伊朗Y油田深部复杂地层钻井液技术

伊朗Y油田深部地层的超厚活跃沥青层和高压差储层钻进过程中,存在沥青侵入、压差卡钻事故频发和149.2 mm井眼地层压力测试困难等问题。在室内试验的基础上,对钻井液的封堵、润滑和抑制防塌等关键性能和相关技术措施进行优化;利用选择性优先粘附和稠化封堵技术措施,有效控制了Kazh地层的沥青侵入程度;在保证钻井液具有良好的封堵和润滑性能的基础上,分段采用强化封堵技术措施有效解决了FLN地层压差卡钻的问题。现场应用表明,FH4井、FH14井和FH17井均实现了28 MPa高压差下的安全施工。      

川西沙溪庙组水平井封堵防卡钻井液技术

在川西新场气田的沙溪庙组水平井钻井施工过程中,由于泥岩地层易水化膨胀而造成井壁掉块和坍塌,同时该组地层压力不均一,易造成压差卡钻,水平段钻进过程中易出现托压等复杂问题。针对以上难题,利用多元复合封堵、固液协同润滑技术,优选出了适合川西沙溪庙组的水平井封堵防卡钻井液技术。现场应用表明,该封堵防卡钻井液解决了水平井防塌、防卡、防托压技术难题,取得了较好的应用效果。     

伊朗Y油田高温深井防卡钻井液技术

针对伊朗Y油田早期钻井过程中发生的压差卡钻问题,首先运用力学分析的方法,找出钻井液需要改善的性能要求,利用室内实验手段,考察钻井液的抗高温能力和加入润滑剂后的润滑效果,优选出高温深井防卡钻井液的基本配方。其次,提出特殊工况下的润滑防卡技术措施,建立解卡液密度优化计算公式,为解卡液密度选择提供理论基础。现场应用9口井,钻井液性能稳定,基本杜绝卡钻事故,有效提高了钻井时效。     

伊朗雅达油田复杂地层钻井液技术

伊朗雅达油田地层复杂,具体表现在Gachsaran层大段石膏层污染钻井液,Kazhdumi层稠油质沥青侵入导致钻井液流变性能变差;Fahliyan地层为储层,井底温度高达145℃。前期完钻的5口井均出现了石膏、沥青污染和Fahliyan层压差卡钻等复杂情况,导致作业费用增加和钻井效率降低。在Gachsaran石膏层采用了抗膏聚合物钻井液,在Kazhdumi层采用了混入柴油和加入乳化剂等方法,在储层钻进中使用了超低渗透钻井液技术及分段封堵工艺,以解决高温高压下渗透性良好的孔隙性灰岩的压差卡钻问题。优化后的钻井液技术现场应用效果良好,F4井仅用65 d完钻,比邻井F23井钻井液总费用节约26万美金,钻井周期提前15 d。     

三维井眼全井钻柱系统动力学模型研究

依据Hamilton原理,利用有限元法建立了综合考虑钻柱纵向横向扭转耦合振动、钻柱与井壁的碰撞及摩擦、钻井液对钻柱的黏滞阻尼、钻柱内钻井液对运动钻柱的弯曲效应、环空钻井液对运动钻柱的压差效应、地层压差效应、屈曲对摩阻的增益、钻头与岩石相互作用等因素的三维井眼全井钻柱系统动力学模型。研究了具有不确定性和动态边界的大型非线性系统的求解方法,开发了钻柱系统动力学特性仿真软件。该软件可以计算任意钻井参数、钻具组合、钻井液参数及地层参数下任意钻柱单元的动力学特性参数(包括位移、速度、加速度、载荷等)。     

压差卡钻新模型的建立与分析

压差卡钻的准确预测对于预防和减少钻井过程中卡钻事故的发生具有重要意义,目前的压差卡钻模型缺乏对钻井液泥饼与井壁压力关系的研究,模型不完善。在前人研究的基础上,根据钻井液泥饼的性质,结合压差、钻具与井壁的封闭接触面三因素建立压差卡钻预测新模型。通过压差卡钻机理分析和实例计算表明,钻井液在井壁上所形成的内泥饼与外泥饼的渗透率越接近,井壁处的压力越高,有利于预防压差卡钻的发生;如果外泥饼的质量越好,泥饼薄且耐压缩性好,发生压差卡钻后,所产生的黏附力就越小,也易解除,从而真正预防压差卡钻的发生。该研究为现场预防压差卡钻事故和钻井液设计提供了理论指导。      

硅酸盐钻井液降低易失稳地层钻井液密度可行性分析

珠江口盆地古近系地层在钻井过程中,多口井出现坍塌、卡钻、起下钻遇阻等井壁失稳问题,现场通过增加钻井密度解决垮塌问题,但又出现压差卡钻、钻井时效低的问题。从黏土矿物含量分析、扫描电镜、滚动回收率及膨胀性实验入手,分析珠江口盆地古近系地层井壁失稳原因。古近系地层为微裂缝发育,在钻井过程中井壁周围应力发生变化及钻井液侵入,引起井壁坍塌,继而出现卡钻、起下钻遇阻等问题。为了解决以上问题,结合硅酸盐钻井液抑制性强、封堵性好、可增强岩石强度的特点,降低地层坍塌压力。对硅酸盐水基防塌钻井液进行优化及性能评价,结果表明,其性能参数满足钻井要求,具有提高岩石内聚力、抗压能力的特点,同时与古近系已用PLUS-KCl钻井液、油基钻井液相比,优化的硅酸盐水基防塌钻井液浸泡后岩石具有抗压强度高、内聚力高等特点,其内聚力高达11.7 MPa,是PLUS-KCl钻井液的1.9倍,是油基钻井液的1.5倍,可见在保证井壁稳定的前提下,用硅酸盐钻井液降低地层坍塌压力是可行的。      

华北油田压差卡钻因素分析与预防对策探讨

影响压差卡钻的因素有:钻井液液柱压力与地层孔隙压力的差;渗透性地层表面形成的泥饼及其摩阻系数;钻具与井壁的接触面积;钻具在井下的静止时间等。本文通过对华北油田1986～1995年间134口压差卡钻井统计分析,从宏观上找出了导致华北油田压差卡钻的主要因素,并力求给出定量的数据,提出了华北油田预防压差卡钻的具体措施。     

非渗透抗压钻井液处理剂KSY的研究与应用

非渗透抗压钻井液技术是解决钻进压力衰竭地层、裂缝发育地层、破碎或弱胶结性地层、低渗储层及深井长裸眼大段复杂泥页岩和多套压力层系等地层的压差卡钻、钻井液漏失和井壁垮塌等复杂问题以及油气层损害问题的关键技术,其核心是非渗透抗压处理剂。研制开发了非渗透抗压处理剂KSY,并进行了钻井液性能评价和泥饼结构分析,结果表明,KSY加入钻井液后,对钻井液流变性影响小,滤失量明显降低,形成的封堵膜薄,易于返排,封堵强度高,能够有效提高地层的承压能力和破裂压力,保护油气层效果好。现场应用表明,KSY能够显著提高地层承压能力,防止井壁坍塌,保持井径规则,有利于固井和完井作业。     

压差卡钻的控制方法

压差卡钻是钻井中经常出现的卡钻事故。压差卡钻的三种控制方法：调整钻具组合,调整钻井液性能,控制压力平衡。调整钻具组合包括使用加重钻杆,使用带稳定的钻具,控制斜井开槽,减小静止时间四种控制方法;调整钻井液性能着重对泥饼的性能控制;在控制压力平衡中,主要采用过平衡。卡钻控制方法对卡钻的预防很有效果。     

抗磨减阻剂KMJ-1在HD10-1-4HF双分支水平井的应用

HD10-1-4HF双分支水平井位于塔里木盆地满加尔凹陷北部哈得逊构造带哈得1号构造,为提高钻井液润滑性,减少钻分支水平井段过程中的托压、卡钻等复杂问题,使用了抗磨减阻剂KMJ-1。抗磨减阻剂KMJ-1主要通过其组分中的成膜润滑材料和抗磨增效材料吸附沉积在钻具和泥饼上,形成一层高效耐磨的润滑膜,来降低钻具和套管之间、钻具和泥饼之间的摩擦阻力,发挥高效的润滑作用。室内评价和现场实际应用结果表明,抗磨减阻润滑剂KMJ-1用量少、润滑性好,加量为1.0%时即可将欠饱和盐水聚磺钻井液的润滑系数降低85%,加量为1.5%时即可将泥饼黏附系数降低75%以上,且能使钻井液的抗磨承压能力提高5倍以上;对钻井液性能无不良影响;其可以降低钻进时的转盘扭矩,降低起下钻及接单根时钻具的摩阻,降低黏滑比,为该井的快速安全钻井施工提供了有效保障。     

低密度无固相海水钻井液在南海西部D气田的应用

南海西部D气田目前在生产的浅层气藏,属上第三系莺歌海组地层,是中孔中渗的泥岩储层,该地层较复杂,钻进时易发生掉块、井塌、卡钻等井下复杂。在研究储层岩石性质及现有钻井液性能存在问题基础上,提出应提高体系的封堵性能以及抑制性能,措施为:在φ311.1 mm井段原PRG钻井液配方中增加VIS,降低滤液侵入速度,降低钻井液对于井壁的冲刷作用;降低PLUS的含量和增加PF-FLOTROL,降低黏度并增强降滤失性能;在φ215.9 mm井段原PRF钻井液配方中增加Greenseal,形成致密隔离层带,封堵微裂缝和孔喉,降低滤液渗透,延长井壁稳定时间;增加EZCARB的含量并且使用KCl加重,增加抑制性能。评价结果表明,PRG和PRF钻井液具有滤失量低（API滤失量为2.1 mL,高温高压滤失量约为4.3 mL）、流变性好、抑制性强（滚动回收率约为90%）和抗污染能力强（抗盐达10%,抗钙达2%）等特点。在D气田P3H井和D4H井的现场应用表明,使用PRG和PRF钻井液,有效抑制了泥包卡钻、井漏等井下复杂的发生,使用效果良好。      

大庆油田致密油平台三维水平井钻柱摩阻分析

平台水平井是大庆油田致密油开发的主要形式,平台布井的方式导致部分水平井轨道出现三维井段。钻井施工中三维水平井较二维水平井钻柱摩阻更大,限制着水平井的延伸极限。在软杆理论模型的基础上,通过分析三维井段钻柱与井壁的接触形式,给出钻柱挫动的计算模型,采用Landmark软件模拟与实际施工情况相结合的方法进行了验证。模拟结果表明,三维井段钻柱与井壁的接触面积大于二维井段,扭方位时的井斜角大小与钻柱摩阻正相关,三维水平井整体摩阻系数达到0.4以上。钻井设计和施工过程中应根据三维井段钻柱摩阻规律,优化设计水平井轨道和井身结构、合理分配钻具组合中加重钻杆位置、提高钻井液润滑性、采用降摩减阻工具等方式降低钻柱摩阻,提高平台水平井的延伸长度,以保证致密油平台的高效开发。     

库车山前井防漏固井方法技术研究

由于塔里木油田库车山前地区目的层深、地质条件复杂,导致该地区的井在固井过程中时常发生漏失事故,严重影响固井质量。基于此问题,对整个固井期间产生激动压力的原因进行分析。通过研究钻井液性能、环空间隙、钻具和套管下放速度、排量以及井浆流变性能对激动压力的影响,得出环空间隙越小激动压力越大,建议不得小于20mm;降低钻井液屈服值能减小破坏胶凝结构产生的激动压力;提出了更为合理的套管下放速度计算模型以及提升循环排量频率的概念和控制方法 ;调整井浆的流变性能可以有效降低施工中产生的摩阻,并依此提出了注替排量的计算模型。现场应用表明,该套防漏固井方法对库车山前地区井的防漏设计有指导意义。     

完井电测遇阻分析及对策

中原油田完井电测施工中常常出现遇阻、遇卡等问题，严重影响电测结果的准确度。采取了预防电测遇阻的措施：①控制起下钻速度，防止压力激动造成井漏、井塌事故。②每钻进300m，短程起下钻一次，钻井液以低粘度(30s)大排量充分冲洗井壁，以携带钻进时滞留和粘附在井壁上的钻屑，达到井眼畅通。③井眼内存在“糖葫芦”或砂桥时．钻井液在环空中的上返流态达到紊流，用30L／s的大排量冲洗1周后，再用原钻井液循环直至无钻屑返出。④钻井液粘度和切力较低或井底有沉砂的井，加入1％～2％的HVCMC配20m^3高粘度钻井液。⑤钻进及通井时，及时清除钻井液中的有害固相；进入易塌地层前加入足量的降滤失剂及抑制剂，降低滤失量．封堵页岩微裂缝，抑制地层水化造浆。⑥通井时，应视井下情况加入处理剂，以降低摩阻，提高泥饼质量。总之预防电测遇阻应从实际的措施入手，并与优化钻井液性能相结合，才能收到理想的效果。     

高压膏盐层定向井钻井关键技术

Jeribe—Kirkuk储层为伊拉克哈法亚油田的主力储层之一,上覆厚约500 m、地层压力系数为2.25的Lower Fars膏盐层作为其盖层。因该高压膏盐层的存在,导致第一口Jeribe—Kirkuk定向井多次卡钻2次侧钻,第一口水平井提前下套管完井,Lower Fars高压膏盐层钻井面临极大挑战。为此,通过分析Lower Fars膏盐层的力学特性、孔隙压力、地应力大小以及岩石矿物特征,建立Lower Fars层不同岩性地层井壁稳定和井眼变形规律的数学模型和判定规则,模拟钻井过程中的井眼变形规律,有针对性地研制适用于该膏盐层定向钻井的高密度饱和盐水钻井液体系、优化定向井井眼轨迹与施工方案。研究结果表明:(1)Lower Fars膏盐层最易失稳地层为泥岩层,卡钻的主因是泥岩水化后流变性增大,导致井眼缩径,并拖拽相邻硬石膏和盐岩坍塌,加剧卡钻的风险导致卡钻;(2)Lower Fars层井壁变形失稳随井斜角和井眼钻开时间的增大而增大,随着井眼钻开时间的延长,井壁失稳的风险急剧增加;(3)筛选了适合高密度饱和盐水的聚胺抑制剂BZ-HIB及聚合物稀释剂JNJ,优化钻井液配方,可有效提高钻井液在膏盐层钻进过程中的抑制性及流变性;(4)Jeribe—Kirkuk定向井造斜点由Lower Fars层提升至Upper Fars层,Upper Fars井段造斜、Lower Fars井段稳斜,降低Lower Fars段的井斜角和定向段长度,从而降低卡钻风险。截至目前,22口井的现场应用效果表明,该区?311.2 mm井眼事故复杂得到了有效控制,其中,2016年平均钻井周期为35.8 d,同比缩短52.8%,机械钻速从平均3.3 m/h提高至7.33 m/h,提高122%,技术优化取得了明显的效果。     

龙凤山气田强抑制封堵型防塌钻井液技术

龙凤山气田泉头组及以上地层水敏性泥页岩发育,在钻井过程中经常发生垮塌、卡钻、扩径和泥包钻头等复杂情况,营城组地层裂缝发育,易发生井漏。针对该地区的地质特征与钻井要求,通过水化膨胀实验和抑制膨润土造浆实验,优选胺钾复合抑制剂NK-1作为钻井液抑制剂;通过失水造壁性能评价实验和岩心渗透率测试实验,优选了降滤失剂KFT-Ⅱ和封堵防塌剂ZX-8作为钻井液封堵防塌剂,在此基础上研制了强抑制封堵型防塌钻井液体系,并对其性能进行了综合评价。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变性、失水造壁性、抑制性和封堵防塌性。在北209井的现场应用中,钻井液性能稳定,封堵性和防塌性能突出,解决了全井的井壁失稳问题,起下钻、电测和下套管作业无遇阻,满足了现场钻井施工和储层保护的需要。      

侧钻水平井钻柱动力学几个关键问题研究

通过对实际钻井经验总结和钻柱动力学研究现状分析,认为反转运动是钻柱疲劳失效的一个主要原因,侧钻水平井钻柱的反转运动尤其需要进一步研究.钻柱的接触摩擦影响到井身剖面、钻柱及下部钻具组合的优化设计.目前对钻柱动态摩阻和大变形后摩阻问题研究不足,井眼中固体、流体耦合关联,钻井液阻尼对钻柱动态影响不能忽略,钻柱内钻井液可处理为附加质量,但外部钻井液则应考虑为阻尼.为了实现依据钻柱动力学的井眼轨迹控制,应特别重视钻柱振动特性与钻头受力状况的相互影响.