海洋深水救援井钻井关键技术

深水钻井具有较高风险,在救援井设计方面,国内外没有相关标准规范可参照,深水井实施救援井作业的数量也很少。为了保证深水油气田安全高效开发,结合中国南海深水钻井的需要,对深水救援井的井位选择、井眼轨迹设计方法、探测定位技术、连通技术、动态压井方法等一系列关键技术进行了整理和分析。救援井的井位选择需考虑海底地质条件、洋流、风向、热辐射、商业保险等因素,救援井井眼轨迹需根据连通点位置、探测定位工具的要求、轨迹实施难度进行设计,连通方式首选直接钻通事故井井眼,动态压井方案的制定应结合钻井船的能力优选最高效安全的压井方案。研究结果对于建立深水救援井设计体系具有一定的参考价值。     

海上钻井井喷失控应急救援井关键技术

在离岸远、环境复杂的海洋油气勘探开发过程中,井喷事故将会给企业造成颠覆性的灾难:人员伤亡、环境严重污染,甚至造成平台摧毁,并引发政治和社会问题。井喷失控最有效的解决方案之一就是救援井,BP美国墨西哥湾深水地平线平台事故用救援井控制住了井喷。此文介绍了海上救援井设计作业关键技术,包括救援井数量、井位优选、井下连通深度、连通方式优选,以及压井方法和压井模拟计算、最终弃井方案等,并对进一步开展救援井技术研究提出建议。对我国自主建立海上救援井技术体系有一定参考意义。     

电磁探测定位系统及其在救援井设计中的应用

由于井眼轨迹不确定性的存在,要实现救援井与事故井的连通必须借助相应的探测定位工具,因此电磁探测定位系统的研究对于救援井方案设计及作业具有重要意义。研究分析了电磁探测定位系统的基本原理,分析了电磁探测定位系统事故井套管汇集电流计算方法及其流动分布特征;研究了救援井与事故井之间相对距离及相对方位的计算方法;结合电磁探测定位系统的实际应用,研究分析了事故井套管参数、切入角、井斜角、地层等参数对电磁探测定位系统测量效果及应用的影响;以电磁探测定位系统研究分析为基础,完成了南海某超深水井救援井设计中测距及连通相关工作。可以为救援井电磁探测定位系统研制提供相应的理论基础,并为救援井电磁探测定位系统在救援井设计、作业中的应用提供参考。     

救援井探测定位方案设计研究

救援井和事故井的相对位置存在误差,需要借助于专用的探测定位工具实现救援井与事故井的连通,并最终控制事故井。分析了救援井和事故井相对位置不确定性以及目前常用探测定位工具性能及适合工况,给出了连通点及初始探测点位置确定的选择方案;结合救援井钻井工艺,设计了不同阶段的救援井探测定位作业流程,提出了提高测距范围及探测精度方法。本文的相关研究成果已在海上多个救援井备用设计方案中得到成功应用,可以为救援井探测定位方案设计及作业实践提供参考和技术指导。     

南海深水救援井设计技术浅析

海洋钻井面临较高的风险和挑战,深水井控是深水钻井的重大挑战,为应对深水钻井井控风险,提高深水井三级井控应急处理能力,在充分借鉴国内外救援井设计技术的基础上,针对南海深水井作业情况,对南海深水救援井设计技术进行了整理和分析,包括救援井井位选择、连通设计、定向井设计、井身结构设计、钻井液及固井设计、压井设计等,研究结果可为南海深水救援井设计提供参考。     

救援井与事故井连通探测工具模拟试验研究

救援井与事故井空间相对位置的精确探测是救援井定向钻井工程的关键技术之一。为了引导救援井与事故井在井下设计深度高效连通,研究了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具确定2井间距和方位的磁测距导向算法。在此基础上设计加工了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具的原理样机并进行了矿场模拟试验,验证了确定救援井与事故井间距和方位的计算方法,并分析了电极系注入地层的交变电流大小、电极系与探管间距等因素对救援井与事故井连通探测工具测量精度的影响。分析结果表明,基于三电极系救援井与事故井连通探测工具探测精度相对基于单电极救援井与事故井连通探测工具更高,更适用于引导救援井与事故井的成功连通。研究结果对我国自主研发救援井连通探测工具具有重要的指导意义。     

救援井电磁探测工具分析及应用研究

对国内外各种救援井测距系统的基本原理和发展现状进行了全面分析,从探测距离、精度、入射角、测距时间等方面对比分析了主动测距系统和被动测距系统,同时结合救援井测距系统对2010年墨西哥湾事故救援井作业流程及测距工具在其救援井作业过程中的应用进行了研究,重点分析了救援井作业过程中测距作业流程。该项研究结果对可能出现的救援井作业具有一定的借鉴和参考意义。     

救援井电磁探测工具分析及应用研究

对国内外各种救援井测距系统的基本原理和发展现状进行了全面分析,从探测距离、精度、入射角、测距时间等方面对比分析了主动测距系统和被动测距系统,同时结合救援井测距系统对2010年墨西哥湾事故救援井作业流程及测距工具在其救援井作业过程中的应用进行了研究,重点分析了救援井作业过程中测距作业流程。该项研究结果对可能出现的救援井作业具有一定的借鉴和参考意义。     

复杂结构井磁导向钻井技术进展

复杂结构井可以有效提高复杂油气田单井产量和最终采收率，磁导向钻井技术是复杂结构井钻井的核心技术之一。总结了近年来磁导向钻井技术的主要研究进展，包括邻井距离随钻电磁探测系统、螺线管组随钻测距导向系统及三电极系救援井与事故井连通探测系统等主要研究成果，重点论述了磁导向钻井的技术原理及井下磁信标、弱磁探测仪、测距算法及纠偏控制方法等关键技术，并介绍了磁导向钻井技术在SAGD双水平井、连通井、救援井及丛式井钻井防碰中的现场应用情况。其中，邻井距离随钻电磁探测系统已在稠油SAGD双水平井钻井中得以成功应用，不仅在注入井水平段实现了磁导向水平钻进，而且在造斜井段也实现了磁导向钻进。分析认为，需加强多学科协同创新研究，以进一步提高磁导向钻井系统的耐温性能或研发新型耐高温磁导向钻井系统，实现磁导向钻井技术在复杂结构井的推广应用，提高钻井效率，保证钻井作业安全。      

基于三电极系救援井与事故井连通探测系统

通过调研救援井与事故井连通探测系统工作原理,分析了三电极系注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,建立了事故井套管上聚集电流产生的交变磁场空间分布模型,得到了救援井与事故井间距和相对方位的计算方法。通过数值模拟与试验验证,将三电极系应用于救援井与事故井连通探测系统,提高了系统测距范围和探测精度;通过对比基于单电极救援井与事故井连通探测系统,基于三电极系的探测系统对探管灵敏度的要求更低,更有利于在实际工况中的应用,为中国自主研发救援井与事故井连通导向工具提供理论支持。     

深水钻井中救援井关键技术

深水救援井具有高风险、高技术、高投入和高社会敏感性等特点。在深水作业井失控、常规救援措施难以有效实施时,深水救援井是公认的终极救援手段。目前我国救援井数量较少,深水救援井经验几乎为空白。在调研国内外救援井的基础上,对深水救援井一系列关键技术进行了梳理和分析。对救援井的井位选择、轨迹连通、压井和弃井等几项关键技术,进行了技术分析,可为后续的救援井研究提供一定参考。     

主动磁测距技术在T1井封井工程的应用

主动磁测距技术主要用于解决救援井与事故井的有效连通难题,国内尚无相应设备.为此,研制了主动磁测距系统,形成主动磁测距数据解释方法和封井方案,配套井眼定向控制关键技术,成功应用于T1井封井工程.T1井主动磁测距轨迹实施难度高,在现场实施过程中进行了井眼轨迹优化、 逐步加密测距、 轨迹精细控制并提出校正目标井轨迹的方法,开...     

救援井大角度连通导向算法研究

本文通过对救援井与事故井大角度连通导向工具的工作原理、测距导向算法及设计过程中存在的技术难题进行研究,为我国研发自主知识产权的救援井与事故井连通测距系统提供理论支持。     

深水救援井井眼轨道设计探讨

国内深水救援井井眼轨道设计既无标准可供参考，也无实际设计经验可供借鉴，为此，从救援井实施限定条件着手，制定了深水救援井井口位置选择图版和连通点（目标点）位置选择原则，对“J”形、平行接近连通形、直接连通形以及穿越（pass-by）形等4种救援井常用井眼轨道进行了对比分析，认为穿越（pass-by）形轨道在扩大探测范围和提高定位精度方面有很大的优势，因而将其作为深水救援井井眼轨道的首先，并将其划分为接近、测距定位、追踪跟随和连通4个阶段，研究了各阶段的切入角、井间距等关键设计要素，确定救援井井眼轨道最大井斜角小于60°，狗腿度不超过3°/30m，形成了深水救援井井眼轨道设计基本方法，并利用该方法对中国海油海外区块一口深水救援井的井眼轨道进行了设计。研究结果表明，研究形成的深水救援井井眼轨道设计基本方法可为国内深水救援井井眼轨道设计提供指导。      

救援井与事故井连通探测方法初步研究

钻救援井是目前解决井喷漏油问题的最有效方法,而救援井与事故井相对位置的精确探测是救援井技术成功的关键环节之一。为了能够成功连通救援井与事故井,初步研究了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井相对位置的计算方法。将事故井套管近似为地层圆柱体,通过分析井下电极注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,得到了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井间距和方位的方法,同时分析了井下电极注入地层的交变电流大小、井下电极与探管间距等因素对该探测工具测量精度的影响。研究结果表明,应用提出的确定救援井和事故井两井间距和方位的计算方法,可以引导救援井与事故井垂直连通或平行连通;分析认为,救援井与事故井连通探测工具基本可以满足救援井现场施工需求。      

救援井压井设计理论初探

目前打一口定向井来处理井喷着火事故已是件容易的事。但救援井压井设计理论却很少有人研究,而成为一个空白。本文把地层、井筒、井口考虑成一个相互制约又相互影响的连通体系,利用地层气体渗流数学模型,建立起以泥浆排量、泥浆用量等参数为主的近似压井计算理论。分析和计算结果表明,压井过程的关键是:"排量、密度及连续"等结论,推导的有关公式有助于压井设计和指导压井施工。     

超深水钻井节流管线摩阻影响及应对方法分析

超深水井由于较长的节流管线，当井控压井循环钻井液时产生的摩阻将极大的超过常规水深井。本文分析了超深水井中节流管线摩阻产生的原因，提出了求取的时机和方法；首次将超深水井中的节流管线摩阻与井身结构设计相结合，论述了其对超深水井钻井设计、作业产生的影响，提出了相应的应对方法。以南海东部实施的超深水为例进行了实际应用，结果表明本文所考虑的方法对超深水井的设计与作业重要指导意义，可为超深水井设计和作业提供参考。     

深水井控成功实践与技术分析

深水井控是深水钻井的核心问题。海洋深水井控面临着井涌监测困难、地层承压能力弱、井涌余量小、阻流管线摩阻大、地层呼吸效应、气体水合物、圈闭气等诸多困难和挑战。文中以中海油在西非实施的某深水井压井成功实践为例,通过井控作业过程的分析,对深水井控技术进行研究和探索,为深水钻井井控作业提供参考。     

基于邻井距离测量误差的救援井磁测距工具优选方法

为了确保能在可探测的前提下选用测量精度更高、作业风险更小的磁测距工具探测事故井,进行了救援井与事故井相对距离测量误差计算。由于“梯形”误差模型无法与井眼轨迹误差相耦合,通过协方差传播率,建立了磁测距工具测量误差模型。将磁测距工具测量误差与井眼轨迹误差相耦合,可得到磁测距工具工作平面内的总协方差矩阵,进而给出由总协方差矩阵确定的误差椭圆和救援井磁测距工具的优选方法。实例计算结果显示,救援井当前井底与事故井相距7.41 m时,磁测距工具测量误差椭圆长、短半轴长度分别为1.26 m和0.33 m。测距作业后,救援井继续钻进,当两井相对距离为6.68 m时,推荐使用Wellspot工具;当两井相对距离为5.21 m或2.07 m时,推荐使用RGRⅠ工具。研究结果表明,测距作业后,随着救援井继续钻进,两井相对距离的减小趋势大于两井相对距离测量误差的增大趋势;当磁测距工具探测范围完全包覆两井相对距离测量误差椭圆时,可以选用作业距离更小、但测量精度更高的磁测距工具。      

海上高风险井弃置降本增效关键技术及应用

海上高风险井弃置存在井下情况复杂、管柱腐蚀严重、环空带压等问题。以某气田为例,分析了各层套管带压原因,建立了安全高效的压井起管柱作业流程。通过切割效率及切割效果对比分析,优选了腐蚀管柱高效切割技术、多层套管整体切割技术,形成了底部生产管柱高效封堵技术。研究了基于经济性的弃井机具优选原则,形成了海上高风险井安全高效弃置关键技术。实践证明,该技术体系效果好、成本低,在目标气田的弃置中取得良好效果,平均单井节约作业工期5～10 d。为国内海上高风险油气井高效低成本弃置作业提供借鉴。