涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术

涪陵页岩气田三维水平井二开斜井段井眼尺寸大,稳斜段长,砂泥岩地层交互频繁,存在井眼轨迹方位调整幅度大、钻具组合造斜率低且不稳定、机械钻速低等问题,为此,进行了三维水平井大井眼导向钻井技术研究。利用地层的自然造斜能力,对井眼轨道进行优化设计,降低造斜率,缩短稳斜段长度,减少井眼轨迹调整量,降低井眼轨迹控制难度;将"单弯双稳"钻具组合优化为"单弯单稳"钻具组合,并对钻压进行优化,以提高稳斜段复合钻进进尺,降低摩阻扭矩;应用水力振荡器降低扭方位井段的摩阻扭矩,以实现提高机械钻速的目的。该导向钻井技术在涪陵页岩气田焦石坝区块34口水平井进行了应用,二开斜井段平均定向钻进时间15.30d,较同区块已完钻井缩短37.63%,平均钻井周期58.45d,较同区块已完钻井缩短21.01%,井身质量合格率100%。应用效果表明,三维水平井大井眼导向钻井技术可以有效提高涪陵页岩气田大尺寸斜井段的机械钻速,缩短钻井周期。

特深定向井滑动导向过程中扭矩传递规律研究

常规滑动导向过程中工具面调控速度与精度对提高特深定向/水平井定向钻井效率至关重要,明确常规导向过程中扭矩传递规律对提高工具面调控效率具有重要意义,而且该研究还是实现定向钻井自动化和智能化的核心基础理论。为此,建立了滑动导向过程中钻具动力学计算模型,给出了钻具井口扭转角度与井底工具面扭转角度间的函数关系。分析了钻具扭转角度、钻具结构尺寸、井深及井眼轨迹等对滑动导向过程中扭矩传递的影响规律,指出了影响钻柱扭矩传递效率的关键因素为钻柱扭转弹性刚度和黏滞阻尼系数,给出了提高工具面调控效率的工程建议为提高钻柱扭转弹性刚度和降低黏滞阻尼系数。通过与工程实际进行对比分析,指明了模型优化方向,优化后的模型计算精度超过了70%。研究结果可为特深定向/水平井滑动导向过程中工具面调控效率的提高提供指导,为自动化钻井技术研究打下理论基础。

高温老化对黏土/降滤失剂体系滤失作用研究

考察了高温老化对降滤失剂SMPFL与钠蒙脱土Na-MMT复配体系的滤失性能及影响规律,通过体系黏度、红外光谱、SEM及Zeta电位等考察了体系的高温失稳机理。老化前SMPFL在Na-MMT表面的吸附造成颗粒Zeta电势、水化膜厚度以及颗粒间斥力增加,而且使颗粒在泥饼中松散堆积增大了泥饼渗透率,滤失量的降低主要原因是体系黏度的增高;虽然高温造成Na-MMT/SMPFL体系滤失量增大,但老化后SMPFL仍具有良好的控滤失性能。高温老化造成Na-MMT与SMPFL间氢键作用力减弱,加速聚合物从颗粒表面的脱附、减小颗粒水化膜厚度,而且导致SMPFL的水解。与老化前相比,老化后体系滤失量的降低主要原因是泥饼渗透率的降低。

国内外尾管钻井技术新进展

尾管钻井能够有效解决窄钻井边界、缩颈、漏失和井壁不稳定等钻井问题,减少钻井时间和降低作业成本,特别适用于深水和衰竭油气藏钻井。介绍和分析了国外尾管钻井技术的发展现状,包括Weatherford公司的钻头可钻式尾管钻井系统、Tesco公司的重复悬挂可回收式钻井系统和Baker Hughes公司的旋转导向尾管钻井系统,阐述了这些尾管钻井系统的结构、工作原理、性能特点和现场应用情况,同时概述了我国尾管钻井技术的研究现状,探讨了尾管钻井技术在我国的发展方向和应用前景。

重晶石对金属表面冲蚀作用研究

采用高速旋转冲蚀的方法评价了重晶石对金属表面的冲蚀效果,考查了剪切速度、剪切时间以及加重剂含量对冲蚀速率的影响规律。利用粒度分析仪、扫描电镜以及表面形貌仪研究了重晶石对金属表面的冲蚀作用机理。研究发现,冲蚀速率受冲蚀流速、作用时间、重晶石粒径大小及其含量的影响明显,冲蚀时间越短、流速越大、重晶石粒径越大、重晶石含量越高,冲蚀速率越高。

不压井采油管内防喷器关键技术

针对转抽或者检泵过程中需要压井、导致作业时间增加甚至储层被污染这一情况,提出了一趟管柱完成“酸压(射孔)-自喷-机采-检泵”作业思路。根据这一工艺需求,提出不压井采油管内防喷器的总体方案,并对其中大通径弧面密封、可变式球座和阀板关闭可靠性三大关键技术进行了详细分析。管内防喷器将以前多次管柱作业变成一次,缩短了作业时间,提高了作业效率,降低了作业成本,同时避免了压井作业,消除了压井对储层可能造成的污染。最后通过试验对工具结构设计和性能进行验证。试验中,防喷器整体密封压力≥35 MPa,阀板密封压力≥10 MPa,阀板反复开关次数≥10次。试验结果验证了工具结构设计的合理性和性能的可靠性。

涡轮式水力振荡器在涪陵页岩气水平井中的应用

涪陵页岩气田长水平段水平井钻井施工中面临着轨迹调整频繁、摩阻扭矩大、定向钻井托压等技术难题和挑战。涡轮式水力振荡器通过机械振动将滑动钻进时钻柱与井壁的静摩擦转变为动摩擦,取得了良好的降摩减阻效果,大幅提高长水平段一趟钻完钻成功率。介绍涡轮式水力振荡器结构及其降摩减阻机理,开展结构及性能专项优化,分析涪陵地区该水力振荡器的应用情况,对下一阶段该水力振荡器在涪陵页岩气田中的推广应用提出建议。

裂缝性地层承压堵漏模型建立及应用

裂缝性地层承压能力低,承压堵漏难度高。为了解决该难题,从裂缝承压失稳机理出发,建立了考虑封堵层和裂缝扩展的承压堵漏新模型,分析了影响承压的关键因素,据此指导研发了高承压堵漏配方,形成了新型交联成膜堵漏技术,并开展了现场应用。研究表明,裂缝承压失稳包含封堵层失效和裂缝扩展两种形式;裂缝性地层承压能力由封堵层承压和裂缝扩展共同决定;提高承压能力要求堵漏材料抗压强度高,封堵层摩擦系数大、弹性变形率高、渗透率低,封堵层尽量封至缝口及封堵层厚度适中;新型交联成膜堵漏配方对1~5 mm宽的裂缝,封堵层承压可达20 MPa,抗返吐达3 MPa以上,现场应用显著提高了地层承压能力。表明,承压堵漏模型具有较好的适用性,能够有效指导现场施工,为承压堵漏技术的研发提供了理论依据。

可溶解生物基聚苯并■嗪的制备与性能

基于不同配比的腰果酚和苯酚,与二胺、甲醛合成了一系列含长脂肪侧链的生物基苯并噁嗪单体。采用红外和核磁氢谱对产物的结构进行了表征和确认。通过差示扫描量热分析、动态力学热分析、接触角测试、油溶测试等研究了腰果酚含量对单体的固化行为、固化物的耐热性、表面特性及油溶性的影响。结果表明,随着结构中腰果酚含量的增加,体系的固化峰值温度略有上升,固化物的玻璃化转变温度(T_g)降低,油溶性明显增加。当腰果酚的含量为30%时,聚苯并噁嗪的T_g为194.6℃,油溶率为55%,进一步提升腰果酚的含量到70%时,其油溶率可达到95.9%。此外,基于此树脂制备了玻璃布层压板,通过油溶实现了树脂与纤维的分离。

H_2S/CO_2环境中Cl^-浓度对镍基合金718耐腐蚀性能的影响

在模拟高温、高压、高H_2S/CO_2分压的腐蚀环境中,通过高温高压腐蚀模拟实验,结合失重测量、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析(EDS)等技术手段研究了不同Cl^-浓度对镍基合金718腐蚀行为的影响。结果表明:在205℃,CO_2分压3.5 MPa、H_2S分压3.5 MPa的腐蚀环境下,随着Cl^-浓度的增加,腐蚀速率呈现增加趋势,镍基合金718的点蚀敏感性显著增加。当Cl^-浓度达到180 g/L时,镍基合金718表面开始出现点蚀。点蚀起源于表面钝化膜的硫化破坏,Cl^-浓度达到临界值后穿透钝化膜,导致点蚀的产生。虽然在Cl^-浓度达到200 g/L时仍然没有出现应力腐蚀开裂现象,但当Cl^-浓度达到180 g/L时开始出现点蚀,并在应力的作用下点蚀呈现为垂直于应力方向的沟槽状,长时间的服役可能存在应力腐蚀开裂的风险。