钻井作业废弃物处理技术研究与应用进展

对国内外钻井作业废弃物处理技术的研究现状进行了调研,从废弃钻井液、废弃钻屑以及钻井作业生活污水处理三个方面进行了介绍和分析,指出了相关研究中存在的问题和不足,并对相关技术进行了展望。     

基于DPCM算法的测井数据压缩

由于现实中测井数据数据量大,数据传输实时性强,这就要求传输效率要尽可能地高。但是目前大多数油田仍采用直接传输采样数据的方式。因此提出了一种基于DPCM算法的测井数据传输方式。针对编码方式的特点,设计了编码流程图。对测井数据进行了相关的预处理,再进行编码实现。经仿真实验后发现,差值编码能够有效地去除数据之间的冗余,在保证编码压缩后的测井数据与原始测井数据误差不超过5%的情况下,经压缩后的测井数据量为原始测井数据量的1/2,因此测井数据的传输效率提高到了2倍。     

高频振动钻具冲击下岩石响应机理及破岩试验分析

为了研究深井、超深井硬地层中高频振动冲击钻井的破岩机理及破岩效果,基于机械振动原理,建立了高频振动激励下有限深度范围内岩石稳态振动响应的幅频特性模型,分析了井底岩石的响应特点。通过PDC钻头的旋转、高频振动冲击的联合破岩试验,分析了转速、频率等参数对振动冲击钻井机械钻速的影响。结果表明:随着振动冲击激励频率增大,机械钻速逐渐增大;振动冲击激励频率为1 400~1 500 Hz时,机械钻速达到最大,与无振动冲击激励相比增幅为93.5%~106.3%。理论研究和试验结果都证明,高频振动冲击能够降低岩石抗钻能力,提高破岩效率。      

基于分形维数的钻头优选指数标度法及其应用

应用指数标度法的基本理论,建立了钻头优选的层次结构模型。指数标度中的相邻重要度比率采用新的方法来确定,其中准则层的相邻重要度比率按照一般的经济问题选取,钻头方案层的相邻重要度比率应用岩屑分形维数进行确定。改进后的选取方法有效地增强了模型的定量评价功能,同时保留了该模型的灵活性。该模型的使用不受区域限制,准则选取灵活,准则资料易于获取。经现场应用验证,该模型能够定量评价牙轮钻头方案的综合性能的优劣,优选结果准确。     

地层岩石可钻性的分形表示方法

石油钻井中测量岩石可钻性的主要方法是以井下取心为对象来测量岩石的力学性能和进行微钻法可钻性试验,但这种方法采样费用高,试验周期长,不能在现场直接应用.对石油钻井过程中岩石破碎的分形机理及形成过程进行了研究,提出了一种以井底返出的岩屑为对象测试岩石可钻性的新方法.在室内实验基础上,确定了不同井深岩石破碎后的块度分布函数,计算了岩石破碎的分形维数,分形维数的相关性系数在0.95以上.结合岩石硬度、强度和可钻性级值的实验结果,确定了岩石强度、硬度及可钻性与岩石分形维数的统计模型.     

清水压裂裂缝闭合形态的力学分析

 近年来,清水压裂以其现场施工简单、压裂成本低等优点受到人们的广泛关注,并且在一些低渗透油层已经取得了明显的压裂增产效果。尽管人们已经认识到清水压裂的效果主要来源于裂缝面的粗糙性和相对剪切错动,但对于清水压裂裂缝的闭合形态等理论问题研究得不多,也缺乏有效的理论指导现场施工。在充分调研国内外相关文献的基础上,从分析清水压裂的裂缝特征入手,从力学角度就清水压裂的裂缝闭合形态等问题进行分析研究,建立清水压裂情况下局部裂缝张开、裂缝面错动和裂缝面抗剪能力的计算模型,深入揭示清水压裂油井增产的机制和原因,为今后清水压裂施工设计提供理论依据。     

三维绕障定向井设计方法

随着油气田加密井的不断增加，加密定向井的设计变得越来越困难。为此，针对密井网的特点，通过对密井网障碍井空间位置和空间形态的描述，经过坐标转换，建立了适合于密井网三维绕障定向井设计的双图设计法设计模型。该方法的特点是将垂直剖面图和障碍水平投影图联合使用，分别研究出障碍物的区间和可行域范围。同时充分考虑了障碍物的数量、形状及位置，可绕多障、复杂形状的井，具有一定的通用性。根据以上方法，应用Delphi语言和OpenGL编写了软件，对绕障定向井进行了实际计算，设计效果良好。     

徐家围子地区地层岩石可钻性级值的确定

针对徐家围子地区下部地层的复杂情况，岩石可钻性级值较高，钻井机械钻速低、进尺慢和钻井周期长的问题，迫切需要准确预测徐家围子地区下部地层的岩石可钻性级值，为科学制定钻井计划提供有力依据。为此，通过对徐家围子地区大量实际钻井资料进行统计、分析、计算，利用通用钻速方程，得出徐家围子地区下部地层岩石可钻性级值规律，并对所求岩石可钻性级值进行分析，得出地层岩石可钻性与地层深度的剖面图，进而拟合出岩石可钻性级值与地层深度的表达式。     

深水隔水管与钻柱耦合作用力学模型

建立了深水隔水管与内部钻柱耦合作用下的横向振动力学分析模型,该模型耦合了钻柱与隔水管间相互作用的侧向接触力及摩擦力,可以更加准确地描述海洋隔水管的受力与变形状态,为海洋隔水管安全使用,以及隔水管设计制造提供了理论分析方法。     

钻具旋转对泡沫钻井岩屑运移规律影响的研究

考虑了气体溶解度对泡沫状态方程的影响,建立了钻具旋转作用下的水平环空岩屑床厚度预测模型,用于预测不同钻具旋转速度、偏心度、泡沫质量和流速下的岩屑床厚度、岩屑浓度和摩擦压降;并利用数值模拟的方法,研究了钻具旋转作用下的岩屑运移规律。研究结果表明,钻具旋转使泡沫流体速度重新分布,有利于岩屑床的破坏,显著降低环空中岩屑浓度,大大改善井眼清洁状况。