水平井井眼清洁定量化监测评价技术

为了监测和评价水平井井眼清洁程度,研制了岩屑返出量监测装置,以准确监测岩屑返出情况。基于岩屑返出量数据和工程录井实时采集的数据,建立了岩屑返出量监测装置在2种工作模式下,倾倒时段漏接岩屑补偿方法与实际返出岩屑体积计算方法;基于岩屑返出率与掉块监测结果,研究形成了水平井井眼清洁定量化监测评价技术。该技术在川南泸州区块多口页岩气水平井进行了应用,实现了监测井段岩屑返出体积与返出率实时准确监测,并多次预警井眼清洁异常情况,保证了水平段的顺利钻进。水平井井眼清洁定量化监测评价技术为水平井井眼清洁程度监测及卡钻复杂风险预防提供了一种新的技术手段。     

煤层气欠平衡水平井的井眼清洁监测方法

煤层气欠平衡水平井钻井作业时,由于水平井具有水平位移大的特点,极易造成钻井液携岩不畅等问题,易导致井壁不稳定,增加了井壁坍塌及井漏的风险。为此,基于井眼清洁程度与井筒环空循环压力的变化具有相关性这一特点,把PWD测量的井底压力用于井眼清洁程度监测。采用C++语言开发出一套煤层气欠平衡水平钻井井眼清洁监测系统,该系统通过实时采集数据监测井底的环空压力数据,与理论计算的环空压力数据进行对比,寻找井眼清洁程度与环空压力变化规律及组合特征,用专家系统隶属度脉冲曲线判断井眼清洁程度,从而实时诊断井眼清洁度并对井眼不清洁发出预警,实现了对煤层气欠平衡水平井井眼清洁度的实时评价。实际监测应用结果表明,在井下出现煤层垮塌或钻井液性能变化而表现出井眼重度不清洁预警情况下,需要及时改变注气量、钻井液性能等工程措施,进行钻井液循环排除岩屑在环空的滞留,以消除沉砂带来的安全风险。     

国内外水平井井眼清洁监测技术现状及发展建议

实时监测井眼清洁状况,对保证水平井安全及高效钻进至关重要。目前成熟的井眼清洁监测技术被国外公司掌控,制约了我国水平井钻井技术的发展,故加快国内井眼清洁监测技术的研究势在必行。鉴于此,在进行大量文献及资料调研的基础上,首先介绍了国内外现有井眼清洁监测技术的原理及特点,包括ECD监测摩阻、扭矩及钩载监测、返出岩屑体积监测、气体钻井监测、岩屑形状及PSD等其他监测技术;其次从模型、软件、装置及新技术4个方面对比分析了国内外井眼清洁监测技术;最后针对该技术的发展方向给出建议:对现有的岩屑运移规律模型进行修正与优化,提高模型与实际情况的符合程度与计算精度;进行井眼清洁分析软件的编制与优化,使其具有适用范围广和准确度高等特点;进行岩屑返出测量装置的研制与改进,提高返出岩屑称量与井下岩屑残余量计算的准确度;加快利用成像仪和光谱仪测量返出岩屑粒径分布及形态、利用冲击力传感器测量返出岩屑体积等新技术的研究。     

水平井岩屑体积平衡计算方法研究与应用

水平井的水平段由于岩屑重力效应及钻具偏心严重,产生的岩屑或掉块极易滞留环空,导致井眼清洁不良和井壁失稳问题,严重影响井下安全。为了实现水平井施工现场井眼清洁定量化监测与分析,设计了一种井场岩屑流量测量装置,研究水平井岩屑体积平衡计算方法,建立水平井岩屑体积平衡分析流程,实现水平井钻进过程岩屑体积随钻跟踪。现场应用表明,利用水平井岩屑体积平衡计算方法可以帮助定量评价井眼清洁异常情况,通过施工优化,提高井眼清洁程度,降低卡钻风险。     

长水平段超深水平井技术在元坝区块272-1H井的应用

272-1H井是元坝区块的一口长水平段超深水平井,垂深超过6 500 m、井底温度高达156℃,存在地质情况复杂、多套压力体系并存等技术难题。施工中通过钻井提速技术、井眼轨迹控制技术、高温定向工具技术、井眼清洁技术、摩阻扭矩监测控制技术、高温钻井液技术等,克服了裸眼段长、摩阻扭矩大、岩屑清洁效率低、井眼轨迹控制困难、工具仪器耐高温高压等问题,创造了元坝区块水平井水平位移最长、水平段长最长、钻遇含气储层最长三项纪录,并为同类超深水平井的施工积累了丰富经验。     

QHD32-6-A26h大位移井井眼净化实时监测

根据大位移井中岩屑颗粒的受力分析结果，结合环空中固液两相流的流速分布规律，建立了岩屑滚动运移和悬浮运移时最小环空返速的计算模型，编制了井眼净化设计和实时监测软件，并应用于QHD32-6-A26h大位移井Ф311．1mm井段和Ф216．0mm井段井眼净化的设计和实时监测，给出了各井段滑动钻进和旋转钻进时的临界排量。井眼净化软件监测结果表明，Ф311．1mm井眼1550～2200m井段，井眼净化不好，通过调整钻井液性能，及时采取应对措施，避免了粘附卡钻事故的发生，提高了钻井效率。在Ф216．0mm井段施工过程中，由于实际返速一直大于临界返速，井眼净化状况良好。     

涠洲油田大位移井井眼清洁技术及应用

大位移井稳斜角大、稳斜段长,钻井过程中岩屑在井筒中易堆积形成岩屑床,导致摩阻增大、起下钻困难、井下漏失甚至卡钻等井下复杂情况,因此,井眼清洁是实现大位移井作业安全与效率的关键技术之一。南海西部海域的涠洲油田滚动勘探不断获得突破,但区域内均以断块构造的边际油田为主,依靠海上周边生产设施实施大位移井开发,成为实现边际油田低成本开发的有效途径。面对涠洲油田井壁失稳问题突出、大位移井钻井井眼清洁难度大的挑战,参考幂律流体偏心环空模型,通过提高油水体积比降低强封堵型油基钻井液的流变性,稠度系数K降低41%;配合水力及钻井参数的优选,增大钻进中偏心环空的紊流区域;采用井眼清洁辅助工具等技术措施,实现钻井液的高效携岩,突破了大位移井携带岩屑困难的技术瓶颈。上述技术的应用,解决了涠洲11-4N油田高稳斜角大位移井井眼清洁技术难题,提高了钻井过程中的携岩效果,减少了辅助清洁井眼时间,为边际油田的大位移井开发提供了经验。     

基于井下多点压力测量和数据驱动的实时井眼清洁监测新方法

在长水平井和大位移井施工中，井眼清洁不充分会导致一系列的钻井问题。传统井眼清洁分析单纯依赖理论模型或地面振动筛数据，无法准确评估井下岩屑分布状况及存在的问题。为此，引入了一种全新的研究思路，考虑了将传统钻井水力模型与人工智能方法相结合，提出基于实测数据的井下真实岩屑分布技术，并拓展井眼清洁领域通过压力反演流动特征的研究，最后提出了一种利用沿管柱测量（ASM）数据定量评估井下岩屑动态分布的新方法。研究结果表明：(1)不同井段和工况条件下井眼清洁情况与环空压耗之间的关系密切，成正比关系；(2)在给定的流动条件下，通过反推岩屑对井眼压降的影响，建立了基于压力驱动的井眼清洁模型；(3)将传统钻井水力模型与人工智能方法相结合，建立了一种可以自动修正的智能钻井水力学模型，然后将训练后的水力学模型与实测环空压力相对比得出岩屑对压力损失的影响，然后代入压力驱动的井眼清洁模型，得到实时的井下岩屑分布情况。结论认为，利用井下多点测量数据可以实现钻井过程中井眼内动态实际岩屑分布的间接测量和井眼清洁状况的准确评价，为避免和解决长水平井和大位移井的井眼清洁不充分问题提供详细的井下信息。该方法可以克服传统井眼清洁...     

疏松地层大位移井钻井液性能优化技术研究

大位移井钻井过程中普遍存在钻进扭矩高、井眼清洁差等问题,因此降低井筒摩阻,防止岩屑床堆积是实现大位移井安全作业的关键.渤海南部K油田勘探初期以浅层大位移井为主,相比常规大位移井具有地层泥质胶结疏松、钻井液滤失严重、岩屑产出量大等特征,进而导致井眼清洁、井壁失稳、井筒摩阻等问题进一步恶化.针对K油田开发难点,提出了强抑制...     

大位移井井眼清洁技术研究与实践——以胜利油田庄129-1HF井为例

井眼清洁是大位移井施工的关键技术和难题之一,井眼清洁状况不佳容易导致摩阻扭矩的大幅增加,并有可能引发工程事故。在分析井眼清洁的主要影响因素井眼几何条件、岩屑性能、钻井参数及工程措施、钻井液性能的基础上,以胜利油田桩129-1HF井为例,具体分析了各种参数对井眼清洁的影响,并对实际井眼清洁情况和效果进行说明,最后提出了进一步改进井眼清洁的方法。     

大位移井井眼清洁监测技术在大港油田的应用

随着大位移井及复杂结构井钻井技术的不断发展,井眼清洁及监测技术面临着新的困难和挑战。如何监测复杂地质条件、复杂井型条件下的岩屑运移状况,预测岩屑成床时间,帮助判断、处理井下复杂情况是现场迫切需要解决的问题。基于环空岩屑运移规律及岩屑床成床机理,采用岩屑运移多层模型,根据岩屑对环空压耗的影响以及环空压耗与循环钻井液当量密度的转换关系,建立了适合工程中监测井眼清洁状况的ECD曲线。并应用该技术对大港油区ES-H6井进行分析和指导。实例分析表明,ECD曲线是衡量井眼清洁与否的重要标准,应控制ECD曲线在合理的范围之内。另外,ECD主要与环空载荷、环空返速、钻井液性能等因素有关,对钻井液性能以及钻杆钻速的合理控制有利于大位移井的井眼清洁。     

大位移水平井常见问题机理分析及对策

从DK304BC井斜井段,水平段井眼净化不好,造成卡钻直至无法钻井,被迫改钻小井眼,引伸论述水平井大斜度井段井眼不清洁的危害,岩屑床形成机理及影响因素,通过研究,分析与使用,提出对付水平井岩屑床的对策,认为“常规清洁法”,利用旋转自动导向系统以及小井眼钻井的方法可以解决大位移水平井岩屑床问题。     

空气钻井岩屑监测装置的应用与分析

在气体钻井施工过程中,钻头钻进产生的岩屑需要通过循环介质携带到地面,通过排砂管线进入沉砂池,井底岩屑能否正常返出,直接影响到钻井施工的安全和效率。目前,常用的判断岩屑返出量有:取样口和排砂管出口的人工观察法、立压变化分析法和岩屑对排砂管的作用力监测分析法等,这几种方法对监测岩屑返出起到了一定的效果,但是在实时监测方面有一定的局限性。通过微波固体流量计对岩屑返出进行监测,通过对数据的汇总,图形比对,判断趋势以及对返出岩屑进行累计等技术手段可较早的发现和监测地层出水、掉块情况,可以为气体钻井施工期间提供有力的安全保障和预警信息。     

本期导读

<正>大位移井钻井技术是一种高精尖的钻井工艺,是当今定向井、水平井技术的综合系统工程,可广泛地应用于滩海油田、海上油田和地面条件极其复杂的油气藏的勘探开发。其较长的水平段位移导致井筒低边易于形成岩屑沉积床。因此,确保井眼环空清洁是贯穿整个水平井钻井过程的关键问题。相恒富等以相似系统理论建立了大位移水平井携岩实验装置,并根据颗粒雷诺数相似推导了实验装置与原型的参数相似关系,实验研究了环空返速等10个参数与无因次岩屑床厚度的变化关系,在此基础上采用非线性回归方法建立了大位移水平井稳态无因次岩屑床厚度方程。模型对于确定大位移水平井井眼净化最小携     

一种用于大斜度大位移井岩屑床清洁的新装置

大斜度大位移井岩屑易在井眼井斜段中沉积，形成岩屑床，导致蹩泵、蹩钻或卡钻，甚至造成井下事故。在分析岩屑床的形成及危害的基础上，对岩屑床的清除办法进行了探讨，并设计出了一种新型岩屑床清洁装置。该装置能有效地解决大斜度大位移井岩屑床的清洁问题，提高钻井效率，优化钻井工程设计，为实现安全快速钻进提供了新的途径。     

井眼清洁工具流场及岩屑运移数值模拟分析

在大位移井、水平井钻井过程中,常有岩屑运移不畅,形成岩屑床的现象发生,导致摩阻增大、蹩钻等复杂问题,严重时甚至影响钻井安全。本文分析了一种短节式的井眼清洁工具,采用计算流体动力学对其偏心旋转工况下的流场进行模拟,通过特征截面流线图、速度云图等分析了工具对该井段的流场扰动作用机理;通过多相流计算,得出了岩屑颗粒运动情况。分析表明,工具对流场具有导流和搅拌的作用,加速岩屑颗粒运动;随着工具转速增大,工具对流场的扰动作用加大,岩屑颗粒离开模型的最终速度增大,因此颗粒滑落距离增加,有利于岩屑携带。在某油田1603井的现场试验显示,合理安放多个井眼清洁工具后振动筛返屑量明显增加,后两次收集岩屑体积分别是使用前的3.75倍和1.6倍。     

浅谈岩屑床在分支井眼的形成及应对措施

钻井过程中的岩屑清理问题是井眼清洁的主要问题,如果不能较好地清洁岩屑,则会导致岩屑在井眼中形成岩屑床。目前随着定向井、水平井、大位移井等在钻井作业中比重的增加,尤其是分支井的开发,岩屑床的控制在钻井中变得日益重要。如果岩屑床不及时清理将会引起憋泵、卡钻等诸多严重问题,直接影响着钻井效率、钻井成本、井身质量等。本文主要通过从微观分析岩屑的形成原理并结合现场经验,给出常用的岩屑床预防的清理方法。     

大位移井钻井作业的关键技术

针对大位移钻井作业中的几个关键技术——降低摩阻技术、井眼清洗技术及井壁稳定技术进行了阐述,通过分析高摩阻、井壁不稳定及洗井效率低等问题产生的原因,认为降低钻井摩阻,不仅取决于钻井液性能、井眼轨迹的优化设计、钻具组合设计、新井下工具的使用,而且也与井壁稳定情况和井眼清洁程度有关。井眼清洁程度则与钻井液性能及其它钻井工程措施息息相关。井壁的稳定取决于钻井液的强抑制能力,钻井液安全密度窗口安全可信,同时也与井眼轨迹有关。综合考虑降低摩阻、井眼清洗和井壁稳定3方面的因素对成功钻大位移井是至关重要的。     

Y5-FP1长水平段水平井钻井施工技术

为了高效开发ZY油田低渗透储层,部署了Y5-FP1长水平段水平井。施工前对井身结构、井眼轨迹进行了优化,施工中直井段、增斜段、水平段选用不同的工具和施工参数,保证了井眼轨迹精确控制,同时在井筒清洁和井壁稳定方面采用相应的钻井安全技术措施,保证了井眼清洁和井壁稳定,取得了施工水平位移2040.34m,水平段长1689.43m,5个靶点全部中靶,全井无事故复杂的好成绩,为施工同类型井积累了经验。     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。