随钻地层压力测量电液控制系统设计

为准确测量地层孔隙压力,实现随钻地层孔隙压力剖面,开展了随钻地层压力测量系统电液控制技术研究。电液控制系统包括电控和液压2个部分,电控系统为主从式双处理器架构,其中主处理器完成信号测量、处理和存储,执行地层压力回归计算等关键算法,执行液压系统中控任务调度和逻辑控制,对从处理器发出控制指令。从处理器负责电机运行和电磁阀开关控制。其中液压系统由动力源泵站、电磁阀、溢流阀、液压双向锁、探头装置、抽汲装置组成。电液控制系统可实现探头推靠密封、抽汲地层流体、测量地层压力及探头回收等功能。不同渗透率岩心试验和模拟井试验结果表明,地层压力测量曲线与理论曲线一致,表明电液控制系统能够用于随钻地层压力测量系统原理样机的理论验证和试验,为研制实用的随钻地层压力测量系统奠定了基础。     

抽汲井测试资料数值试井分析

抽汲井极容易出现段塞流而导致井底压力变化非常复杂,采用的抽汲生产将进一步加剧井底压力的不可预见性。对这类井,若采用以往根据自喷井建立的数学模型进行解释,难以准确地描述整个地层压力变化过程,而且试井解释率低,可靠性差。本文建立了圆形封闭地层中心一口抽汲井的定产量试井模型,在考虑井筒储集效应和表皮系数的情况下,建立块中心网格并应用Crank-Nicholson格式对定解问题离散后编写软件求解。对克拉玛依芳3井进行了解释,得到的地层参数与试井软件得到的参数值拟合非常好。数值模型最大的优点是不需停产恢复也可以计算出抽汲过程中任一时刻的地层压力、井底压力,具有十分重要的理论和现实意义。     

电缆地层测试物理模拟实验研究

合理的测试工作制度是电缆地层测试成功的关键,是目前国内外电缆地层测试中的一项难题。通过分析电缆地层测试过程和影响因素,设计了电缆地层测试工作制度选择的实验方案,针对原油饱和的不同渗透率的岩心,改变测试参数对其进行测试,研究抽汲端压力变化与岩石渗透率、流体黏度、抽汲流量及抽汲时间之间的关系,用以设计合理的测试工作制度。通过推导建立了物理仿真模拟实验一维数学模型,分析对比实验结果与理论计算结果,研究了一维渗流条件下的合理测试工作制度设计方法,由渗流力学知识,可将一维模型转换为三维模型,为国产电缆地层测试器合理测试工作制度设计和解释方法研究提供了指导。     

JHMD-Ⅰ新型智能高温高压动态损害失水仪的研制

JHMD-Ⅰ新型智能高温高压动态损害失水仪属石油勘探开发实验仪器.该失水仪由泥浆泵、液体罐、端面动态剪切循环的岩心夹持器、流量计、电子天平、压力源、压力传感器、温度传感器、围压泵、回压控制器、加热系统、数据采集与处理系统等部分组成.HMD-Ⅰ新型智能高温高压动态损害失水仪可以在模拟地层温度、压力、环形空间钻井液上返速度的条件下,使用高温高压泥浆泵,通过管道在岩心端面形成剪切速率对地层岩心进行动态污染,测量岩心受入井流体的动态剪切损害,克服了国内目前使用的模拟钻井动失水仪采用磁力藕合模拟法的缺点.结合岩心流动实验仪或者岩心多段渗透率梯度仪就可以评价出岩心各段受入井流体损害的深度和程度,从而优选出满足保护油气层需要的钻井液与完井液体系.     

钻井过程从地面测定地层孔隙压力

钻井过程中需要了解地层孔隙压力。钻井常常使地层孔隙压力失去平衡，以防止地层流体进入井筒，避免失控情况。然而，太多的过平衡压力会降低钻井速度，造成井漏。体文将介绍一种在钻井过程中预测井底过平衡压力（或欠平衡压力）的方法，即钻井过程中从地面测定孔隙压力。该方法主要取决于两个因素：①泥浆录井仪的气体单位曲线下成的面积与钻井液中的气体体积成正比；②若钻具下放速度不变，则抽汲压力与冲击压力相同。     

具有山形流动期抽汲井数值模拟研究

根据抽汲井开采工艺特点,考虑测试井底压力出现山形流动曲线情况,设定圆形封闭复合地层中心1口抽汲井生产,在考虑井筒储集效应和表皮系数情况下建立数学模型,并建立块中心网格并用隐式格式对定解问题离散后求出数值解.与以往有关模型相比,可以同时解释变井储变产量自喷井、抽汲生产的非自喷井流动期或恢复期资料,能更准确地反映井底压力复杂的变化过程.用该模型对W35井进行了解释,其结果表明该方法对具有山形流动期抽汲井地层参数解释精度高,能为油田开发提供更丰富、可靠的油藏评价数据.     

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。     

LSY-酸化流动实验装置在新疆石油管理局投入试运行

经过三个多月的调试，一种新实验装置可以通过模拟油气藏的温度、地层压力和流动状况等地层参数，并通过精密的测量手段对岩心的液体流动所产生的变化进行数据记录处理，从而完成对岩心渗透率的测量，为实际科研生产提供施工指导，这就是由新疆石油管理局采油工艺研究院与石油大学合作共同开发的LSY-酸化流动实验装置。     

玉北地区深井快速钻井技术

玉北地区是中国石化西部地区的重点勘探开发区域,玉北1井在奥陶系鹰山组地层钻遇良好油气显示,但该地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、古生界地层可钻性差,导致钻井过程中复杂情况多、机械钻速低、钻井周期长。为此,通过处理分析测井资料和岩心三轴应力测试数据,建立了玉北地区地层压力剖面和地层可钻性剖面。利用地层压力剖面对井身结构进行了优化,利用地层可钻性剖面优选了钻头,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行了复合钻井试验。根据不同地层的特性和失稳机理,优选出了强抑制性聚磺钻井液和强抑制非渗透钻井液2种防塌钻井液。钻井实践表明,采用优化后的井身结构,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行复合钻井,使用优选出的防塌钻井液,钻井过程顺利,没有出现缩径、阻卡和垮塌掉块等复杂情况,平均机械钻速提高了22.6%～28.6%,单井钻井周期缩短了47.00～90.78 d。      

加蓬G4—188区块钻井液技术应用

加蓬G4—188区块钻井施工中遇到的技术难点和问题较多,主要反映在表层流砂层垮塌、盐岩层垮塌、地层研磨性强等方面。经几口井的施工和研究分析,摸索出该区块地层压力系统分布情况和井眼失稳的基本规律,通过钻井液技术优化配方和确定的技术措施,采用聚合醇两性离子钻井液与完井液体系,较好地解决了C4—188区块易塌地层井壁失稳技术难题,为钻井施工提供了技术保障。     

异常高压深井裂缝性厚层砂岩储层“酸化+酸压”技术

塔里木油田库车前陆冲断带气藏地层压力高、天然裂缝发育,钻井过程中漏失严重。岩心造缝及岩心流动实验结果表明,常规基质酸化不能有效解除污染,需要能够使天然裂缝张开的"酸压"工艺才能有效解除深部钻井液污染;同时,针对长井段合理布酸需要,推导了黏性暂堵酸化机理,指出增大暂堵酸液黏度有利于合理布酸;结合二者,提出了针对高压天然裂缝性砂岩储层的暂堵酸化+砂岩酸压改造工艺。KS2井现场应用表明,该工艺对改造该类储层适应性强,增产效果显著,对同类储层的增产改造具有一定的指导意义。     

致密砂岩气藏润湿性对液相圈闭损害的影响

致密砂岩储层易因外来工作液入侵造成严重的液相圈闭损害,岩石表面润湿性对于液相圈闭损害程度具有重要影响。使用氟碳表面活性剂Zonyl8740处理岩心,降低岩心表面能,制得不同润湿程度的岩心。通过岩心驱替和毛管自发渗吸实验分别研究了气湿岩心和液湿岩心的束缚水饱和度、自吸油水动态;建立初始含水饱和度岩心流动实验,对比了钻井液加入气湿反转剂前后液相圈闭损害率。实验表明,致密砂岩表面由液湿反转为优先气湿可大幅度减弱毛管自吸效应、降低自吸液量和最终滞留饱和度。气湿反转剂可有效减少钻井液对储层液相圈闭损害。对预防致密砂岩储层液相圈闭损害具有一定指导意义。     

随钻测量压力数据能提高钻井效能

结合Statfjord油田，Gullfaks油田钻井中应用pressure whiledrilling(简称PWD）工具测量压力数据，提高钻井效能的实例，详细介绍了PWD工具的来历和使用效果，并提出改变原来钻井一些习惯作法的建议。     

压井过程中井底压力的控制方法

随着窄安全密度窗口和高压油气藏井数的越来越多,井控风险日益突出,对现场常规压井技术提出了更高的要求。立压和套压是井控作业中两个重要的压力数据,随着井控技术的发展和随钻井底压力测量技术（PWD）的应用,套压作为重要的井控参数,作用越来越突出。为此,通过分析套压在常规压井中的应用,套压操作受到地层破裂压力、套管抗内压强度、井控装置的工作压力的限制,而井口节流阀的操作关系到及时准确地控制井底压力以及顺利实施压井作业。针对立压控制法和套压控制法在常规压井技术中的压力传递的延迟性, 指出应充分利用立压和套压变化趋势及特点,优化节流阀操作,改进常规压井技术操作,并提出了井底压力控制法的使用原则和操作步骤。最后,分析了压井过程中随钻压力测量技术（PWD）实时记录的井内钻井液当量密度,有助于工程师准确控制井口回压,实现井底压力基本恒定的控制,以便顺利完成压井作业。     

不同钻井方式对致密砂岩储层损害评价实验

不同的钻井方式对储层的损害类型和损害程度具有不同的影响。为此,根据对储层损害地质特征及潜在损害类型的分析结果,立足于不同钻井方式下地层压力和井底流压之间的关系,设计了气体钻井、液基欠平衡钻井和过平衡钻井等3种钻井方式下的储层损害实验流程,并以塔里木盆地侏罗系阿合组和四川盆地川中地区三叠系须家河组致密砂岩储层岩心为样品开展了模拟损害实验。结果表明:1欠平衡钻井对储层渗透率损害程度低,有利于保护储层,但表现出一定的应力敏感效应,得到了应力敏感系数经验公式;2过平衡钻井由于固相和液相的侵入,对储层损害程度大且随岩心含水饱和度增加到束缚水饱和度之后,气测渗透率降低程度加快,水锁损害程度增加。结论认为,室内实验储层损害结果与实钻条件下的储层损害特征一致,能准确反映实际钻井条件下的储层损害特征,可作为不同钻井方式下储层损害实验评价的新方法。     

库车坳陷X井致密砂岩储层氮气钻井实践与认识

通过欠平衡钻井技术的理论研究和室内试验,形成了一套较完善的适用于高压高产致密砂岩储层的氮气钻井方案,具有合理的注气设备配套方案、钻具组合、井身结构设计以及整套工艺流程。以库车坳陷东部的X井为例,通过与多口邻近致密砂岩储层的常规钻井液钻井技术相比,X井的机械转速最大提高了24.3倍,钻井周期最多缩短了62 d,单井产量是邻井的4.2倍。致密砂岩储层氮气钻井在X井的成功应用,再次证明了在致密砂岩储层使用氮气钻井技术可以提高机械钻速、缩短钻井周期、提高单井产量的目的。同时验证了氮气钻井技术和装备的安全可行性,为库车地区乃至全国推广高压高产致密砂岩储层氮气钻井技术奠定了基础。     

长庆气田碳质泥岩防塌钻井液技术

针对长庆气田碳质泥岩段井壁失稳造成井下复杂频发、侧钻率高的问题,开展了岩样的微观结构、阳离子交换容量、矿物组成及理化性能分析,测试了钻井液对岩石力学特性及坍塌压力的影响,确定了碳质泥岩坍塌机理及防塌钻井液技术研发思路。通过实验优选出封堵剂、抑制剂等钻井液处理剂,综合采用纳米乳液、软硬结合的封堵技术,形成了强封堵强抑制高性能钻井液体系配方。该体系的HTHP滤失量≤ 6 mL,API滤失量≤ 2 mL,石盒子砂岩封堵率≥ 85%,人造岩心线性膨胀降低率≥ 60%。在长庆气田现场试验18口井,钻遇碳质泥岩后侧钻率降低至16.7%,平均钻井周期缩短30 d,达到预期效果,该钻井液技术满足长庆气田碳质泥岩井段安全钻进的需要。      

精细控压钻井控压响应时间浅析

精细控压钻井通过PWD随钻测压、计算机控制、回压泵和节流阀等闭环调节井口回压,精细控制井底压力,以满足安全、快速钻井的需要。判断精细控压钻井系统性能高低的一个重要指标就是压力控制的响应时间。短的控压响应时间可以很快平衡井底压力变化,维持钻进在井底压力基本恒定下进行。以回压从井口传到井底的时间为研究对象,建立了回压在环空传播速度的计算模型,分析了影响回压传播速度的主要因素钻井液密度、气体含量和岩屑含量,并以控压钻井实例数据计算为例、分析了精细控压钻井的控压响应时间,为精细控压钻井提供理论支持。     

随钻压力测量系统的研制与现场试验

井底环空压力与地层压力的平衡关系是影响钻井作业安全的重要因素。由于井下工况复杂多变,而目前通过水力模型理论计算所得的井底压力与实际压力值存在较大的误差。文中介绍了一种可以测量近钻头处钻压、扭矩、环空压力、环空温度及钻柱内压力等参数并将测量数据实时传输至地面的随钻压力测量系统（PWD）。依靠PWD的实时测量数据,可以实时修正井筒水力模型,解释井底工况,预测钻井事故。现场试验证明,该测量系统测量参数准确、工作稳定可靠。通过与存储式PWD测量数值对比,该测量系统有较高的测量精度,具有实时传输测量数据功能,可为钻井作业提供有力的技术支持。     

Lasing into the Future: Potentials of Laser Drilling in the Petroleum Industry

The need for a new method of drilling oil and gas wells is immense. Current drilling techniques used were developed at the beginning of the last century. Many problems persist with this method including downtime due to dull bits, the lack of precise vertical or horizontal wells and formation fluid leakage during drilling due to the lack of a seal around the hole. Laser drilling is a new technology that has been proposed as a method to eliminate the current problems while drilling. Although experiments for laser drilling were conducted in the 1960s and 1970s, it is only recently that this research area has been redirected to the oil and gas industry.

This article reviews the benefits of laser drilling, current laser types, and the experimental work that has been conducted. The experimental work conducted thus far is performed with several different lasers such as the US Army's MIRACL and the US Navy's COIL. The data that was generated by these studies was executed on several types of cores including sandstone, limestone, and shale. The effect that lasing has on porosity and permeability as well as the effect of saturation and pressure on lasing was determined. The work conducted shows that a great future potential awaits the oil and gas industry with laser drilling.