河南油田钻进参数的优化研究

结合目前广泛采用的钻进基本方程,对钻进录井资料、钻头磨损资料进行处理,运用优化反演法求取钻进方程中的各项系数,开发出基于系数反演法的钻井参数优化计算系统.应用该系统,对河南油田2口井的钻进参数和水力参数进行了优化计算,进而对累计进尺和钻进时间进行了预测分析,计算结果与实际数据吻合良好.     

承扭式连续管开窗钻具组合力学特性研究

针对目前连续管侧钻开窗工艺存在的动力钻具容易反转、切削动力不足等主要问题,提出了一种承扭式连续管开窗钻具组合,并介绍了其工作原理,建立了纵横弯曲力学模型,进行了侧钻窗口形状设计和铣鞋力学特性分析,讨论了钻压、动力钻具长度、柔性短节长度和抗弯刚度等参数对磨铣过程中侧向力、转角的影响。计算结果表明:侧向力随铣鞋偏心位移增加呈线性增大,在骑套段侧向力和转角不发生变化;侧向力随钻压升高由降斜力变为增斜力,随动力钻具长度增加先减小后增大,随柔性短节长度增加由增斜力变为降斜力,随柔性短节抗弯刚度增加而减小;铣鞋转角受钻具组合参数的影响小。研究结果表明:通过改变钻压、钻具组合尺寸参数可以调节开窗钻具组合的力学性能,控制磨铣过程中铣鞋的侧向力,这对现场钻井作业具有一定的指导意义。      

考虑延伸极限的大位移水平井最优钻井液排量设计

钻井液排量的大小直接关系到大位移水平井延伸能力的高低,为获得最大的大位移水平井延伸极限,笔者从钻井液排量的角度出发,提出了排量的优化设计原则,并给出了最优钻井液排量的设计方法。综合利用大位移井的裸眼延伸极限原理和水力延伸极限原理,并考虑井眼清洁的需要从而确定钻井液的排量范围,最终以获得最大的水平段延伸极限为目标,确定最优钻井液排量值。应用该方法对1口大位移水平井进行分析可知,其排量允许范围为26.2~42.9 L/s,最优排量值为31.8 L/s,其对应的最大水平段延伸极限为6 251 m。进一步研究表明:首先,在任意排量下,基于上述两原理获得的两水平段延伸极限值的最小值可以作为大位移水平井的水平段延伸极限;其次,两水平段延伸极限相等时的值即为最大水平段延伸极限,其所对应的排量值即为最优钻井液排量值;最后,该最优排量值既可以保证大位移水平井获得最大的井眼延伸极限,又可以满足井眼清洁的需要,井内压力也不会超过井壁稳定和钻井泵的最大承载能力。     

井下电磁源磁场在铁磁环境下的衰变机理研究

为了分析在电磁导向钻进过程中井下电磁源所受到的铁磁干扰因素,对电磁源磁场在铁磁套管影响下的衰变原因进行针对性研究。利用镜像电流分析法在恒定磁场边界条件下对于不同磁导率介质交界面上的磁场矢量的变化规律进行了分析,得出在井下套管的铁磁环境下其磁感应强度的衰变规律。利用软件分析了套管对电磁场的阻碍作用,并通过试验进行验证。研究结果表明:电磁源在铁磁环境下的衰变主要是由于在井下铁磁物质磁导率与周围其他介质磁导率存在的差异而导致的。     

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。      

RMRS在稠油/超稠油开发中的应用

RMRS可以直接探测钻头到目标井的距离和方位,随着井深的增加不会产生累积误差,可用于SAGD双水平井和连通井的井眼轨迹控制中。在稠油/超稠油开发中,SAGD双水平井对采收率的贡献最大,但是仅依靠双水平井井型具有一定的限制,而双水平井加连通井的方案为浅层稠油/超稠油开发开辟了新的途径。在双水平井加连通井方案的施工中,可以只用RMRS完成双水平井水平段和水平井与直井连通的井眼轨迹探测。因此,RMRS在稠油/超稠油(特别是浅层稠油/超稠油)开发中具有广阔的应用前景。     

外应力对套管腐蚀速率的影响

受腐蚀性油气介质的影响，油气井套管在生产过程中将发生腐蚀，从而导致服役管柱的损坏，除化学腐蚀外，管体中由于流体压力而产生的应力也将影响管柱的腐蚀。针对管体所受外部应力会加速腐蚀速率、严重缩短管柱服役寿命这一现象，结合化学力学效应理论，分二向应力和三向应力2 种情况，建立了外应力影响套管腐蚀速率的解析模型，给出了计算应力影响管柱寿命衰减的解析公式。算例计算结果显示，该模型所得结果与目前文献中应力对腐蚀速率的影响实验研究结果相符；管柱所受应力越大，管柱实际寿命衰减得越快。该结论对精确确定管柱的寿命具有重要的参考意义。     

井眼轨迹控制的多功能微机程序

本文在SHA变形分析及钻头与地层相互作用研究的基础上,从定向井轨迹控制的实际需要出发,研制了一个多功能微机程序。该程序的主要功能包括:(1)评估地层的各向异性;(2)预测二维井眼轨迹;(3)优化稳定器的安放位置;(4)进行钻压控制计算;(5)预测井斜方位漂移趋势。通过实际算例检验,说明该程序的计算功能稳定可靠,可在油田推广使用。     

钻头与地层相互作用的新模型

本文综合考虑了地层各向导性和钻头各向异性对井眼轨迹的影响,经过力学分析和数学处理,建立了更为一般的钻头与地层相互作用模型即UPC模型。它是目前已有类似模型的推广。在此基础上,本文给出了有效钻力的概念,从而找到了确定钻头钻进方向的根据。利用UPC模型,并结合底部钻具组合三维分析程序,既可预测井眼轨迹,又可反求地层因素或钻头各向异性指数等。     

SAGD双水平井随钻磁导向系统的研制及应用

针对实测信号微弱、频变、窄带的特点,设计出低噪声、窄通频带、高精度的数据采集滤波电路,有效地滤除了干扰和噪声,使系统探测精度达到±0.3m左右;根据磁感应强度数据的采集要求,制定了单组数据校验的通信协议,减少了干扰导致的个别数据传输错误对整体数据的影响。