库车山前低返速固井钻井液低剪切流变特性研究

针对塔里木库车山前超高压气井四开低返速固井过程中钻井液实际处于低剪切流动状态和现场采用全剪切速率流变测试数据拟合其流变模式和流变参数的不足,研究了库车山前钻井液在低返速固井过程中的低剪切速率范围、对应的流变模式和流变参数及其对注水泥环空流动摩阻系数的影响。研究结果表明,在低返速固井过程中,钻井液的剪切速率明显小于1022 s?1（600 r/min）,且对应的流变模式及流变参数与全剪切速率范围内的差异巨大,导致基于二者的注水泥环空摩阻系数也存在较大的差异,从而影响对注水泥环空压力计算的精确控制。为此,对低返速固井,应根据其低剪切速率范围内的流变模式和流变参数计算环空流动压耗,控制固井排量,提高低返速防漏固井的成功率。      

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。     

钻井液高温流变性能测试仪器与测试方法

高温深井钻井,井下钻井液高温流变性能好坏直接关系到井眼的安全和钻井的成败,但六速黏度计无法测试钻井液在井底随着温度、压力、剪切速率、时间等参数的变化,流变性能是如何变化的,通过高温高压流变仪评价钻井液的流变和抗温性能是一种科学而有效的评价手段。为模拟井下实际钻井液性能,建立了低剪切速率黏度测试、高温下黏度损失率测试、钻井液动态循环和静置时黏度随时间变化的测试方法,表征了钻井液的携岩性能、抗温流变性能、钻井液循环和静置条件下的高温热稳定性能,反映出了井下真实流变性能。在埕探1井进行了现场试验,说明该测试方法可以为现场工程师分析判断钻井液在井下高温下的性能能否为钻井施工提供实验数据,为高温钻井液体系优化设计、处理剂研发和应用提供科学可靠实验方法,并极大程度上弥补用六速黏度计测试钻井液流变性能的不足和缺陷。      

套管下入激动压力计算模型及影响因素分析

套管下放产生激动压力可能会压漏薄弱地层,造成井下复杂.基于此问题,根据平板层流模型,建立一种适应于现场的激动压力计算模型.采用数值计算求解,分析钻井液性能、环空间隙、套管下深对激动压力的影响,结果表明,钻井液流变性和胶凝结构同激动压力密切相关,套管进入裸眼段前循环钻井液能减弱钻井液触变性,有利于降低激动压力;环空间隙越小激动压力越大;在上层套管内下套管也应控制下放速度,对窄安全密度窗口井而言可能因猛下套管造成井漏.     

裂缝性地层钻井液漏失模型及漏失规律

针对裂缝性地层钻井作业时的钻井液漏失问题,采用幂律模式钻井液,将地层中裂缝看作任意倾角、可变形、裂缝面粗糙且存在滤失的二维单条裂缝模型,引入裂缝力学开度和裂缝迂曲度参数表征裂缝面粗糙度对钻井液漏失规律的影响,推导了钻井液漏失模型,并基于该模型分析了钻井液漏失规律。研究结果表明,幂律模式钻井液的剪切稀释性会造成漏失初始阶段漏失速率的升高;钻井液漏失速率随裂缝迂曲度变大而减小,随着裂缝开度增加裂缝迂曲度对钻井液漏失速率的影响降低;初始裂缝开度、裂缝倾角、裂缝面积、裂缝长度越大,钻井液漏失速率越大;矩形裂缝的钻井液漏失速率低于正方形裂缝;裂缝面滤失综合系数越大,钻井液漏失速率越高;井眼与裂缝相交于裂缝中心位置时钻井液漏失速率最高;随着井底压差增大,钻井液漏失速率明显升高;裂缝法向刚度越高,钻井液漏失速率越小。     

库车山前盐膏层钻井液漏失成因类型判定

塔里木盆地库车山前钻井期间盐膏层承压能力低,固井、钻井漏失量大,严重影响固井质量和成本控制,准确诊断钻井液漏失主因是高效开展防漏堵漏作业的重要前提。文章从漏失发生的原因上认识漏失,将库车山前区块盐膏层钻井液漏失分为诱导破裂型漏失、裂缝扩展延伸型漏失、小型裂缝型漏失,形成钻井液漏失成因判定模型。开展了全面的资料调研数据分析,揭示了工区盐膏层各段漏失严重程度,频繁程度,漏失发生工况等漏失特征。明确了库车山前盐膏层不同层位漏失成因,泥岩段、膏盐岩段、膏泥岩段主要漏失成因类型为诱导破裂型,次要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型;白云岩段、砂砾岩段主要漏失成因类型为裂缝扩展延伸型,次要漏失成因类型为诱导破裂型。     

车66 区块钻井过程井底压力波动及渗流规律

针对车66 区块钻井过程中易出现的阻塞、地层垮塌、井漏甚至井喷等问题,基于环空流体力学并结合地层渗透性特征,分析了在起、下钻及钻井过程中产生的抽汲压力和激动压力的大小,以及钻井液黏度、密度,井深和钻井速率对其影响的规律;依据线性渗流定律,单向流体球面向心流和平面径向流模型研究了井底负压差下进入、钻过储层的渗流规律变化及正压差条件下钻井液漏失情况,得出井底压差越大、地层渗透率越高,地层流体渗流速度越高,钻井液漏失量越大。该分析结果揭示了钻井过程中井底压力波动和井下渗流规律及其相关影响因素,为井身结构设计优化提供了必要依据。     

深水低温条件下油基钻井液流变性能实验研究

深水钻井过程中,海水低温环境对油基钻井液的流变性能有较大影响.文中采用Haake RS300流变仪测试了油基钻井液低温下的流变性能,并研究了基础油种类、提切剂、有机土和加重剂加量对钻井液低温流变性能的影响.结果表明,Haake RS300流变仪能精确描述油基钻井液低温下的流变性能,特别是低剪切速率下的流变性能;低温条件下,油基钻井液的剪切应力随剪切速率的变化呈现2个阶段（极低剪切速率下的线性阶段和中、高剪切速率下的剪切稀释阶段）;基础油种类、提切剂、有机土和加重剂加量对油基钻井液低温下的流变性能影响显著,特别是低剪切速率条件下的流变性能.     

地质工程一体化漏失机理与预防措施

塔里木库车山前古近系复合盐层严重漏失给安全钻井带来了巨大挑战。针对库车山前复合盐层重点漏失层段,分析漏失段地质特征、地质力学特征,结合钻井施工参数,判断漏失类型,分析易漏岩性组合分布与漏失压力,探讨预防钻井液漏失方法。研究结果表明:膏盐岩段盐岩夹含盐泥岩、含膏泥岩,膏质泥岩夹泥岩、灰质泥岩是主要漏层岩性组合,宏、微观分析可见天然裂缝不发育,物性测试表明孔渗较低,不具备直接发生漏失的原有物质基础;含膏泥岩、含盐泥岩抗拉强度0.61~1.12 MPa,平均值0.946 MPa,在压力作用下易产生裂缝;钻井液平均漏速小于20 m3/h,具有微漏~小漏特征,通过降排量降密度可有效缓解漏失。通过盐间漏失层地质、地质力学、工程特征分析,认为复合盐层漏失为诱导破裂型漏失,漏失压力为地层破裂压力,约等于水平最小地应力,并通过模拟应力场数据与实钻漏失点数据对比进行验证。综上分析,明确膏盐岩段易漏岩性组合分布和建立复合盐层黏弹性三维地质力学模型求取水平最小地应力是预防复合盐层漏失的关键,对减少盐间漏失具有重要意义。     

碳酸盐岩裂缝—孔隙性地层钻井液漏失模型

针对碳酸盐岩地层钻井作业时的钻井液漏失问题,基于双重介质理论,建立了适用于裂缝—孔隙性地层的二维钻井液漏失模型。基于该模型,分析了裂缝开度、裂缝法向刚度、基质孔隙度和渗透率对于钻井液漏失速率的影响。研究结果表明:裂缝开度越大,漏失速率越大;裂缝法向刚度越小,在相同压差下裂缝的开度越大,漏失速率越大;基质孔隙度越大,裂缝向基质中的窜流量越大,井筒的漏失速率下降越缓慢;基质渗透率越大,初始阶段的漏失速率越大。研究结果对于降低碳酸盐岩裂缝—孔隙性地层钻井液漏失有理论指导意义。     

库车山前高温高压气井完井封隔器失效控制措施

库车山前高温高压气井主要采用Y443-111封隔器,但封隔器在替液过程中易憋压,严重时甚至出现封隔器提前坐封问题,导致油套环空的试油钻井液无法被环空保护液完全替出,后期可能对油管、套管柱产生腐蚀.针对上述问题,分析了Y443-111封隔器替液过程中失效与损坏的原因,发现造成该封隔器失效的主要原因是封隔器与套管的间隙太小...     

织金煤层气浅层大位移水平井钻完井技术

针对织金区块存在表层漏失、摩阻大、下套管困难等难题,从堵漏方式优选、井眼轨道优化设计、井身结构优化、钻井液体系优选、完井管串优化等方面进行了织金煤层气浅层大位移水平井钻完井技术研究,并在ZP-4井进行了成功应用。采用“导管跟钻”技术成功解决了表层漏失难题;采用优化的双增轨道设计,在满足近钻头地质导向对着陆点垂深精确调整的要求下,避免了单增轨道调整后容易出现“S”型轨迹的现象,降低了摩阻,保证了中靶精度;采用优化的完井管柱设计,成功实现了浅层大位移水平井生产套管的顺利下入。实践表明,织金煤层气浅层大位移水平井钻完井技术解决了该区块钻井存在的表层漏失、摩阻大、下套管困难等难题,为织金区块后续低成本、高效开发提供了技术支持。     

南海西部高温高压井堵漏技术

南海西部莺歌海盆地高温高压井储层段黄流组温度达到200 ℃,地层压力系数达到2.27,钻井过程中频繁出现井漏,其中高温高压井堵漏作业还存在着抗高温堵漏材料少、高温高压井控风险高、高密度堵漏浆流变性难以调控、堵漏作业经验少等诸多问题。在分析高温高压井前期堵漏经验及漏失原因的基础上,利用高温高压动态堵漏仪优选抗高温高压堵漏材料及堵漏配方,承压能力达到20 MPa。现场结合随钻堵漏以及承压堵漏,并使用抗高温弹性堵漏剂FLEX 配合刚性堵漏剂BLN 及承压堵漏剂STRH,成功实施高温高压井堵漏作业。     

库车山前大尺寸套管固井技术

针对库车山前大尺寸套管环空带压的问题,结合现场资料和室内试验评价,分析了大尺寸套管环空带压产生的原因,并在此基础上,通过强化井筒,提高管柱居中度,增加浆体摩阻级差和壁面剪应力,严格要求水泥浆稠化、过渡和起强度时间,细化憋压候凝程序等措施,形成了快速封固、全程压稳的大尺寸套管固井技术。研究发现,分级固井方式对复杂工况的处置有限,顶替和压稳措施针对性不强,导致大尺寸套管固井窜槽严重,未压稳地层高压流体,造成一次固井质量差,从而引起库车山前大尺寸套管环空带压。大尺寸套管固井技术在库车山前成功应用6井次,整体固井顶替效率达到95%以上,水层段固井质量合格率大于90%,固井质量良好,具有一定的推广应用价值。      

川西马井构造钻井问题及对策探讨

根据５口完钻井资料统计，分析了川西马井构造上钻井过程中井漏、卡钻、下套管作业困难、地层出淡水等复杂情况产生的原因，讨论了解决井漏及井塌问题的对策措施，并从井身结构设计、钻具组合、钻井液性能控制、固井设计、地层承压试验等８个方面提出建议。     

库车山前下第三系漏失原因分析及堵漏方法

库车坳陷山前构造地质情况非常复杂,其中下第三系地层在钻井施工时常遇到不同程度的井漏,针对不同的漏失原因选择合适的堵漏方法是解决井漏事故的关键。对下第三系地层漏失井的漏失工况、地层岩性、漏失通道进行统计分析,找到了该地层造成诱导裂缝漏失和渗透性漏失的主要?因是由于地层破碎严重,加之钻井液密度过高常压破地层。针对不同漏失?因总结了该地区所应用的堵漏方法,分析了不同堵漏方法的优缺点,将优选出的堵漏方法成功应用到实际堵漏施工中取得了较好的效果,为该构造带的防漏堵漏提供了参考。     

塔里木油田库车山前超高压盐水层精细控压钻井技术

塔里木油田库车山前巨厚盐膏层普遍发育超高压盐水,且盐膏层中夹杂破裂压力低的泥岩层,导致安全钻井密度窗口窄, 易发生井涌、井漏、井塌和卡钻等井下故障。通过精细描述钻井液循环系统流量变化特征,定量化钻井液出入口流量差与溢流量、漏失量及高密度钻井液弹性变形量间的相互关系,可以实时快速判断溢流和漏失,计算求取地层压力,并将自动控压排水与控压压回相结合,精确控制地层与井底的压力差,有效控制合适的盐水返出量,大幅降低溢流、井漏等井下风险,形成了超高压盐水层微流量精细控压钻井技术。该技术在克深A井和克深B井进行了现场试验,均安全快速钻穿超高压盐水层,大幅提高了机械钻速,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。研究与应用表明,超高压盐水层微流量精细控压钻井技术可快速发现溢流和漏失,精确控制地层盐水返出或者钻井液漏入地层,实现可控微溢流或漏失,大幅减少了盐水排放时间,确保了井眼稳定,实现了安全快速钻穿超高压盐水层的目的,为超深井复杂地层高效钻进提供了新的技术手段。      

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微泡沫钻井液以其密度可调、流变性好、能反复泵送、可循环使用、不需要额外添加设备、成本低而获得广泛应用。许多油气田已成功应用该技术解决了低压地层和长段破碎带地层井漏的难题，取得了良好的技术和经济效益。但对地层压力系数低且裂缝较大的严重井漏往往失去作用。为了拓宽微泡沫钻井液的应用领域，针对川渝地区玉皇1井表层井段的严重井漏，交替使用微泡沫钻井液和微泡沫桥浆，使井漏得到了有效控制。与邻区同类井相比，钻井速度提高了3～7倍，取得了明显的技术经济效益，为处理类似井漏问题提供了新的技术途径。