大位移井钻井工程优化设计与应用

大位移钻井的水平位移大、钻穿油层的井段长以及钻进过程中摩阻和扭矩较大,针对这种情况对大位移井的井身剖面和井身结构、钻井设备、钻井液、测井技术、钻具组合以及钻井方式进行了优化设计,优化设计措施在胜利油田盘15-斜3井的现场应用表明,优化设计的中靶数据与实际中靶数据非常接近。     

南海东部惠州油田大位移井减摩减阻技术浅析

大位移井具有水平段长、井斜角大及裸眼稳斜段长的特点,钻井过程中井下钻柱承受的摩阻扭矩远高于常规的直井和定向井.因此,钻井过程中控制摩阻、扭矩在合理的范围是成功地钻成大位移井的关键点.分析了南海东部惠州油田大位移井钻完井作业中的减摩减阻技术在现场的应用效果,结果表明该减摩减阻技术能显著降低大位移井钻完井过程中的摩阻与扭矩...     

南堡13-1706大位移井钻井技术

冀东油田南堡滩海油田受端岛面积限制,需要部署水平位移大于3 000 m的大位移井开发。针对大位移井钻井施工中存在摩阻扭矩大、轨迹控制难、循环泵压高、井眼清洁难度大、长裸眼井壁失稳、深部井段定向托压等技术难题,开展了人工端岛大位移井钻完井技术研究。通过对井眼轨道优化设计、装备升级改造,提升大位移井井眼延伸极限,利用Landmark软件对摩阻扭矩、钻井参数进行分析,研究了KCl抗高温钻井液复配新型固壁剂和封堵剂强化钻井液封堵能力及套管安全下入技术。采用井眼轨迹控制、降摩减扭、优化钻井液、套管安全下入等常规技术的优化和集成应用,成功实施了大位移井南堡13-1706井。该井完钻井深6 387 m,最大井斜83°,水平位移4 941 m,为水平位移大于4 500 m的大位移井钻井实践积累了经验,为加快南堡滩海中深层油藏的勘探开发提供了技术支持。     

海洋石油实时智能钻井辅助决策技术进展

近年来中国海洋石油集团公司积极进行数字化转型,引入了实时智能钻井辅助决策系统。基于该系统形成了作业效率实时统计分析、摩阻扭矩及水力学参数模拟预测、基于多源信息的地质工程一体化地层压力实时监测等数字化关键技术,为高难度复杂井提供了实时数据监测、工程风险模拟及作业方案优化服务,应用效果良好。结合当前现状,未来还需进行高阶的人工智能实时辅助决策技术研究,开展工程软件自主化研发,利用地震、钻井、录井、测井等资料建立更加全面、智能的地质工程一体化钻井工程管理平台,有效识别诸如卡钻、溢流、井壁坍塌、井漏等钻井工程问题,形成历史数据与实时数据联动的地质-工程-信息技术一体化的智能、安全、高效的钻井技术。     

钻柱摩阻扭矩智能实时分析与卡钻趋势预测

钻柱摩阻扭矩的实时分析对提高钻井效率、规避钻井卡钻风险具有重要作用,目前摩阻扭矩分析以钻前预测为主,但钻井过程中摩阻扭矩的实时分析尚不成熟。针对当前井底钻压扭矩预测不准、钻柱摩阻系数的确定存在盲目性等问题,提出一种钻柱摩阻扭矩智能实时分析方法。该方法利用神经网络模型实时计算井底钻压扭矩,结合摩阻扭矩刚杆模型采用二分法实时反演摩阻系数,准确分析钻柱受力。考虑到钻柱摩阻系数在一定程度上表征钻柱卡钻趋势,进一步利用该方法对钻井卡钻趋势进行预测。将该方法应用于现场数据,发现某井钻柱摩阻系数在6 000~6 100 m区间整体呈现逐渐增大的趋势,且在6 100 m处附近,钻柱摩阻系数从0.35附近陡增至0.75,变化极为剧烈,说明即将发生卡钻。经过对该井的钻井日志查证,该井在6 100 m处附近蹩停顶驱钻具卡死。说明利用该方法对卡钻趋势进行预测具有良好的效果,便于现场实时调整钻井参数,有效规避卡钻风险,提高钻井效率。     

张海502FH大位移分支水平井钻井技术

张海502FH井为一口大位移分支水平井，该井井底水平位移、水平段长度均创造了目前国内陆地钻井的最大纪录。该井钻井过程中存在φ244．5mm技术套管内开窗难度大、摩阻扭矩预测及井眼清洁困难、钻井参数及欠尺寸稳定器的优选困难、完井作业难度大等技术难题，从套管开窗、井眼轨迹控制、钻井过程中摩阻扭矩预测、倒划眼起钻井眼清洁、钻井液及完井技术等方面，详细讨论了主要技术、先进工具的应用和应用效果。该井的成功为今后钻类似井积累了经验。     

钻井辅助决策系统构建及在渤中19-6的工程实践

为了解决钻井工程产生的大量数据缺乏有效分析处理和深入挖掘的问题,并实现井场与基地及时的技术互动与远程支持,开展了钻井辅助决策系统的研究与构建。实时动态的钻完井数据库以钻井模拟器为核心,集成了耦合水动力模型、摩阻与扭矩模型、钻速优化模型等钻井工程计算模型,实现钻井过程的实时动态模拟、三维可视化、远程钻井监控。通过渤中19-6勘探项目9口井的应用,结合摩擦因数反演法、水力模型拟合法以及阶段校正等方法,最终实现了摩阻与扭矩、水力参数模拟精度90%、地层孔隙压力监测精度97%的准确度,开展了累计20余次的远程专家会诊技术支持工作,最终建立了一套基于数据瞬态模拟分析的远程钻井辅助决策系统结构与工作方法。     

高动塑比油基钻井液体系研究及应用

为了解决番禺34-1气田超大位移水平井钻井过程中井眼难以清洁、井壁不稳定、摩阻及扭矩大等技术难点,开发出了适合于大位移水井的高动塑比油基钻井液体系,并进行了抗温、抗污染、抑制性及润滑性能评价。室内评价及现场应用结果表明该体系具有良好的抗温性、抗污染性、抑制性和润滑性,且动塑比高,利于携带岩屑,其黏度、扭矩、泵压等都控制较好。     

考虑岩屑影响的大位移井机械延伸极限研究

大位移井钻井技术作业难度大,对井眼清洁作业要求较高,岩屑堆积对摩阻扭矩的影响不容忽视.通过改进摩阻扭矩计算中常用的软杆模型,建立井眼清洁与摩阻扭矩耦合模型;考虑钻机、钻柱和钻头约束,建立大位移井机械延伸极限的预测模型.针对一口水垂比大于5的实钻大位移井,考虑岩屑对摩阻扭矩的影响,计算不同工况下的摩阻扭矩,预测大位移井水...     

铝钻杆在惠州油田大位移井中的应用

近年来,大位移井的数量急剧增加,相当多的大位移井水垂比超过了2.5。钻这些大位移井具有相当大难度和挑战性,特别是摩阻和扭矩,还有井眼清洁问题等,超过了常规钻井技术的极限。采用常规钻具组合,钻井过程中极易带来一系列问题,如扭矩过大、井漏、卡钻等。文章介绍了铝钻杆的物理特性及在惠州油田大位移井中的应用,在中国南海东部也是首次成功使用。由于铝钻杆材质的特殊性能,对降低摩阻扭矩和提高井眼清洁有着显著的效果。     

埕海一区大位移水平井摩阻扭矩研究与应用

大港油田埕海一区庄海8井区按照“海油陆采”模式采用大位移井技术进行开发,针对大位移井钻井难点,开展摩阻扭矩预测技术研究。根据钻成的水垂比为3.92的庄海8Nm-H3大位移水平井实钻摩阻扭矩数据,通过建立大位移井摩阻扭矩预测模型,确定了现有钻井液体系和性能条件下的摩阻系数。分析了减摩工具、钻井液体系、井眼轨迹、钻柱结构及井眼净化等对摩阻扭矩的影响,使用与庄海8Nm-H3井类似的井身结构、钻具组合及钻井液体系及性能,采用相同的管内和裸眼摩阻系数,计算了水垂比为3.1、3.5、4、4.5、5的大位移井摩阻扭矩,结果表明,在大港油田埕海一区能够完成水垂比为5的大位移水平井施工。     

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。     

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大位移井由于其大斜度段和长水平段的环空间隙小，岩屑很容易在环空聚积形成岩屑床，进而在大位移井的钻进过程中极易发生井下复杂情况和安全事故，因此对大位移井进行井下不清洁的早期识别是一个极其重要的问题。为此，文章提出利用井下工具测量钻压、扭矩及环空压力，结合地面测量的数据，对井下不清洁情况进行比较精确的早期识别。其原理是：通过井下钻压、扭矩和地面大钩载荷、扭矩计算出轴向摩阻系数和旋转摩阻系数，结合当量循环密度差来综合判别井下不清洁情况。其中:当量循环密度差在应用中可以更明显地标示出井下不清洁情况。     

突破10km障碍的大位移井钻井技术

BP公司在英国南部的Wytch农场采用大位移井技术成功地开发了距井场6000m～10000m距离的油藏。创记录的M—11井，水平位移10114m与垂深1605m的比值达6．3，在该油田的大位移井钻井过程中，地质导向、减少扭矩和套管浮动等技术起了很大的作用，在油层中的水平位移达到了2500m以上。本文介绍在该油田的大位移井中如何成功的应用这些技术。     

钻柱拉力扭矩模型在侧钻水平井中的应用

在油气井作业中,由于钻柱和井壁接触所产生的轴向阻力和扭矩损失对钻井和修井作业均有很大的影响，甚至成为作业成败的关键。钻柱的拉力和扭矩分析是水平井和大位移井设计和施工的重要内容。为此，介绍了钻柱拉力扭矩分析的数学模型、钻柱稳定性判别方法和屈曲后的附加压力和附加应力的钻柱强度校核方法。对钻进过程中的G104-5CP12侧钻水平井钻柱的各种运动状态进行了力学分析。计算表明，在正常施工过程中钻柱一直处于稳定状态，具有比较大的安全系数。     

国外大位移井钻井技术发展现状

随着定向井，水平井钻井技术的日趋成熟，大位移钻井技术在国外已有很大的发展。本文是对近十年来英，美，俄等国家的有关资料认真研究分析编写而成的，大位移钻井的关键技术是：井身剖面设计，钻柱设计，扭矩和摩阻，井眼稳定技术及井眼清洁技术，完井技术等６个方面，本文将分别给予介绍，并以大庆油田钻头位移井进行可行性分析。     

东方1-1气田浅层大位移水平井钻井液优化与实践

东方1-1气田在垂深为1 350 m左右的大位移水平井钻井过程中,表层乐东组、莺歌海组一段地层极易出泥球;水平段储层莺歌海组二段钻进摩阻扭矩大,且存在压力衰竭,极易发生井漏;储层埋深浅,地层成岩性差,井壁易失稳。针对以上钻井难题,经过多年摸索与实践,在非储层段改变以往钻井液作业模式,探索性地使用海水聚合物体系,保证非储层段泥岩充分水化;在储层段引入纳米可变形封堵剂PF-Greenseal优化无固相钻井液屏蔽暂堵性能,同时配合使用成膜封堵剂PF-LPF及高效润滑剂PF-Greenlube,成功解决了泥球、井漏、摩阻扭矩大、井壁失稳等难题,形成了一套东方1-1气田浅层大位移水平井钻井液作业模式。现场3口调整井应用结果表明,非储层段钻进机械钻速由41~64 m/h提高到85 m/h左右,同时可降低50%钻井液成本;储层段井壁稳定,井径扩大率低于3%,扭矩低,储层保护效果好,3口井测试表皮因数接近0。研究结果可为类似油气田钻井作业提供钻井液技术参考。     

艾哈代布油田大位移水平井ADMa-1H井钻井技术

ADMa-1H井是伊拉克艾哈代布油田第1口大位移水平井,也是艾哈代布油田目前为止水平段最长、垂深最深的水平井。该井用常规随钻测量仪器(MWD)和螺杆动力钻具组合完成1 500 m的152.4 mm小井眼水平段的施工记录。针对大位移水平井轨迹控制难度大、水平段摩阻扭矩大、易发生井漏、卡钻等施工难点,通过优化井身结构设计、优选钻具组合和钻井参数、水平井轨迹控制技术研究,最终实现了全井井眼轨迹质量优质、无各类井下复杂事故发生。该井的成功为艾哈代布油田进行大位移水平井钻探作业提供了宝贵经验。     

基于赫巴流体的页岩气大位移水平井裸眼延伸极限分析

大位移水平井的裸眼延伸极限主要与环空压耗和地层破裂压力等因素有关,不同的钻井液流变模式又会对环空压耗的描述产生较大的影响,而赫巴模式能够更好地模拟实际钻井液的流变特性。为此,建立了基于赫巴流体的页岩气储层大位移水平井裸眼延伸极限模型,进而用实际案例分析了赫巴流体的基本流变参数(流性指数、稠度系数、屈服值)和主要钻进参数(机械钻速、钻井液密度、钻杆转速)对大位移水平井水平段延伸极限的影响,并将其与幂律流体模型计算结果进行对比分析。结果表明:(1)在同样的条件下,采用赫巴流体所得结果小于采用幂律流体计算的结果,新预测模型可靠性更好;(2)通过参数的敏感性分析可知,水平段延伸极限会随着上述3个基本流变参数和机械钻速的增加而减小,而该极限值会随着钻井液密度的增加而先增加后减小,它也会随着钻杆转速的增加而增加。结论认为:所给出的赫巴流体流变参数和钻进参数的优选方法,有助于解决大位移水平井在页岩储层中究竟可以打多远的问题,并且更加精确地预测了其裸眼延伸极限。     

冀东油田人工端岛大位移井钻井完井技术

为解决冀东油田人工端岛大位移井摩阻扭矩大、携岩困难,馆陶组玄武岩、东营组东二段泥岩和沙河街组泥岩易垮塌,裂缝及断层易漏、深层井段定向托压、套管下入困难等问题,开展了人工端岛大位移井钻井完井技术研究。利用Landmark软件对井眼轨迹、钻井参数、井眼清洁、摩阻、扭矩、钻具和套管下入安全性等进行了分析,研究了钻井液排量、钻井液流变性、岩屑床破坏器安装位置与岩屑床的关系,以及KCl成膜封堵钻井液配合新型润滑、防塌、封堵剂解决定向托压、井漏、井塌问题及降摩减扭接箍的安装位置和安装方法,形成了装备配套、软件预测和优化、润滑防塌封堵钻井液体、井眼清洁、减摩减扭、岩屑床破坏、套管安全下入等技术。冀东油田人工端岛4口水平位移超4 000.00 m的大位移井的钻井完井情况表明,钻井完井周期明显缩短,井下故障得到了有效控制,完钻井最深6 387.00 m,水平位移达4 940.99 m。研究认为,冀东油田人工端岛大位移井钻井完井技术实现了该油田人工端岛油区的安全高效开发,具有较好的推广应用价值。