南海深水钻井表层导管喷射作业实践

深水钻井表层导管喷射就是在钻井的过程中边钻孔边完成导管下入,导管下入到位后无需固井作业。结合中海油在南海白云、流花、荔湾区块的成功实践,介绍了在深水进行导管喷射施工的风险分析、作业准备、作业方法和风险防范等措施。深水导管喷射钻井技术能够有效地规避常规钻孔、下导管、固井的作业风险,且能显著节约钻机占用时间,降低成本,具有推广应用的价值。     

深水钻井喷射下导管排量设计方法

深水钻井喷射下导管过程中,为预防导管安装不到位或导管承载力恢复时间过长,需要根据海底土质参数对喷射排量进行合理的设计。基于淹没水射流理论及海底弱胶结土质破坏准则,建立了满足破土能力的最小喷射排量计算模型。采用φ339.7 mm导管进行了喷射下导管的模拟试验,分析了排量对水力破土效果及表层导管承载力的影响规律。结果表明:当喷射排量小于最小喷射排量时,导管下入速度缓慢;当喷射排量大于最小喷射排量时,导管下入速度随喷射排量增大快速增大;导管承载力随喷射排量增大呈指数降低,当喷射排量超过1.2倍最小破土排量时,导管承载力降低幅度达到最大。根据最小喷射排量计算模型和模拟试验结果,建立了基于水力破土能力、导管承载力双因素约束的喷射排量设计方法。在南海22口深水油气井的应用表明,采用该方法设计喷射排量,可以提高导管喷射下入效率,保证导管稳定。      

深水钻井喷射下导管模拟试验装置的研制

深水钻井下喷射导管的钻井参数与陆地及浅水钻井存在较大不同.为了模拟喷射下导管过程,为深水钻井喷射下导管作业参数计算提供试验数据,根据深水喷射下导管的特点,以其工具及组合形式为基础,结合土力学基础理论,研制了深水钻井喷射下导管模拟试验装置.该装置主要由土箱、管柱系统、起吊系统、循环系统、加载系统和测量系统组成,可以模拟喷射下导管全过程,通过改变模拟试验中的喷射参数和岩土性质,并对导管的下入速率、承载能力(横向应变、竖向应变及承载能力)进行测量,进而可以研究深水钻井导管喷射作业过程当中,不同岩土性质条件下的喷射参数与导管下入速度和承载能力之间的相互关系和影响规律,建立导管作业参数优化设计方法,为深水油气钻探中导管喷射下入的优化设计提供参考.      

深水钻井结构套管喷射安装作业实践

在深水无隔水管钻井作业中,喷射安装结构套管作业是非常重要的环节,成功的作业实践经验可以有效地规避作业风险和提高经济效益。对深水钻井导管喷射安装作业实践进行了分析总结,旨在为类似作业提供借鉴。     

深水钻井一开导管喷射入泥提速技术

深水钻井由于水深增加,海底表层土质疏松、强度低,通常采用喷射法施工下入.该方法无需导管固井作业,且喷射到位后可解脱送入工具继续二开井眼钻进,避免了钻孔后下导管找不到井眼、固井质量无法保证等问题,优势明显.前期深水钻井一开导管喷射入泥速度慢,通过综合分析论证影响入泥速度的因素,通过优化设计钻头伸出量、排量和上下活动幅度3...     

深水导管设计及喷射安置工艺技术研究

海洋深水区域日益成为海洋油气勘探开发的热点,但海洋深水地层因其特殊的沉积环境,致使深水钻井面临不稳定的海床、地层破裂压力低及海底低温等诸多的挑战,喷射导管技术是解决深水浅层所面临挑战的技术之一。该技术采用在导管内下入喷射动力钻具的方式,依靠导管串自身重力边钻进边下入导管,喷射到位后利用地层的黏附力和摩擦力稳固住导管,起出送入工具和管内钻具,完成导管的安装,避免因水泥浆密度过大而压破地层,也可避免由于深水低温等因素影响固井质量。通过对导管的受力分析,提出了导管的下深及导管串组成结构,同时也研究了导管在喷射安置过程中如何优选喷射钻进参数及采取的技术措施,确保导管喷射安置到预定位置,为海洋深水井导管设计与喷射安置导管提供了很好的参考与借鉴。     

深水钻井喷射下导管水力参数优化设计方法

针对目前现有深水钻井喷射下导管水力参数设计方法没有较强理论支撑的问题,以射流和岩土力学理论为基础,推导出了导管喷射下入临界出口速度及临界排量的计算公式,并据此提出了深水钻井喷射下导管水力参数的优化设计方法,给出了设计原则和设计步骤.分析了深水钻井喷射下导管常用钻头与导管组合采用不同直径喷嘴时的临界排量,对于φ660.4 mm钻头和φ762.0 mm导管的组合,喷嘴当量直径为24.0 mm时,临界排量为69.5 L/s;喷嘴当量直径为26.0~30.0 mm时,破土直径最大为762.0 mm.在排量一定的情况下,喷嘴当量直径越小,能够破碎地层的强度也越高.对西非深水JDZ区块深水钻井喷射下导管的水力参数进行设计,选用φ14.3 mm喷嘴时,设计排量与实钻排量对比,误差不超过10%,证明该优化设计方法的设计结果合理,可用于深水钻井喷射下导管水力参数设计,指导现场施工.      

国产动力钻具在深水喷射中的应用及探讨

深水油气资源日益成为海洋油气勘探的热点,但深水钻井也面临着诸多的困难和挑战,喷射导管技术是解决深水浅层钻井难题的重要技术。该技术在导管内下入动力钻具,利用钻具及导管重力钻进,喷射到达设计导管入泥深度后利用地层的吸附力和摩擦力稳定导管。随着我国深水钻井作业的增多,实现动力钻具的国产化以及提高动力钻具的综合性能以达到提高喷射整体效率充满必要性。南海西部海域两口深水井国产动力钻具的成功应用验证了国产动力钻具的作业能力,也展现了国产动力钻具在深水钻井中的良好应用前景。     

深水钻井表层导管喷射安全等候时间窗口设计

针对目前深水钻井表层导管喷射随钻下入工艺中,设计安全等候时间窗口时无理论计算模型依据,存在作业盲目性和风险性的现状,通过对表层导管喷射受力和侧向摩擦力进行分析,建立了安全等候时间窗口设计模型。该设计模型表明,在喷射管串重力已知的情况下,海底土质不排水抗剪强度和承载力时间效应模型为准确设计导管安全等候时间窗口的重要影响因素,在不同海域和土质条件下需分别考虑。深水钻井表层导管喷射安全等候时间窗口设计方法已在我国南海荔湾、流花、白云以及海外刚果、赤道几内亚等多个深水区块得到了成功应用,不仅保证了表层导管喷射施工的安全性,而且确保了较高的作业时效性。     

深水钻井喷射法安装表层导管极限下入深度确定

准确了解深水钻井导管喷射极限下入深度对安全、高效深水钻井具有重要的意义。根据导管喷射下入系统的受力分析,对影响导管极限下入的土质参数及施工参数进行了研究,土质参数的影响因素主要包括土体抗剪强度和土体摩阻力;施工参数的影响因素主要包括喷射钻压、喷射排量及导管垂直度。基于对喷射过程中导管下入系统合力为0 的工况进行研究,建立了深水钻井导管极限下入深度的预测模型;运用预测模型对南海某深水井的导管喷射进行了实例计算,得出了实际工况下导管喷射最小下入深度及最大下入深度。现场应用结果表明,该研究成果对安全喷射施工设计具有指导意义。     

深水表层导管喷射钻进机理研究

深水浅层土质松软,抗剪强度极低,采用喷射钻进技术能有效提高表层导管及深水水下井口安装作业时效。通过理论分析和数值模拟计算,研究了水力喷射成孔和喷射钻进机理,对海底软黏土层受喷射冲刷作用下的应力和位移场进行了分析。计算结果表明,处于钻头附近的土体出现应力和位移集中现象,土体受到的剪切力远大于土体抗剪强度,土体被冲刷破坏发生大变形。通过在原状土海域的现场模拟试验,对比分析了喷射排量对导管下入钻速和土体承载力恢复的影响;研究结果表明随着排量的增大,导管下入钻速增加,导管与土体摩擦力恢复减缓。由于导管内部环空较大,在满足钻速和承载力恢复的情况下,还需对满足最小携岩能力的最小排量进行计算。研究成果在国内外深水钻井实践中取得了良好的应用效果。     

欠平衡钻井技术在辽河油田马古1井的应用

论述了欠平衡钻井技术的特点、应用范围，同时结合辽河油田马古1井欠平衡钻井实施情况，介绍了欠平衡钻井专用设备的配套、钻井工艺技术、压井工艺技术等欠平衡操作规程和安全钻井技术措施。辽河油田马古1井在实施欠平衡钻井井段，欠平衡火炬一直连续点火，表明辽河油田欠平衡钻井技术初步走向成熟，为今后辽河油田古潜山的勘探开发提供了技术支持和保证。     

玉北1-1井欠平衡钻井技术应用与分析

玉北1-1井是在新疆玉北地区部署的第2口欠平衡井,钻探目的是评价奥陶系中-下统鹰山组含油气特性,为研究该区油气成藏条件提供依据。介绍了该井的钻井液密度、欠压值及水力参数等关键参数设计,并结合实钻过程论述了井底欠压值、井口压力控制技术。该井钻探过程中,选择合理的欠压值和井控技术进行欠平衡钻进,有效防止了该区奥陶系中-下统鹰山组裂缝、溶洞型储层的漏失问题,保护了储层,提高了深井钻井速度。最后针对新疆巴麦地区低压储层段的欠平衡钻井技术应用提出了建议。     

深水表层钻井关键技术及装备研究应用现状

深水表层钻井直接决定深水钻井作业的成败。为此,调研了深水表层钻井遇到的问题,分析并总结了动态压井、喷射下导管钻井、无隔水管钻井、双梯度钻井、人工海底和三维地震等深水表层钻井关键技术及其装备的原理、技术特点、适应能力及技术难点。针对深水表层钻井遇到的困难和风险,应建立"预防为主,综合控制"的理念,增加风险预测和监测的研究。钻前应用三维地震等技术对浅层危害进行预测,降低事故发生率;在钻导管段时,将动态压井钻井和旋转导向控制技术联合使用,以提高导管下入的成功率和质量,最终实现"安全、高效、优质"钻井。     

随钻下套管技术——在我国南海油田的首次应用

随钻下套管技术是80年代末90年代初发展起来的新工艺。本文介绍其基本理论、作业程序和应用实例。实践证明,该工艺具有创意新颖、安全可靠、操作简单和经济效益高等特点。该技术首次在我国海上油田——南海流花11—1油田的应用收到了较好的效果。     

西非深水钻井完井关键技术

中国石化围绕国家 "走出去"的发展战略,积极参与海外海上油气风险勘探开发,以作业者身份在西非尼日利亚JDZ区块完成水深超过1 600 m的深水油气井5口,初步形成了以浅层危害物识别与控制、井身结构优化、深水钻井装备优选、导管喷射下入、深水井控、深水钻井液和深水固井等钻井完井关键技术,有力地推进了中国石化海外油气勘探开发项目的进展,并产生了良好的经济效益与社会效益。以我国石油公司作为作业者完成的第一口深水油气井——Bomu-1 井为例,介绍了西非深水钻井完井关键技术的研究与应用情况。      

中国第一口超千米深水钻井液技术

LW3-1-1探井位于中国南海珠江口盆地，作业水深1480m，完钻井深为3843m，地层以大套灰色泥岩和页岩为主，具有强水敏性．要求钻井液具有良好的流变性、润滑性、抑制性，良好的抗盐、抗钙、抗高温和抗低温能力，以及强的天然气水合物抑制能力。该井采用了PFMX钻井液体系，钻井周期为49d，介绍了钻井液工艺及现场应用情况。PFMX体系表现出很多油基钻井液的优点，如好的润滑性、高的钻进速率、膜效应、强的井眼稳定及页岩抑制性，解决了强水敏性地层的井壁稳定等问题，还解决了深水钻井中遇到的挑战，如低的破裂压力梯度、天然气永合物、浅层水流、深水低温等问题，满足了该区块作业需要。     

气体钻井技术及现场应用

介绍了气体钻井的方式、应用范围、主要设备和技术要点。鄂尔多斯盆地大牛地气田为降低对储层的伤害、及时发现和评价油气层、提高单井油气产量和采收率,在D12-1井采用纯氮气实施全过程欠平衡钻井,气体钻井进尺205 m,平均机械钻速13．67 m/h,在钻井完井过程中进行进行了两次环空测试,采用φ10 mm油嘴求产,天然气产量分别为5．8×10~4和(6．0～8．0)×10~4m~3/d,远高于采用常规钻井液钻进的邻井D12井、D12-2井、3-27井、D12-4井的天然气平均产量(2．1×10~4m~3/d)。气体钻井对保护油气层,发现和评价油气层、提高单井油气产量和采收率有明显效果,具有很好的技术经济效益。     

空气钻井技术在徐深21井的应用

大庆油田为给提高深层地层机械钻速提供科学依据，在徐深21井的泉头组2段以下非储层段进行了空气钻井试验。试验结果表明，空气钻井能大幅提高机械钻速，与常规钻井相比，纯空气钻井机械钻速提高4～6倍，充气钻井提高1倍以上，空气钻井井段的井斜控制在设计范围内，井径扩大率比常规钻井液钻井略大。这表明大庆油田外围深部地层稳定性良好，适合应用空气钻井技术。