欠平衡钻井过程中地层溢流量或漏失量反演计算

基于井筒多相流理论、质量守恒原理、动量守恒原理,提出了欠平衡钻井过程中通过压力变化来反演地层溢流量和漏失量的方法。实例验证结果表明,本文方法的反演计算结果与工程实际误差不超过3%,值得进一步推广应用。     

欠平衡钻井技术的应用与认识

通过推广和应用,欠平衡钻井的技术优势和经济效益已得到充分的展现和广泛的认可,但对地质条件不同的层段需要采取相应的技术措施。文中对钻遇严重漏失、出液量过大的缝洞性油／气层,对钻遇出水、易坍塌的非目的层段等现场欠平衡作业的经验和效果进行了归纳和总结,并提出了进一步推广应用的建议,值得现场人员借鉴和参考。     

流体欠平衡钻井压力控制

对欠平衡钻井中的压力即欠压值的控制进行了研究和探讨,并对控制方法的理论依据进行了论述。认为在影响欠平衡钻井的钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口回压、地层层力中,地层压力是首先要搞清楚的最基础的压力,最好先求出地层压力而不必急于进行欠平衡钻进,因为一切欠平衡的压力计算都是建立在这个基础压力之上的;再根据地层压力确定合理的欠压值,确定所用的钻井液密度。以最优的钻井成本,能实现最容易和最安全的钻井施工来衡量欠压值选得是否合理,举例介绍应用方法。     

元坝地区欠平衡钻井技术

元坝区块探井在气体钻井结束后,还有1500～1700m的陆相地层要用液相钻井完成.因砂岩交错变化大、地层较硬,钻进过程中跳钻严重,机械钻速低且易漏.为了解决该难题,在元坝地区开展了液相欠平衡钻井技术提速应用研究,通过降低密度,优化压井方案,进行设备适用性改造,解决了该井段高密度钻进易发生井漏的难题,大多数气井钻井综合速度提高40％以上.     

气体钻井遇地层出水时的充气钻井技术

气体钻井在我国油气田勘探开发中具有广阔的应用前景,但是川东地区多个构造实施气体钻井过程中,存在地层出水现象,严重影响了气体钻井的顺利进行,不得不改用充气钻井。充气钻井技术难点主要表现在：①井壁稳定性差,易引起垮塌卡钻; ②地层出水可能与井漏同存,气液比值难以确定;③环空液柱压力降低,带砂效果差,易导致沉砂卡钻;④浅层天然气易引起井下燃爆。通过分析上述难点,结合充气钻井现场实践经验,有针对性地提出了充气钻井过程的主要技术措施：① 钻井液维护处理技术;②井漏处理技术;③参数设计技术等。在川东地区3口井的现场应用效果表明：推行所提出的充气钻井技术措施,能有效避免井漏、提高机械钻速、缩短钻井周期,为川东地区遇地层出水情况下的气体钻井积累了经验。     

华北油田深井钻井新技术应用方案研究

近年来华北油田深井的数量不断增多,仅2008年超过4000 m的深井就有20多口.深部地层可钻性变差,造成机械钻速慢,钻井周期长.仅占全井35.4%的深井层段,钻井周期就占总周期的57.9%.为了提高机械钻速,缩短钻井周期,节约钻井成本,进行了适合华北油田的深井钻井新技术研究,形成了华北油田应用新技术的初步方案,为华北油田的提速工作打下了基础.     

川西地区碎屑岩深井钻井提速的配套钻井液技术

为解决四川盆地西部地区碎屑岩深井钻井出现的钻井周期长、钻速低等问题,从钻井液的类型、组成和性能入手,在调研国内外资料的基础上,分井段评价了川西地区所用钻井液各参数（钻井液密度、钻井液固相、钻井液流变性及钻井液滤失性）对钻井速度的影响程度,依托中国石油化工集团公司的各级科研成果,研发了适合中浅层钻井提速的无黏土相钻井液、“三低”（低密度、低黏切、低固相）和“三强”（强抑制、强包被、强封堵）聚合物钻井液等钻井液体系,形成了以预防和减少深井井下复杂情况和钻井事故为目标的稳定井壁、防漏堵漏、润滑防卡等技术。上述技术在川西地区新21-1H、新916-1井等多口井集成应用后,中浅层钻井速度明显提高,中深层井下复杂情况及钻井事故发生率明显降低,缩短了钻井周期,达到了钻井提速的预期目标。     

气体钻井随钻安全风险识别与监控

气体钻井对地质条件有较为苛刻的要求,地层失稳、产水、钻具失效以及井下燃爆等均有可能导致气体钻井失败,因此随钻井下风险识别及监测对于保障气体钻井安全具有重要意义。为此,提出将理论分析和现场案例相结合,总结气体钻井过程中井壁失稳、产水、产气、井下燃爆、钻柱失效等主要风险发生时的工况参数表征,建立风险发生与对应工况参数变化的关系模型,开发自动化分析平台对工况参数变化进行分析,以判断发生的风险类型。基于已有的地面监测技术,研发了地面—井下参数监测系统,用测量短接实时监测井下温度、压力、湿度以及钻具振动等参数,并通过中继短接传输到地面,可以更快速、准确地获知井下各项参数的变化情况。将关系模型、分析平台以及监测系统相结合,形成了气体钻井随钻安全风险辨识方法。在新疆塔里木盆地开展的现场试验结果表明,该方法能够快速反映出气体钻井各项参数的变化情况,准确判断井下发生的风险类型,可有效降低气体钻井安全风险,提高气体钻井效率。     

川东北钻井复杂情况风险分析方法研究

川东北地区地质构造非常复杂,钻井地质环境难以预测,给钻井设计与施工带来很大的不确定性和风险性。在资料统计分析的基础上,采用统计学习法,建立了钻井复杂情况分析模型,对川东北地区钻井风险进行了分析研究,结果表明,井漏模型准确率90.5238%、溢流模型准确率99.9855%、井塌模型准确率99.802%、卡钻模型准确率83.33%、钻具失效模型准确率90%,分析结果表明提出的钻井复杂情况风险分析法准确可靠,能够满足现场施工安全要求,具有重要的理论意义和实用价值。     

空气钻井工作特性分析与工艺参数的选择研究

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术，采用具有极大压缩性的空气作为循环介质，具有钻速高、成本低、环保性好等优势，应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。在国内外现有空气钻井理论研究的基础上，通过建立压力分布模型，推导计算公式，编程计算，得到了空气钻井中压力分布规律、压缩气体流速场分布特点、空气螺杆马达转速受压力温度影响的变化趋势以及流体温度模型的改变对循环系统中压力分布的影响等结果。在空气钻井的工艺参数研究中，主要进行了最小气量和合理钻速的选择计算，结果是：环空中过流截面增大会造成最小气量取值变大，过流截面由小变大处是携屑最困难的位置；给出了排气量为1．2m^3／s时，通用算例的合理钻速取值。图6表1参8     

VTK垂直钻井技术在川东地区的应用

四川盆地川东高陡构造区内的侏罗系沙溪庙组-下三叠统嘉陵江组地层岩性组合复杂、软硬交替频繁,属于典型的易井斜地层,采用常规的防斜技术虽能防斜,但因钻井参数受限,严重影响了机械钻速的提高。VertiTrak是贝克休斯公司最先进的垂直钻井系统,它是综合了闭环旋转导向系统、高性能X TREME马达、可靠的随钻测试等3种技术而开发出来的一种闭环自动垂直钻井系统（简称VTK垂直钻井技术）。在川东地区试验应用了VTK垂直钻井技术,同时强化钻井参数、优化钻井液防塌及流变性能。结果表明,试验获得了成功：①在已经发生井斜的井段用VTK工具进行正常钻压钻进,较快地实现了井眼轨迹的平稳降斜;②纠斜任务完成后,正常钻压钻进过程中实现了稳斜防斜;③VTK垂直钻井防斜打快效果显著--钻压达25 t,机械钻速提高50%～60%,钻井周期缩短30%以上。该方法为实现川东高陡构造区沙溪庙组-嘉陵江组长段易斜地层的防斜打快探索出了一条新途径。     

天然气钻井人因失误事故风险定量评价方法

天然气钻井行业的事故率一直较高且人因失误占较高比例,目前尚无针对钻井施工过程人因失误事故风险的定量评价方法。为此,提出了应用德尔菲专家判断法定量评价钻井施工人因事故风险的方法,通过专家评分获得了与11类钻井作业活动相关的10种风险类别的可能性和严重度数据,计算了不同作业活动的风险水平。研究数据显示,钻井施工人因失误事故风险最高的风险类型是物体打击;人因失误事故风险最高的作业活动是钻进作业。研究结果可应用于跟踪钻井过程异常高风险时段,以便有针对性地采取风险消减措施,合理地部署现场安全工作,避免高风险的累加效应。该方法在5支钻井队应用后取得了较好的效果,可报告事故率由7.54%下降到5.24%。