阿根廷圣豪尔赫湾油田复杂地层防塌钻井液技术

阿根廷圣豪尔赫湾油田二开钻遇地层以泥岩和凝灰岩为主,地层破碎且微裂缝发育,岩石中蒙脱石和石英含量高,水敏性强,在应用BIOCAT钻井液钻进二开井段时井塌频繁,井径扩大率超过100%,每年有2~4口井因井塌而报废。为此,优选防塌抑制性能强的SRIPE-inhibitor系列抑制剂代替BIOCAT抑制剂,并添加非渗透剂SMT3、弹性石墨和碳酸钙等封堵材料,形成了非渗透强抑制防塌钻井液。室内抑制性能评价结果表明,非渗透强抑制防塌钻井液比BIOCAT钻井液具有更强的防塌抑制性能,膨胀率降低10百分点以上,回收率提高60~70百分点,坍塌周期延长1倍。阿根廷圣豪尔赫湾油田24口井应用了非渗透强抑制防塌钻井液,与应用BIOCAT钻井液的邻井相比,井塌明显减少,二开井段井径扩大率由100%降至10%,钻井周期缩短15%,钻井成本降低10%。这表明,非渗透强抑制防塌钻井液可解决阿根廷圣豪尔赫湾油田二开井段井壁失稳的问题。      

水平井井筒清洁临界流速简化模型

石油钻井作业中井筒岩屑运移影响钻井成本、时间及成井质量, 井筒岩屑运移问题已经成为钻井作业中亟待解决的问题。不论在水平井中的直井段还是水平段, 流体拖曳力对于岩屑颗粒运移的作用超越其他作用力占据主导地位,井筒清洁临界流速计算的关键是确定拖曳系数计算的经验公式。根据拖曳系数与雷诺数关系的
实验数据, 对拖曳系数经验计算方法进行优选对比发现Turton的经验公式与实验数据平均误差最小,仅为3.06%;在优选对比拖曳系数的基础上,对岩屑颗粒进行微观受力分析, 推导了岩屑颗粒运移临界流速,研究了井斜角对于岩屑颗粒临界运移流速的影响,计算结果发现在50°~70°之间临界运移流速最大, 并对建立的数学模型进行了现,场应用验证。     

人工智能钻井技术研究方法及其实践

人工智能技术飞速发展,在部分行业已取得明显的应用效果,但在钻井领域的应用尚处于探索阶段。为推动人工智能技术在钻井领域的应用,在简述钻井行业人工智能应用研究情况的基础上,提出了将人工智能技术应用到钻井领域的“三轮驱动”方法论,分析了钻井领域适合开展人工智能研究的业务场景及人工智能技术工具,提出了基于方法论评价优选项目的方法,给出了评价优选实例,并以井下故障复杂实时诊断为例简述了钻井人工智能应用研究的过程。同时,指出了钻井领域开展人工智能应用研究存在的不足,提出了钻井人工智能技术的发展建议。      

基于井眼清洁程度与水力学耦合的环空压耗最小化计算方法

在钻井过程中,岩屑在井眼中堆积形成岩屑床,会引起环空压耗增大。针对井眼清洁不充分造成的环空压耗大的问题,根据质量及动量守恒理论,将岩屑运移与钻井水力学计算相耦合,建立了井眼清洁程度与环空压耗相关的数学模型,并利用全尺寸岩屑运移试验数据进行了模型验证。利用所建模型,分析了排量、井斜角、环空尺寸、机械钻速和钻井液流变参数对环空压耗和井眼清洁程度的影响。结果表明:大位移井和水平井中由于存在岩屑,环空压耗并非随排量增大一直增大,而是存在一个临界值;排量小于临界值时,环空压耗随着排量增大而减小;排量大于临界值时,环空压耗随着排量增大而增大。根据分析结果,建立了基于井眼清洁与水力学耦合的环空压耗最小化计算方法,利用该方法可以优化钻井参数,控制环空压耗,指导钻井设计和钻井施工。      

新型超高强度高导流性压裂支撑剂

<正>目前,油田现场应用的支撑剂主要有天然砂、树脂涂敷砂和陶粒3类。但是,随着深层储层的开发及热力采油、蒸汽驱等的应用,传统的支撑剂在137.9 MPa以上闭合压力下无法提供足够的导流性。为此,美国某公司研发了一种超高强度高导流性支撑剂,可应用于高压力地区以及其他类似于热力、蒸汽驱等的环境中。新型超高强度高导流性支撑剂有以下特点:1)原材料中矾土的含量接近100%,孔隙性低,质量大;2)为球形颗粒,球面光滑,粒度均匀;3)强度高,在137.9 MPa闭合压力下的破碎率仅有2%,在206.8 MPa闭合     

无意外钻井技术发展概述

各类钻井技术及工具的发展及应用有效降低了钻井成本,提高了钻井效率,但是,井下复杂情况及事 故依然是影响钻井效率和成本的重要因素。无意外钻井技术可利用地质信息、钻前计划和随钻信息,实现钻前及 钻中对各种井下风险的识别、分析、预防和控制,减少甚至消除井下事故和复杂情况,提高钻井效益。无意外钻井 工艺流程为钻前预测、钻中分析调整及钻后统计三部分,其实现所需的关键技术主要有地质力学模型、地层压力预 测、风险预测模型、随钻监测与风险分析以及三维可视化等５项。国内无意外钻井技术的发展需集中在随钻测量 技术、风险预测模型、跨学科协作及可视化等方面。     

水平井冲砂洗井技术进展评述

近年来水平井应用规模迅速扩大,但由于其井身结构的特殊性,地层出砂问题比直井更加突出,水平井冲砂洗井效果将直接影响其产能和开采成本。阐述了水平井冲砂洗井过程中水平井段、斜井段和直井段的岩屑运移机理,介绍了现阶段应用和发展的冲砂洗井技术(常规密封连续冲砂技术、连续管清砂技术、真空清砂技术和泡沫流体冲砂技术)的原理及特点。在此基础上,论述了目前国内外水平井冲砂洗井使用的主要工具(普通油管旋流连续冲砂工具、连续管旋转射流冲砂工具及同心连续管真空清砂工具)的结构及工作原理。最后指出水平井冲砂洗井技术的发展主要集中在冲砂与压裂一体化、低压/衰竭储层冲砂和大尺寸井筒冲砂等3个方面。     

倾斜井筒岩屑运移实验研究评述

石油钻井作业中井筒岩屑运移影响钻井花费、时间及成井质量。随着定向井、水平井及大位移井等复杂结构井的广泛应用,倾斜及水平段井筒岩屑运移问题已经成为钻井作业中亟待解决的问题。钻井过程中井眼清洁不充分易引起一系列问题,例如卡管柱、高扭矩和摩阻压耗等。笔者对岩屑运移实验研究进行综述,介绍了岩屑运移实验研究目的、影响因素分类和实验观察流型,总结了实验中主要研究因素对岩屑运移的影响规律。在此 基础上总结目前实验尚未完善之处,提出了下步实验的研究趋势。     

钻井数字孪生系统设计与研发实践

数字孪生技术作为智能钻井的理想范式，已呈现出巨大潜力，但由于钻井工程具有复杂工业系统的特性，数字孪生技术研发难度大，目前尚处于起步阶段。为此，在分析石油行业数字孪生技术发展现状的基础上，厘清了钻井数字孪生涉及的6项支撑技术，结合钻井工程业务需求，设计了钻井数字孪生系统的整体架构并详述了其功能及模型设计。通过井场数据标准采集、机理计算模型耦合及三维动态融合显示3项研发试验，从技术角度验证了钻井数字孪生技术落地应用的可行性。研究认为，构建钻井数字孪生系统，应以钻井工程数据为数据基础，基于业务需求进一步构建“机理+数据”的双计算核心，研发孪生体模型和业务应用模块，并将其作为载体，最终实现钻井数字孪生系统的应用。研究结果对推进数字孪生技术在钻井工程中的应用具有重要意义。