深井欠平衡环空岩屑对井底压力影响的研究

大庆油田在长垣东部利用深井欠平衡钻井技术进行深层气勘探，取得了较好的勘探效果，及时发现和保护了气层，但许多欠平衡井都是在接单根后效才能点火成功，表明在钻进过程中井底未能达到欠平衡状态。通过对井底压力影响因素和深层欠平衡钻井情况的分析，提出了环空岩屑影响井底压力的计算方法并编制计算软件，计算表明实际钻井过程中环空岩屑对井底压力的影响很大，在5000 m左右的深井低密度欠平衡钻井中，环空岩屑影响井底压力高达3~4 MPa，甚至更高，比大庆油田深井欠平衡钻井动负压值控制范围0~2 MPa要高很多，造成井底过平衡，影响勘探效果，对储层产生伤害。因此，在深井欠平衡钻井设计以及现场施工中应充分考虑环空岩屑对井底压力的影响，以提高欠平衡钻井井下负压控制水平。     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

欠平衡钻井环空多相流井底压力计算模型

随着欠平衡钻井技术的发展,对井底负压值精确控制的要求越来越高,目前已经开发了随钻井底压力测量仪器。对井底压力的大小实测发现,原有的气液两相流井底负压控制计算模型的计算误差较大,达到13%。为此,在H.V.Nickens所建立的钻井过程气侵时的两相流模型基础上,建立了直井环空多相流井底压力流动型态新的计算模型。该模型充分考虑了岩屑固相和多相加速度压降的影响,精度较高,利用深层欠平衡钻井实测数据,计算表明误差小于3%,为欠平衡设计计算与精确控制井底负压值提供了理论依据。     

欠平衡技术在汪深1井中的应用

介绍大庆油田欠平衡预探井汪深1井设计及施工情况。该井采用井底负压控制技术实现了精确控制井底负压值的大小,达到了流钻欠平衡勘探效果,随钻一直点火成功,气体流量很大,采用地面数据采集监测分析技术进行环空压力、地层压力的分析,结果与实际基本吻合,在完井测试中达到工业气流,该井设计合理,采用井底负压控制技术和地面数据监测采集分析技术取得了较好的效果。实践表明,采用井底负压控制技术能够实现井底负压的精确控制,井底负压值基本上控制在-0.5~-1之间,该井的成功完钻,使井底负压控制和地面数据采集监测技术取得了较好的应用效果,提高了大庆长垣东部深层欠平衡钻井技术水平。     

井底压力温度测试技术在充气欠平衡钻井中的应用

升2-17井是大庆油田在外围深层天然气勘探开发的一口重要的勘探开发评价井．该井在三开井段采用充氮气钻井液进行欠平衡钻进．应用改进后的并下压力温度测试工具实测出了三开充氮气并段不同工况下的并底压力、温度数据，并据此准确计算出了充气后钻井液的当量密度．准确掌握了充气量与钻井液当量密度之间的关系．比较准确地确定了地层压力的大小，精确计算出了井底负压值的大小。应用井底压力温度测试技术有利于发现和保护储层．提高勘探开发的效果。介绍了井底压力温度测试技术在升2-17井三开井段充氮气欠平衡钻进时的应用情况．并分析了井底压力温度测试数据。     

欠平衡钻井环空岩屑对井底负压的影响

对井下压力实测数据进行了分析,建立了环空岩屑影响井底压力增量的计算方法并编制计算软件,分析结果表明,环空岩屑对井底负压的影响很大。在4000~5000m的深井中,机械钻速高达10m/h时,环空岩屑引起的井底压力增量高达3~4MPa,甚至更高。因此,在深井井底负压值设计范围较小(0~2.5MPa)时进行井底负压控制,应该充分考虑环空岩屑对井底负压值的影响,针对不同情况采用不同的控制方法。该方法应用于大庆油田欠平衡设计计算和实钻,精确控制了井底负压,提高了大庆油田欠平衡钻井井底负压控制水平。     

井下压力温度测试工具的开发应用

由于深层勘探钻井中井底压力温度的不确定性，以及井内油、气、水和岩屑等多相流的复杂特性，很难在井底保持某一确定的压力范围，经常出现各种复杂的钻井工程事故。另外，常规的MWD或LWD在多相流条件下难以测量井内压力，虽然国外开发的电磁随钻测量系统(EMWD)可以解决问题，但成本很高。介绍了一种用以测量深层气探井井底压力、温度的新型测试系统，起钻后对测试数据进行分析处理，能够解决井底压力控制问题。大庆油田应用该系统为深层钻井完井设计施工提供了准确的井下数据，同时建立了一种新的随钻气层解释方法。该系统结构简单，成本低，应用该系统完成了达深2井和徐深6井深层气探井的钻井作业，在徐深6井完井压裂后获得工业气流，取得较好的勘探效果。     

渤海钻探随钻测压技术创新纪录

日前,渤海钻探公司测试工程作业部喜传捷报:2013年度首口随钻测试井冀东油田NP 36-P 3001井成功获取随钻测试数据,并创造了下井深度6000m的测试随钻施工新纪录,受到甲方一致好评。近年来,随着国外海上勘探开发活动的不断发展,环空压力随钻测量技术越来越受到重视,随钻测试技术随之得到迅速发展。环空压力随钻测量系统应用于控压钻井和深井欠平衡钻井,为其提供准确的井底压力、温度等测量数据,通过了解井下压力、温度变化,掌握钻井液中岩屑携带情况以及钻头水功率的大小,准确地求取井底的负压值,提高井底负压控制精度和     

天然气欠平衡钻井完井技术

利用欠平衡钻井数值模拟软件对井内压力分布规律、环空速度分布、环空岩屑浓度分布及井口回压 影响规律进行了分析,讨论了地层出液对天然气钻井的影响,介绍了天然气排量与井底压力的关系、天然气欠平衡 钻井注入参数的确定、天然气钻井完井技术措施和天然气欠平衡钻井完井的条件。应用该套技术,在井浅2井、平 落19井和白浅111H井等进行了现场实践,取得了良好的技术经济效益。     

欠平衡钻井井底压力控制技术

在欠平衡钻井过程中,井底压力控制技术是其关键技术之一,为准确掌握井底压力的大小,提高井底负压控制精度,开展了3项关键技术研究。首先利用在钻井过程中随钻测量起钻后地面回放的方法,自行研制开发出能够抗180℃高温、具有抗震功能的测量仪器;其次,在原有模型基础上,利用实测数据进行分析,考虑固相和多相流加速度压降的影响,研制开发了流钻欠平衡钻井环空多相流井底压力的计算模型,并推导出机械钻速影响井底压力增量的计算公式;最后,为验证模型精度,开发了钻井监测与分析计算软件,软件计算结果与实测数据对比,误差小于3%。研究表明,3项技术可提高井底压力计算和控制精度,为欠平衡钻井设计计算与精确控制提供了理论依据和实用数据。     

准噶尔盆地火成岩钻井提速难点与技术对策

针对准噶尔盆地火成岩地层钻井现状、地层特点以及钻井技术难点,开展了气体钻井、欠平衡/控压钻井、复合钻井、自动垂直钻井、井下减振增压破岩工具以及随钻封堵钻井液等多项提速技术适应性分析。分析结果表明,欠平衡/控压钻井技术通过精确控制井眼环空的钻井液柱压力剖面,能减少钻进过程中的岩屑压持效应以及起下钻期间环空循环压耗消失的影响,有利于火成岩地层的井壁稳定并提高机械钻速;气体钻井是解决火成岩地层机械钻速慢、井漏情况复杂的首选技术。建议针对不同火成岩区块开展井壁失稳机理研究,并尝试高效钻头配合井下减振增压破岩工具以提高火成岩地层机械钻速,进一步探索有效解决火成岩地层钻井提速难点的技术手段。     

欠平衡钻井录井监测技术研究

随着欠平衡钻井技术的广泛应用,常规综合录井设备、技术与方法已经无法满足现场录井工作的需求。文中分析了在欠平衡钻井条件下,常规综合录井技术与方法的不足;针对欠平衡钻井过程中出现的一些监测技术难题,如井底压力与欠平衡状态的监测,以及气体钻井过程中井下燃爆与地层出水的监测等方面进行分析与探讨;对欠平衡钻井条件下的录井监测提出了相应的配套技术与方案。通过研制的欠平衡地面监测系统,可以对欠平衡钻井过程中的关键参数进行监测,从而提高录井信息的完整性与准确性,弥补了常规录井技术的不足。通过现场多口井的应用和推广,取得了良好效果。     

随钻监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井是近年来兴起的一种实用钻井技术,具有保护油气产层、提高钻速、缩短建井周期及处理井漏事故等优点,应用范围越来越广泛。与常规钻井液钻井相比,气体钻井是单向循环,使用气体作为循环介质来携带岩屑、清洗井眼,使得现有录井监测系统还不能满足气体钻井现场参数监测需要,易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题,影响气体钻井的安全性。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,开展了随钻监测基本原理研究,形成了UBD气体监测系统及分析技术;通过在多口井气体钻井现场服务,验证了气体监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施气体钻井提供了有力的技术支持。     

超临界二氧化碳钻井流体关键技术研究

超临界二氧化碳钻井技术是利用超临界二氧化碳作为钻井流体的一种新型钻井方法,具有能有效驱动深井井下马达,控制井底压力容易,破岩门限压力低、破岩速度快,能防止储层损害等优点,但成功利用超临界二氧化碳钻井技术的关键是充分了解超临界二氧化碳钻井过程中井筒中二氧化碳流体的温度和压力分布。为此,建立了考虑井筒流体与地层换热对井筒流体温度影响的井筒传热模型,根据能量守恒原理,推导出了井筒流体温度计算模型,并考虑到钻井过程中可能钻遇水层的情况,对该计算模型进行了修正;利用有限元方法,推导出了井筒内二氧化碳钻井流体的压力计算公式。实例计算表明:钻杆内二氧化碳流体的温度和压力随井深增深而增大,但与井深的关系是非线性关系;钻杆内二氧化碳流体的密度随井深的增加而减小,但到近钻头处开始增大。环空中的压力随井深的增加而增大,但两者的关系也是非线性关系;环空中的温度随井深增加先升高后降低;环空中的二氧化碳密度随井深增加而增大,但两者为非线性关系。      

深层多压力层系气层判断新方法

随钻地质录井只能对单一压力层系作出准确的判断,对于钻遇多压力层系的气层探井,由于下层岩屑经过上部气层时受到上层气体污染,影响气层位置的准确判断。针对流钻欠平衡钻井的特点,建立了气体侵入模型,并进行理论推导,该模型通过测量井底随钻压力、温度数据的变化进行气层位置判断,由于实测的井底压力、温度数据是在打开气层的第一时间检测到的变化,因此该方法能够比较准确地确定不同压力层系气层的位置,能够排除地质录井和测井解释带来的误差,完井测试表明,该方法测试的气层位置较为准确,为深层多压力层系的勘探提供了一种新方法。     

玉北1-1井欠平衡钻井技术应用与分析

玉北1-1井是在新疆玉北地区部署的第2口欠平衡井,钻探目的是评价奥陶系中-下统鹰山组含油气特性,为研究该区油气成藏条件提供依据。介绍了该井的钻井液密度、欠压值及水力参数等关键参数设计,并结合实钻过程论述了井底欠压值、井口压力控制技术。该井钻探过程中,选择合理的欠压值和井控技术进行欠平衡钻进,有效防止了该区奥陶系中-下统鹰山组裂缝、溶洞型储层的漏失问题,保护了储层,提高了深井钻井速度。最后针对新疆巴麦地区低压储层段的欠平衡钻井技术应用提出了建议。     

压力控制钻井井底压力控制方法

针对常规过平衡钻井和欠平衡钻井（UBD ）在实际的钻井工程作业中有许多需要克服和完善的地方,近几年国外在 实际生产中为了完善钻井工艺和技术,在常规过平衡钻井和欠平衡钻井的基础上发展了压力管理钻井（MPD ）,国内称为压力 控制钻井,并在一些地区得到了实际的生产应用,效果很好,其实际生产应用前景很广阔。压力管理钻井中的核心部分就是对 于井底压力的控制,不同的钻井工艺对于压力的控制方式不同,介绍了几种井底压力的控制方式,分析了其优劣势,为其现场的 进一步应用提供了借鉴。     

超深井气体钻井环空流动研究

气体钻井由于其低压,具有机械钻速高、避免井漏、消除泥页岩水化及保护储层等不可比拟的优势,目前在钻井界开展得如火如荼。但在超深井钻井过程中,面临地层高温、高压、产出流体相态复杂,这对环空携岩和安全是一个严峻的考验。通过理论与实验的综合研究结果表明,井筒环空流速、压力、动能从下到上逐渐增加,在井口处达到最大值,并且与地层产出流体相态和气体注入参数以及钻井工艺参数存在一定的关系,环空岩屑浓度从下到上呈减小趋势,在钻铤与钻杆连接处存在转折点。这为超深井气体钻井过程中设计注入参数,钻井参数以及携岩、井筒净化等提供了重要的依据。