连续循环阀气体钻井技术及其现场试验

目前气体钻井面临大出水地层生产时效低,中断循环后可能引起井壁垮塌、卡钻等井下复杂,充气钻井井底压力波动大、井控风险高等问题。为此,介绍了新研制的一种基于连续循环阀的钻井系统的技术原理以及现场试验情况。该系统主要由连续循环阀和地面控制系统两个部分组成,钻进中将连续循环阀接在钻杆上,接单根、起下钻时,通过连续循环控制系统切换循环通路,实现井下连续循环。在宁211井氮气钻井和月005 H1井充气钻井2口井现场试验的结果表明,接单根作业井底压力恒定,缩短了重新建立正常循环的时间,实现了接单根和起钻作业过程中的连续循环,初步证实了连续循环系统的可靠性与工艺的可行性。连续循环钻井技术在充气钻井过程中的试验成功,标志着该项技术从单一循环介质迈向了两相循环介质的新台阶,可为钻井液条件下的欠平衡井、窄密度窗口井、大位移井、长段水平井安全高效钻井提供新的技术手段。     

页岩气生产动态井下无线监测系统研制与应用

目前页岩气生产过程中井下动态资料的获取途径主要采用生产测井或钢丝下压力计试井等方式,其存在井口装备多、工序复杂、井下数据获取不及时、监测覆盖时间短等不足,为此,开发了一套页岩气井生产动态井下无线监测系统。该系统采用“井下数据无线采集”+“井口物联网终端”+“基地数据中心”的技术架构,将井下数据无线采集工具随油管一起送到储层中,采集井筒中流体温度、压力、流量及含水率等生产动态数据,并直接通过电磁波发射器上传到地面,地面天线接收后再由井口物联网传输到基地监测中心,实现在基地即可远程实时观察页岩气井的井下生产动态情况,根据生产需要及时调整井口生产制度,以便提升生产井的产能。本系统适用井深3500m左右;在设定数据量为4组/d（可调）时,工作时长可达2～3年。系统在威204H36-6井及威202H22-7井进行了现场应用,获取的生产动态数据准确、及时。其中,威204H36-6井根据监控数据开展了控压调产,明显减缓了地层能量衰减速度,提高采收率2~3%;威202H22-7井在邻井的压裂液进入井筒时进行了及时的报警,防止了气井被压裂液淹死情况的发生。页岩气井生产动态井下无线监测系统的开发实现了页岩气井在生产阶段的长期实时监测功能,应用效果良好,具有推广应用的良好前景。     

气体钻井井控安全分析与控制

气体钻井作业时,由于气体的密度远低于液体密度,因此在井底形成的气柱压力远远低于液体作为循环介质时常规钻井的井底压力,其在钻遇油气等流体时,地层的流体特别是高压油气会很快到达井口,如果在油气等流体返至地面的过程中因工艺安全措施不当、地面专用设备设施安全性能较差或井控装备的选择不满足井内流体安全返出的要求时,极易出现恶性安全事故。本文通过对气体钻井存在的风险,利用工艺危害假设分析方法,提出一系列控制措施,从技术和管理双层面进行规范,从而实现安全钻井。     

气体钻井下部钻柱非线性动力学分析

利用非线性动力学原理,建立以气体为循环介质的下部钻柱―钻头―地层有限元模型,并利用显式New-mark时间积分法计算求解。研究下部钻柱与井壁非线性接触碰撞时产生接触力的特点,分析下部钻柱受到钻压和扭矩的作用后的运动状态,认识下部钻柱危险点的瞬态力学行为以及下部钻柱受载荷后的位移变化规律。     

基于膨润土浆基液的雾化钻井技术研究与应用

针对K井钻井液钻井过程中井漏严重、处理井漏复杂周期长,面临工程报废的问题,结合K构造地质情况及面临的难点,提出了膨润土浆雾化钻井治漏方案。现场实践表明,膨润土浆基液雾化钻井技术解决了该构造上部井段恶性井漏问题,减少钻井液漏失15000m3以上,行程钻速提高了6倍以上,节约钻井周期明显。膨润土浆基液雾化钻井技术的成功应用,为该构造的高效安全钻井探索出了一条有利途径,为雾化钻井技术的发展和推广提供宝贵的经验,为加快该区块的油气勘探开发进程提供了技术保障。     

空气钻井井下燃爆事例分析

空气钻井在提高钻速、解决恶性井漏、保护油气层等方面具有优势，因而应用越来越广泛。但在空气钻井过程中若钻遇伴有可燃气体（如天然气﹑石油等烃类物质）的地层时，空气与其混合后若继续钻井则井下极易达到燃爆条件，在滤饼环﹑钻柱摩擦等条件刺激下就会引起井下燃爆，进而引发卡钻事故。以某井的燃爆卡钻事故为例，分析了其燃爆的主要原因，并采用加强空气钻井过程中的录井监测、注入惰性气体等方法来避免井下燃爆事故的发生。     

稳定泡沫钻水平井井筒稳态流动的解析模型

稳定泡沫是一种特殊的钻井流体，适用于低压易漏地层和枯竭储层的欠平衡钻井，具有减少漏失和保护储层的功能。利用稳定泡沫钻斜井或水平井时，为保持井眼稳定且利于井底压力控制，准确计算井底循环压力至关重要。 借鉴国外学者的实验数据，分别对稳定泡沫流体流变性模型、井筒内泡沫流型的变化规律和稳定泡沫的稳态流动模型进行了研究，并推导出流动压力模型的解析解。结合吐哈油田牛102井泡沫钻水平井数据进行模型的实例计算，结果表明该模型计算精度较高。     

雾化钻井技术的研究及其在四川龙岗地区的应用

针对川渝地区富含大量浅层水、干气体钻井适应性较差、钻井液钻进井漏等难点,分析了雾化钻井介质的携水机理,确定了其在不同井深、不同井眼尺寸下的极限携水能力;对不同条件下雾化钻井参数进行了优化设计,确定出了满足不同条件的雾化基液配方;并在四川龙岗地区大尺寸井眼(φ444.5 mm)开展了5口井的现场应用。实践表明,雾化钻井技术能有效地治理漏失、地层出水,携岩效果好,机械钻速是同井段钻井液的2.38倍,平均周期缩短6 d。该技术的成功应用为气体钻井处理含水层提供了一条有效途径。     

新型液压滑套式随钻安全接头的研制

海洋深水钻井具有高风险、高投资和高技术的特点,一旦发生井下钻井事故,则损失巨大,如何迅速解除卡钻事故,降低钻井风险和事故损失是当前钻井工作的当务之急。在对钻井事故处理不断探索和总结的基础上,针对现有倒扣式和剪断式安全接头结构上的局限性和缺陷,研制出了一种能很好地处理井下卡钻事故的新型随钻安全接头。其工作原理为：在正常钻井作业中,它连接在钻具易卡部分的上端,当遇卡钻事故时,停钻、停泵,拆下回压凡尔以上工具（钻具内水眼需畅通）向钻具内投入钢球,接上方钻杆,开泵憋压使钢球入座滑套上端;由于泵压的上升,推动中心滑套剪断定压定位螺钉,使中心滑套上月牙键脱离键槽;当泵压下降后停泵,然后正转钻具,使上下反扣接头处分开,提升、取出钻具;然后再进行下一步套铣、打捞工作。对该工具进行了详细的强度分析计算,室内试验和在渤中34-5油田的两口井中使用表明,该安全接头具有安全可靠、操作简单、处理事故快等特点。     

基于气液两相流理论的充气气举工艺技术研究与应用

在中深部井段实施气体钻井作业时,需用气体将钻井液置换出井筒,因受注气设备额定工作压力限制,常常采用分段气举方式,耗时长,时效低。针对中深井气举现状,提出了基于气液两相流的充气气举工艺技术,建立了充气气举压降计算模型,通过现场应用表明,该模型计算结果与实际情况较符合,可用以指导现场实践。充气气举工艺能缩短气举时间,提高气体钻井时效,在中深部井段气体钻井中得到广泛应用,已成为气体钻井重要的配套技术之一。