实验以及全钻头钻进破岩实验来开展新型钻头减扭、缓冲机理研究,主要研究6种滚轮轮廓形状、4种滚轮的吃入深度、6种滚轮径向位置、7种PDC齿相对高度等因素对新型钻头扭矩、钻压的影响规律。结果表明:6种轮廓滚轮的等效摩擦系数均低于PDC齿,且为PDC齿的18.65%~43.73%,得出滚轮减扭能力高于PDC齿;6种不同径向位置的滚轮缓冲能力均强于PDC齿,为PDC齿的1.59~9.17倍,滚轮式PDC钻头的扭矩为常规PDC钻头的71.72%~98.33%;随着滚轮与PDC齿相对高度的减小,钻头扭矩逐渐减小,滚轮钻压的占比也逐渐增加,钻头减扭能力、缓冲能力均增加,为适用于页岩气钻采的新型钻头产品设计与研制提供理论支撑。

西部深井超深井钻井技术

西部特殊的地质条件给深井超深井钻井带来了诸多困难,文章将西部地区的主要钻井难点概括为六个方面,并介绍了中原钻井近年来针对这些钻井难点而进行攻关研究所逐步形成的西部深井超深井提速技术、高陡构造防斜打快技术、盐膏层钻井技术、控压钻井技术、深井钻井液技术、深井固井工艺技术等钻井配套技术,为西部深井超深井钻井技术的发展做出了贡献。

潜孔钻头本体三维弹塑性有限元分析

以QF-Ⅱ型潜孔钻头为原型,应用有限元分析软件ANSYS阐述了潜孔钻头本体结构的有限元模型建立、网格划分、材料的本构关系、边界条件的处理等相关问题,对不同牙齿过盈量时钻头本体应力的分布情况进行了模拟研究,并得出了相应的Von mises应力分布图,为合理进行潜孔钻头本体结构设计提供了依据和校验方法。