哈萨克斯坦PKKR油田TUZ区块煤层防塌钻井液技术

针对PKKR油田TUZ区块煤层、煤泥混层井壁掉块和垮塌失稳,引起钻井过程中起下钻阻卡严重、划眼困难、填埋钻具、憋泵及扭矩增大等问题,通过对已钻井复杂情况分析,研究了TUZ区块大段煤层和泥煤互层等井壁失稳机理,结合井壁围压传递、密度平衡以及物理化学封堵防塌等理论,制定了PKKR油田煤泥互层防塌钻井液技术措施,并在TUZ-36和TUZ-43两口中进行了试验应用,未发生起下钻阻卡和划眼等复杂事故,煤层防塌钻井液技术的成功应用,为后续该区块施工提供了借鉴经验和技术保障。     

昭通龙马溪组页岩坍塌风险分层研究与应用

昭通国家级页岩气示范区龙马溪储层灰岩分布不均,采用高密度油基钻井液钻井时坍塌、溢流、气侵等井下复杂事故频发。统计26口井的复杂工况发现,地质分层与井下工况发生层位的关联性较差。首先对地质分层和复杂事故的非关联性分析,总结为储层地质力学参数各向异性、纵向水平应力差异、井眼轨迹与地层倾角、岩性差异和弱面结构等因素。以安全钻进为主要目标,在工程角度提出井壁坍塌风险分层。相较传统地质分层不仅考虑岩性差异,井壁坍塌风险分层还综合了岩石弱面结构、地应力状态和钻进参数等综合指标。最后针对典型井复杂小层进行坍塌风险评价,进行安全钻井液密度窗口优化和优选井斜角和方位角。建议按安全钻井液密度窗口下限进行钻进,在高坍塌风险层提高钻井液的封堵性、降低井壁渗透率能够在很大程度上避免复杂事故发生。探索井壁坍塌风险分层能有效指导钻井工程作业,优化工程设计方案,为深部页岩储层长水平段安全钻井提供科学依据。     

加压解卡工艺在XS1井的应用

常规解卡工艺一般用于压差黏附卡钻事故的处理,实践中暴露出解卡操作时间长的缺陷并存在解卡成功率低的风险。为满足提速提效要求,有效解除黏附卡钻事故,探索了采用关井加压浸泡解卡剂工艺。,分析了黏附卡钻发生条件和机理,介绍了加压解卡的原理：将解卡剂替至准确卡钻位置后,采用下压钻具、关井,然后用小排量注入钻井液对环空加压,加速解卡剂向钻具与井壁之间的泥饼渗透,对泥饼产生破坏、分解作用,减少钻具和泥饼接触面积,从而能够有效、快速解卡。该工艺在四川盆地XS1井首次使用并获得成功,证明了该方法能降低事故处理时间和提高解卡成功率,有效减少事故损失。     

印度尼西亚M气田泥页岩井壁失稳机理及对策

印度尼西亚M气田地质构造复杂,泥页岩裂缝发育,存在异常高温高压,钻井期间频繁发生坍塌卡钻事故,严重影响了作业效率.通过对M气田地层孔隙压力、地应力、安全钻井液密度窗口进行定量计算,并根据现场井壁坍塌特征及地层特性,分析了该气田井壁坍塌原因主要是泥页岩裂缝发育,存在高密度下的“呼吸”效应及水化作用.根据该气田井壁坍塌机理...     

粘附卡钻机理与实践探讨

从粘附卡钻的机理入手，分析粘附卡钻发生的必要条件是：压差、钻具与井壁的封闭接触面。粘附卡钻的粘附力取决于压差和钻具侧向力、压实滤饼与钻具的摩阻系数、钻具与井壁的有效封闭接触面积三因素。通过机理分析和现场实例认为，以往单一提高钻井液润滑性来预防粘附卡钻并不能从根本上预防粘附卡钻，提出应该从优化井眼轨迹，简化钻具结构，降低狗腿度，改善泥饼质量，改善润滑性等综合性措施，才能真正预防粘附卡钻。     

Φ178型水力振荡器研制与应用

在水平井造斜段或长水平段钻进过程中,钻柱与井壁产生摩阻、粘卡、托压现象,无法给钻头施加有效钻压。研制了水力振荡器,以钻井液作为动力源,使钻具在轴向上产生振动,将静摩擦力转变成动摩擦力,从而减小摩阻,降低粘卡风险,防止托压现象的发生。现场试验证明:该工具能够为钻头提供有效钻压,减小摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期。     

徐深气田提高空气钻井综合效率技术措施研究

针对徐深气田空气钻井现场施工过程中暴露出地层出水、卡钻、划眼、钻具失效、井斜、井径扩大等问题,分析了影响空气钻井效率的因素,认为地层出水、井壁稳定、钻具失效等是影响空气钻井效率的主要因素,通过优选空气钻井井段、完善配套工艺及设备、强化复杂事故预防手段,降低了事故发生几率,减少了无效等停时间,使生产时间率提高了25.09%。给出的提高空气钻井效率的技术措施具有较高的可行性,并在现场应用6口井,机械钻速提高15.13%,,缩短钻井周期9.56d;无复杂事故发生,平均单井复杂事故处理时间降低147.17h,有效地提高了空气钻井综合效率,取得较好的应用效果。     

“多元协同”稳定井壁新理论

全面总结了井壁稳定技术研究发展历程,深入分析了井壁失稳机理及防塌技术措施。在此基础上,提出了“物化封固井壁阻缓压力传递—加强抑制水化—化学位活度平衡—合理密度有效应力支撑”的“多元协同”钻井液稳定井壁新理论。通过对胜利、塔河、吐哈等油田复杂泥页岩地层井壁失稳机理的系统研究,依据“多元协同”井壁稳定新理论,研制出了相应的防塌钻井液配方。现场验证结果表明,该理论方法大大减少了井下复杂事故,缩短了钻井周期,节约了钻井成本。     

页岩气水平井钻井沉砂卡钻监测方法研究及应用

页岩气有利目标箱体地层多发育天然微裂缝,呈现硬脆性力学特征,地层稳定性差,水平井钻进过程中井壁容易剥落产生掉块,如果不能及时将掉块从井筒环空循环排除,可能导致钻井沉砂卡钻事故。鉴于目前还无法直接测量井壁剥落掉块严重程度,进行了利用随钻环空压力监测环空掉块数量及其在环空中分布情况的研究。通过定义最小关泵压力、最大关泵压力、平均关泵压力、停泵和开泵状态及停泵时间实现了环空压力监测窗口自动捕捉;根据提取不同窗口的特征建立随钻环空压力数据与停泵期间井壁剥落掉块严重程度表征关系,通过定义沉砂卡钻风险等级实现了对页岩气钻井沉砂卡钻风险评价。现场测试实例表明,该方法可以实现对沉砂卡钻风险的识别,有助于对沉砂卡钻事故的预判和预防,提高页岩气水平井施工安全性,具有现场应用推广价值。     

渤海油田泥页岩地层坍塌失稳机理分析

渤海油田钻井中遇到大量由于井壁坍塌失稳造成的复杂问题,主要表现为起泥球、返出掉块、阻卡、憋压、井径扩大等,处理复杂情况影响钻井速度并增加钻井成本,因此有必要从岩石力学和钻井液化学角度进行研究,澄清井壁坍塌失稳机理。通过对渤海部分油田的钻井复杂特点、泥页岩黏土矿物含量和理化性能、井壁坍塌压力随时间的变化关系等进行分析,得出了泥页岩地层井壁坍塌的主导机理。在上部明化镇组,主要是蒙脱石含量较高的泥岩发生水化坍塌,在下部东营组至沙河街组,主要是裂缝发育的硬脆性泥页岩由于存在弱面及钻井液渗流发生坍塌掉块。针对不同地层的失稳机理,提出了相应的钻井技术对策。     

柯193井井壁稳定钻井液技术应用研究

吐哈盆地柯柯亚区块位于山前构造带,侏罗系中下部地层泥页岩水敏性强、煤层发育,钻井过程中易发生井壁失稳造成的划眼、卡钻复杂事故。通过井壁失稳机理研究并结合多元协同防塌理论,引入有机硅醇、纳米聚合物等新型防塌剂,对常规钻井液体系进行配方优化和性能改造,形成满足柯193井井壁稳定要求的钻井液技术。现场应用表明,钻井液配方抗温能力强、井壁稳定效果好,减少了复杂事故发生,具有良好应用前景。     

复杂结构井管柱力学模型及动态三维数字井筒

复杂结构井,尤其是煤层气多分支水平井的分支井眼多、井眼轨道局部弯曲段多的特点使得井内管柱作业时所受摩阻、扭矩较大,造成作业困难甚至复杂事故。将二维刚性模型、二维整体模型及三维刚性模型3种刚杆模型进行程序化,并基于能量平衡原理,结合软绳模型及狗腿平面的管柱刚性,推导出刚度力模型,从计算效率及精度上通过对比确定刚度力模型为推荐最优计算模型。基于但不局限于杆管模型,细化并实现动态数字化井筒技术:利用三次样条插值函数及最小二乘法数据拟合进行井眼实际测井数据平滑处理,建立复杂结构井的三维"数学井筒";采用量化色度分级方法,将管柱摩阻、偏磨、井壁破碎及井壁坍塌风险等指标进行等级划分,建立带有指标分级云图的"物理井筒";结合工程需求,考虑井下工具组合及VR处理技术,实现可直接为工程服务的"工程井筒"。"三步"数字井筒技术路线为数字井筒的全面实现提出了可行性方案,所开发的复杂结构井三维数字井筒动态可视化软件平台可为复杂结构井工程提供极大的便利。     

天然气水合物钻井井壁坍塌风险评估与控制研究

水合物地层未固结成岩且钻井过程中温压环境改变使得水合物地层稳定性下降，易导致井壁坍塌事故发生。针对天然气水合物钻井井壁坍塌风险，借助模糊证据理论与T-S模糊门处理致因事件的认知不确定性，分析天然气水合物钻井工艺特性及井壁坍塌事故类型，划分事故后果损失等级，定量评估天然气水合物钻井井壁坍塌风险。为高效控制天然气水合物钻井井壁坍塌风险，提出基于成本的风险控制决策方法，考虑执行风险控制决策的效用和成本，依托遗传算法建立井壁坍塌风险控制优化模型，计算不同决策对井壁坍塌风险值的影响，综合考虑风险的可接受水平与决策成本，确定最优风险控制决策方案，为水合物钻井过程中的井壁坍塌事故风险管控提供支持。     

东濮凹陷井壁稳定钻井液技术应用

东濮凹陷地质复杂，地层破碎，地层压力系统复杂多变，富含盐膏层、含膏泥岩等复杂岩层，钻井过程中的“喷、漏、卡、塌”等井下复杂事故频繁出现。针对地层不稳定的种种因素．介绍了解决井壁坍塌的钻井液技术、控制河岸地区严重垮塌的钻井液技术、提高井壁稳定性的钻井液技术、保持井壁稳定的钻井液技术以及防止因井漏造成井壁垮塌的综合防漏技术，这些技术的应用抑制了井壁坍塌，满足了安全钻井施工的需要。     

新型聚胺钻井液在都护4井泥岩段的应用

为了解决新疆塔河油田泥岩段缩径阻卡、钻头泥包及井壁失稳问题,都护4井在二开和三开井段应用了新型聚胺钻井液。室内试验表明,新型聚胺钻井液具有强抑制性、优良的润滑性能。都护4井二开井段应用新型聚胺钻井液,有效解决了胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,没有出现任何复杂情况,钻井周期比邻井都护1井缩短了15d。三开井段应用新型聚胺钻井液,解决了大段复杂膏泥岩段泥页岩水化膨胀造成的井壁失稳和缩径问题,井下正常,钻井周期比都护1井缩短了50d,平均井径扩大率仅为4.37%。新型聚胺钻井液在都护4井的成功应用表明,该钻井液可以有效解决胶泥岩段阻卡和钻头泥包难题,保证井下安全,缩短钻井周期,提高钻井效率。     

哈拉哈塘地区钻井难点分析与提速关键技术

哈拉哈塘区块是中国石油塔里木油田黑油增储上产的主要区块之一,该区油藏埋深通常在6 800 m左右,钻井过程中存在中上部地层阻卡严重,容易泥包钻头,二叠系、石炭系井壁稳定性差,易垮塌,深部地层可钻性差,机械钻速低,超长裸眼事故复杂多和目的层含硫化氢、又漏又溢等技术难点。储层超深、地层复杂、钻井难度大、钻井周期长,严重制约了油田增储上产的步伐。针对这些施工难点,进行了优化钻井水力参数、优选钻头和涡轮、旋冲工具复合钻井、事故复杂预防、超长裸眼井壁稳定、碳酸盐岩储层安全钻井技术等研究应用,取得了明显成效,平均单井钻井周期较之前缩短1个月以上,有效控制了事故复杂的发生,实现了该区安全快速钻井的目标,解决了该区钻井速度慢、事故复杂多的技术难题。     

塔参-1井钻井液高温流变性研究与应用

通过阐述钻井液流变性与钻井工作密不可分的特点，引出钻井液高温流变性的重要性。重点介绍在塔参—1井运用测得的高温流变参数及回归方程，调整钻井液流变性，改善钻井液携砂能力，提高滤饼致密度，防止钻井液对井壁的冲蚀，以减少易坍塌井段由井塌引起的蹩钻、阻卡、下钻不到底、划眼频繁、甚至卡钻等的复杂局面，成功地为塔参—1井提供了技术支持。     

基于井壁稳定与改造效率的井眼轨迹优化设计

在渤中地区井漏、阻卡、溢流等井下复杂事故频繁发生,造成了经济损失。研究井眼轨迹优化方法,降低井漏等风险,提高压裂改造效率,确保区块快速投产。主要完成:通过分析渤中X井,获得安全密度窗口;地应力方位影响裂缝起裂程度,控制压裂方位。方位角150°时,水平段钻进安全密度窗口最大,钻井安全;方位角140°～170°有助于压裂增产,最终优选钻井方位155°。使用兰德马克软件优化设计渤中X井井眼轨迹,实际钻井作业中无井壁失稳发生,压裂后测试产量达到同产层邻井5倍。     

张18—1大位移定向井阻卡事故处理

张１８－１井是目前我国陆地上第二口大位移定向井，在完井过程中出现了十分严重的阻卡事故。在分析阻卡事故原因的基础上，采取防卡钻具组合，增大排量，调整泥浆动塑比，降低密度，固相含量及泥饼粘附系数和转动钻具等综合措施，使该井严重阻卡事故得到了处理。     

应用地应力分析技术优化九龙山构造的钻井设计

四川盆地川西地区北部九龙山构造钻井中经常出现井涌、井漏、卡钻、遇阻等钻井复杂和事故。为此,在该构造应用地应力分析技术（GMI）开展了现今地应力状态研究和岩石力学参数定量计算,先通过密度测井、水力压裂及成像测井等资料解释出上覆岩石应力属于中间主应力,然后应用密度、声波等测井数据,采用不同模型计算砂岩、泥岩、碳酸盐岩的岩石强度、杨氏模量、泊松比、内摩擦系数等岩石力学参数,从而获取了较准确的地层压力三曲线剖面,评估了该区地应力状态下的直井、定向井及水平井的井壁稳定性。根据该区钻井复杂和事故形成的力学根源,提出了适合该构造钻井的合理的井身结构、安全的钻井液密度窗口、钻井轨迹最佳方向等新井钻井设计优化建议。新钻5口井实际应用效果表明：钻井复杂和事故得到了显著降低,钻井周期明显缩短,由此加快了九龙山构造的勘探开发步伐。