钻井录井信息与随钻测量信息的集成和发展

钻完井工程是一项复杂且高风险、高投资的系统工程，钻完井工程可产出大量信息，实现录井信息化、网络化和集成是保障安全、优质、低成本钻完井的重要前提。在系统介绍录井信息主要类别的基础上，综述了随钻测量技术现状，归纳了钻井液脉冲随钻测量、传输技术（mud-MWD）的优缺点，分别就随钻测斜、随钻测井、随钻测压、随钻核磁共振成像测井、随钻地震与随钻垂直地震测井和随钻声波测井、随钻旋转导向和随钻地质导向等几种随钻信息采集、处理、控制和应用技术予以阐述，分析了mud—MWD既是在用的主要服务技术又是制约钻井随钻闭环测控技术发展的瓶颈。并为推荐基于电子钻柱的智能随钻集成技术与智能钻井，介绍了智能钻井的基本理论、基本技术、作用与技术关键及难点。     

喷射钻井中井底岩面最大水功率和最大冲击力工作方式

本文首次把解决现代工程技术问题行之有效的“黑箱(black box)”理论用来研究井底射流流场。用一种新的全尺寸水力能量测试实验,直接测得三牙轮钻头下射流到达井底岩面(即钻进过程中钻头钻出的瞬时井底岩石表面)的水功率和冲击力。建立了计算井底水功率和冲击力的经验公式,提出了以井底岩面获得最大水功率和最大冲击力为喷射钻井水力程序设计准则的两种新的最优工作方式。 本文在所实验的条件下,获得了井底岩面最火水力能量的功率分配比值(R_N)和全喷距(135毫米)下射流水力能量衰减系数的范围等极值条件。在同样的条件下,以井底岩面最大水力能量优选的最优排量比钻头最大水力能量的最优排量约提高7.5％左右。并从理论和实践上证实了适当提高排量和强化机泵的必要性。     

论智能钻井理论与技术及其发展

复杂地质条件下，钻井工程会遇到大量非均质性、不确定性、非结构性、非数值化的难题，迫切需要智能钻井理论与技术来解决以上难题。将理论与实践结合，论述了第一代和第二代智能钻井技术的发展历程和技术价值，后者能够更广泛更全面地集成当代高科技和当代钻井、测井、录井等成果，将成为今后的主流钻井技术，其主要工作与关键技术是设计研制电子钻柱。分析了未来智能钻井技术的其他研究方向，深入研究了智能钻井的基本理论、基本技术及其概念与内涵。重点介绍了正在研发中的基于对接式电接头电子钻柱的智能钻井技术，论述了其主要的研究内容和技术难点。基于对接式电接头电子钻柱的智能钻井技术具有众多优点，可彻底解决第一代智能钻井技术的瓶颈问题。     

井底射流的室内实验研究

本文阐述专用装置测量淹没非自由水射流作用在井底岩石表面(简称井底岩面)上的水力能量的方法及喷距、喷嘴数目与水力能量的关系,得到了最佳喷距为8～10倍喷嘴当量直径,以及减少喷嘴数目可以提高水力能量的结论。     

喷射钻井井底流场的研究

在全尺寸试验架玻璃井筒内进行了喷射钻头井底流场试验。用贴线法研究多股液流在井底场空间流动时的流向、路线等分布全貌。一个良好的井底流场,应能满足岩屑离开井底,在井底推移和从井底举升这三个基本动作并使之配合好。试验对比了对称井底流场和不对称井底流场的特征和优缺点。试验表明,不对称井底流场的三个主要优点是:有效地利用向下冲击的高速射流;合理地安排下行液流与上返液流的"流道",尽量控制其相互干扰并利用其相互促进的方面;扩大和强化液体沿井底的横向流动。为此,新型喷射钻头应以不对称井底流场为设计依据和发展方向。     

喷射钻井井底流场的试验架研究及单喷嘴钻头的井下试验

本文介绍在试验架上进行井底场液流流动规律、喷嘴组合方式对排屑量的影响及井底场压力和速度等物理特性的研究。通过试验架与现场试验,证明单喷嘴钻头的优越性,并分析总结了使用单喷嘴钻头的技术问题。     

用井筒完整性技术与标准一体化管理页岩气作业

在介绍中国页岩气资源量与产量基础上,论述了页岩气开发在地质和钻井、完井、采气、压裂、测试、监管、维护等作业中的难点及“工厂化”页岩气作业的特点,以及单独压裂、拉链式压裂和同步压裂的特点,介绍了全通径可控无限极滑套完井方法与工具的研究与使用现状。详细论述了用井筒完整性标准一体化管理页岩气一口井全生命周期内各种作业的理念,给出了页岩气开发的水平井井筒屏障示意图,用图解及文字说明页岩气在井筒全生命周期内多种作业的井筒完整性和井筒屏障的设计、运行、管理内容及特点与难点。     

采油作业应用井筒完整性标准

介绍了在采油与注水、抽油等作业中与井筒完整性及井筒屏障有关的要求与标准。采油作业在油藏和井筒整个生命周期中的作业时间很长,它起始于钻井、完井、测试作业之后,结束于油井修井、关停或报废之时。采油作业在油藏全生命周期中的地位及其与相互衔接的有关作业的连贯性特点突出。采油作业特别需要使用和发挥井筒完整性理念,精心设计和使用井筒屏障。使用井筒屏障组件和附加要求、标准建立各种结构的井筒屏障以确保在安全状态下进行采油作业,意义重大。有入流源和油气层的油气井应该用2道或更多道独立的井筒机械屏障。给出了6个典型的采油作业井筒屏障图解来说明井筒屏障的功能和结构组件及其使用标准,介绍了采油作业中的井控作业程序、井筒交接业务及其有关文件,陈述了采油作业中的监管监测和测试工作,并阐述了采油树和采油井口这2个屏障并附图。最后给出了采油树、采油封隔器、井下安全阀和油管挂及其密封塞4个井筒屏障组件验收表。     

关停井与报废井的井筒完整性

我国发布了废弃井及长停井处置指南与标准;挪威NORSOK D-010 V4标准有4种井:暂停井、暂时报废井、永久报废井、永久报废1个井段;美国加州油气监管局有对长停井、闲置井、遗弃井、报废井的监管法规。通过分析几种不同的分类标准法规,从内涵上梳理归纳为关停井与报废井2大类。研究了关停井与报废井的井筒屏障结构,列举了关停井（暂时报废井）和永久报废井2类井筒屏障的实例图解（共18个）并进行了分析说明。从这些实例中说明关停井与报废井是井筒生命周期内难以完全避免的,必须重视对它们的井筒完整性和井筒屏障及其组件的设计与应用并进行标准化、规范化管理;应根据各个具体井的实际状况设计“量身定制”井筒屏障及其组件并采取有关措施,以确保关停井与报废井的井筒完整性和关停、报废期间的安全,保护油气层、地下水和环境;要特别重视对渗透性地层、储集层、入流源的封隔封堵。每口关停井、报废井都要用多层套管、水泥环封堵环空,用多个水泥塞和机械封隔工具封堵管内;研究了水泥塞的位置、类型、施工方法、质量要求;指出了一些容易发生和忽视的问题,提出了检查、监测、处理意见,并用5个图例予以说明。