沟通碳酸盐岩储集体的酸液定向喷射造孔工具研制

缝洞型碳酸盐岩油气藏是石油增储上产的重要领域之一,常规酸压方式储集体沟通数量有限,储藏动用不充分。定点定向喷射造孔工具能够实现在碳酸盐岩储层中采用定点定向工艺,按靶点设计方位高效钻进形成孔道,准确沟通井周储集体,同时可多次作业,大大增加沟通储层的有效通道,具有明显的技术优势。文章详细介绍了定点定向喷射造孔技术原理、工具组成、作业管柱结构及工艺流程,研究了预置毛细管喷射钻进管体受力模型及钻深关键指标,开展了样机研制,地面性能试验证明,工具喷射角定向功能可靠,在硬质灰岩中酸液射流成功钻进46.3 cm,造孔孔径大于18 mm,达到了工具设计使用要求。本研究相关内容为缝洞、缝隙型碳酸盐岩油气井的储集体精确沟通,进而实现油气井增产提供新的技术思路及手段。     

连续管水射流钻径向井技术先导试验与推广建议

青海油田为更好地认识薄互层等特殊储层、解决老油区稳产问题,率先在国内开展了用常规连续管实施水射流钻径向井技术的先导试验,拓展连续管技术的应用领域,探索实现低成本增产的新方法。在地面实施的射流可钻性物模试验中,用3种有代表性的钻进喷嘴和射流参数对岩心试件进行对比试验,评估了3个典型区块的地层适应性,优化了工艺参数。在现场分两个阶段,应用随钻校深与相对方位定向技术、稳定钻压与防卡防落鱼技术、喷射钻进技术等关键技术与配套工具,完成了7口井40个径向分支井的钻进,取得突破性进展,工艺成功率高,单孔最大钻深达到35.8m,增产增注效果显著。连续管水射流钻径向井技术可作为一种连续管储层改造与增产作业新技术,在国内油田进一步推广应用。     

深水海底浅层喷射钻进过程中钻压与钻速关系

深水喷射法下表层导管过程中机械钻速与地层强度、钻头结构和水力参数等因素密切相关,钻压是影响机械钻速的主要因素之一。为了研究喷射法钻进施工过程中钻压与机械钻速之间的关系,开展了一系列喷射法下导管的模拟试验,来探索喷射过程中钻压与钻速的之间影响规律。通过对大量试验数据的处理和分析,建立了适合南海白云区域海底浅层的钻压与机械钻速之间关系模型。利用建立的钻速计算模型,在白云6-1-1井进行了现场应用。利用理论模型推荐出的最佳钻压和最大机械钻速数据与实测数据吻合良好。现场应用结果表明,文中研究成果能够为海洋深水喷射法下表层导管施工提供科学依据。     

负压脉冲射流辅助钻井模拟试验研究

负压脉冲射流是以负压脉动为特征的非连续射流。通过在钻头上部使用负压脉冲射流调制器，使井底压力产生负压脉动，能够瞬间减小井底岩石上的压持效应，降低岩石的抗破碎强度．从而达到提高机械钻速的目的。利用中围压模拟钻进试验系统进行了负压脉冲射流辅助钻进效果试验。通过在天然砂岩岩心中钻进，考察了负压脉动值、围压对负压脉冲射流辅助钻井钻速的影响。试验结果表明。随着脉动负压值的增加。负压脉冲射流辅助破岩钻进速度线性增大；围压对负压脉冲射流辅助钻井钻速的影响较常规钻井小；与常规钻井相比。室内模拟钻井试验条件下负压脉冲射流辅助钻井可以使钻速提高0．7～3.0倍。     

水力喷射径向钻井研究及其在碳酸盐岩储层中的应用

水力喷射径向钻井技术是一种有效开发低渗边际油藏、边底水薄层油藏、枯竭油气田剩余油气资源的低成本的增产完井技术。在低油价的新常态下,为了探索低渗薄层碳酸盐岩储层的有效开发方式,通过对水力喷射径向钻井技术原理、优势、存在问题的调研和研究,结合选井选层分析、施工方案优化与过程质量控制,圆满完成水力喷射径向钻井技术在碳酸盐岩储层中的试验应用。过程分析表明,在碳酸盐岩储层中实施径向钻井时喷射软管磨损大;使用酸液喷射钻进一方面能增加径向钻进进尺,另一方面也容易形成杂质影响施工进程;作为喷射的工作液必须达到无固相的要求。     

?228mm射流冲击器在涪陵二开的应用研究

为了解决涪陵区块页岩气水平井在钻进中遇到的地层可钻性差,直井段茅口组钻速慢,以及定向段托压问题,开展了?228 mm射流冲击器的研制工作。通过对?228 mm射流冲击器进行结构参数优化、台架性能测试和现场施工工艺优化,形成了?228 mm射流冲击器直井段提速和定向段防托压2套技术。在涪陵二开茅口组和韩家店组的应用中,进尺797.14 m,纯钻时间97.9 h。茅口组钻进机械钻速为8.6 m/h,韩家店组钻进机械钻速为13.1 m/h,较邻井同比提速45%以上,较上部相邻井段提高93.4%。现场应用结果表明:该射流冲击器可提高机械钻速,缩短建井周期,降摩减阻效果明显。     

硬岩层喷射钻井的试验研究

在硬岩层中已进行了高压喷射钻井具有提高钻速潜力可能性的试验研究。研究指出,硬而非渗透性地层的钻速比渗透性地层的钻速低得多。试验结果指出,在薄片状岩层(Martelange 片岩)中不可能被所谓的混种钻头(hybrid bit)的射流高速切削。在各向同性岩层中,喷射钻进的钻速较之普通钻井法要高,由此每日钻机使用费可得到的利润超过2万美元。     

射流作用对岩石局部孔隙压力的影响

在油气井钻进过程中，射流对井底的作用可大幅度提高钻速。而由于岩石材料的多样性和结构的复杂性，多年来有关射流破岩的机理还不明了。为此，提出了射流作用下岩石局部范围具有较高渗流压力的思路，并认为该渗流压力大小对射流的破岩作用有重大影响。通过对射流作用的岩石表面进行网格划分并绕网格节点取微面积，建立微面积上液流束作用的渗流压力计算模型，分别在地面条件和井底条件下，对射流作用于湿砂岩体作数值计算与分析，得出了在相同条件下，射流的喷射速度对岩石局部范围内的岩石孔隙压力有较大影响；井越深，井底射流对岩石孔隙压力的影响越小等规律，以及增大射流喷射速度可以较大地提高射流对井底的辅助破岩作用等结论，这对认识射流的辅助破岩作用机理有重要意义。     

托甫台地区超深井优快钻井技术研究与应用

在分析托甫台地区钻井现状与技术难点基础上,研究了大排量35 MPa高压喷射优快钻井技术,优化了水力参数和钻进参数,并在3口井的一开和二开井段进行试验。与常规技术相比,钻速可提高50%～260%,钻井周期可缩短38%～58%。在深部地层推广应用了螺杆+PDC钻头复合钻井技术,试验了等壁厚螺杆复合钻井技术、扭力冲击器钻井技术,与邻井相比钻速可提高57%～81%。     

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。     

元坝气田超深水平井防漏型乳化酸解卡技术

元坝气田水平井在钻进长兴组地层时常发生卡钻事故,采用常规泡酸易井漏且无法解卡.为解决该问题,在深入分析卡钻原因的基础上,研究了超深水平井防漏型乳化酸解卡技术.其基本思路是:利用乳化酸的缓速原理使酸液返至卡点位置,配合使用惰性堵漏材料来减缓形成漏失通道后的漏失速度,增长酸液与基岩的反应时间从而达到解卡的目的.通过室内试验形成了一套防漏型乳化酸配方,试验表明,该乳化酸与长兴组岩屑以及滤饼的酸溶率能分别达到50%和40%;酸液中的堵漏材料能有效提高封堵效果,封堵率达到99%;同时,乳化酸具有较好的缓速酸性能,破乳温度可达到140 ℃.该乳化酸在YB205-1井长兴组地层压差卡钻中进行了试用,成功解决了卡钻问题.研究表明,防漏型乳化酸能解决高渗碳酸盐岩超深水平井中的压差卡钻问题.      

利用水力脉冲空化射流复合钻井技术提高钻速

水力脉冲空化射流复合钻井技术是指在复合钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头与螺杆钻具之间的一种新组合钻井方式,可以综合利用机械能量及水力能量来提高钻速。水力脉冲空化射流复合钻井的提速机理是:将常规复合钻井的高转速破岩与水力脉冲空化射流的有效清岩相结合,从而提高钻速。分析了在新疆英买、轮南区块4口井水力脉冲空化射流复合钻井的现场试验,结果表明水力脉冲空化射流复合钻井比常规复合钻井钻速平均提高12.67%,比常规钻具结构钻井钻速提高26.2%～55.36%,该技术具有较大的推广应用价值。     

碳酸盐岩酸液注入段塞组合方式及其协同效应

伊拉克S油田主力开发层系为中高孔、中低渗的孔隙-裂缝型碳酸盐岩油藏，酸化是该油田增产改造的主要技术手段。碳酸盐岩酸岩反应速度快，为实现深部处理，酸液体系均以缓速酸为主。该油田目前使用了多种缓速酸，为了进一步降本增效，需要探索各种缓速酸最佳的段塞组合方式及其协同效应。因此选用3种缓速酸（乳化酸，交联酸，螯合酸），使用岩心流动仪和CT扫描仪，研究了单一缓速酸及其两两组合时的酸蚀蚓孔形态及变化规律，定义了一种碳酸盐岩酸液段塞组合选择方法，探索了不同酸液之间协同增效作用。实验结果表明：不同缓速酸段塞组合均具有一定的协同增效作用，主控因素为酸液类型，其中乳化酸和交联酸协同增效作用最强，协同效应达49.69%，可节省近一半的酸液用量，降本效果显著。实验结果可为酸液体系的选择及酸化工艺参数的优化提供理论依据。     

煤矿巷道磨料射流泄压增透新方法初探

针对坚硬煤层纯水射流冲孔泄压破岩效率低、施工操作复杂等难题，依据磨料射流高效破岩机理和石油工程钻采工艺，提出了煤矿巷道井下磨料射流深穿透泄压增透技术和连续送进磨料射流径向钻孔泄压增透技术2种新方法，并结合理论分析和试验研究等方法探讨了工艺的可行性，通过自主搭建的高压磨料射流试验系统，开展了旋转磨料射流破岩室内试验。试验结果表明：旋转磨料射流在坚固性系数为2的煤层及顶板致密砂岩中均可高效破岩钻孔；在喷射压力为30 MPa的条件下，可形成直径为50～60 mm的孔眼，且孔壁光滑、形状规则、孔眼结构稳定；层理对煤岩的成孔特征和破坏模式影响较为显著。研究结果可为坚硬煤层水力冲孔高效泄压提供新思路。     

Kymera~(TM) FSR定向钻井复合钻头

<正>贝克休斯公司研发的KymeraTMFSR定向混合钻头,可在复杂的碳酸盐岩地层定向钻进时保持快速、平滑、稳定的性能。KymeraTMFSR钻头具有更高的钻速、更长的进尺和更高的定向钻进精度,从而可以钻进更多产油层。牙轮钻头通常以较慢的转速和较低的扭矩钻进,PDC钻头通常以大扭矩高转速钻进。KymeraTM FSR钻头通过独特的混合设计,很好地结合了PDC钻头和三牙轮钻头技术特点,在碳酸盐岩地层中的钻进性能优于以上2种钻头。该钻头牙轮上的钻齿更尖锐、攻击性更强,可轻松破碎地层;PDC切削齿可清除岩屑,     

钻速模式动态辨识方法研究

目的：钻进过程是一个复杂的工艺过程，影响钻速的因素错综复杂。为钻井参数优化和实时控制，提出钻速动态模型。方法：对影响钻速的因素进行分析，用系统辨识方法建立钻速模式。结果：利用该方法建立了华北油田岔河集地区的钻速模型，取得满意结果。结论：此动态钻速模式能更准确、科学地描述钻进过程，并在钻井参数最优化、钻井过程的闭环控制等方面具有广阔的应用前景。     

大牛地气田下古生界碳酸盐岩气藏水平井固井完井及改造方式优化探讨

大牛地气田下古生界水平井形成了以裸眼预置管柱多级管外封隔器完井,投球打滑套方式分段改造,以水力加砂压裂和胶凝酸酸压相结合进行大排量复合酸压,取得了初步成果。但由于裸眼预置管柱完井裂缝起裂位置不明确,投球打滑套分段压裂时滑套打开后酸液与储层接触面积大,酸液滤失严重,酸压改造体积有限。针对这些问题,开展了大牛地气田下古生界碳酸盐岩气藏水平井固井完井及改造方式论证,优化不同井身结构下固井完井管柱,优选不同完井管柱下分段改造方式。对马五5气层的一口水平井采用三级井身结构4 1/2"尾管悬挂固井完井,可钻桥塞分段改造方式进行大排量复合酸压。现场试验表明固井完井方式下选用合适的改造方式能满足大排量复合酸压的施工要求,水平井压后能取得较好的产量和较强的稳产能力,固井完井及优化的改造方式对大牛地气田下古生界碳酸盐岩气藏有较好的适用性。     

强渗透缓速酸液体系研究与评价

在碳酸盐岩储层的酸化压裂改造过程中,酸液质量的优劣直接影响着最终的改造效果。目前,常用的酸液体系存在渗透性差、腐蚀高、缓速效果不佳等问题。通过室内实验,研选出了适宜的复合有机缓速酸主体酸液以及酸用降阻剂、缓蚀剂和铁离子稳定剂等助剂,开发出了一套适合碳酸盐岩储层的新型强渗透缓速酸液体系。实验室综合评价结果表明,该强渗透缓速酸液体系具有良好的缓速性能、较低的腐蚀速率以及更优的渗透性能。此项研究对碳酸盐岩油藏储量的充分动用及高效开发具有重要的理论指导意义和实际应用价值。      

川西地区复合钻井技术地层适应性试验研究

为提高机械钻速，节约钻井成本，加快川西深层须家河组气藏勘探开发进程，进行了复合钻井技术地层适应性研究。通过分析实钻历史资料，发现蓬莱镇组地层钻速随着钻压、转速的增加，增幅较大；遂宁组、沙溪庙组地层钻速增幅相对较平缓，考虑地层岩性、地层压力梯度等因素，认为蓬莱镇组和遂宁组地层均适合在高钻速下钻进。现场试验表明，在蓬莱镇组、遂宁组地层311.15 mm、215.9 mm井眼段平均机械钻速比未使用复合钻井提高近2倍；沙溪庙组、千佛崖组、须家河组地层由于地层压力梯度大于1.5 MPa/100 m，不适合复合钻井；白田坝组地层含砾石会加速PDC钻头磨损而不适合复合钻井；复合钻井应用于防斜打快技术中，在控制井斜的同时可比钟摆钻具组合提高钻压50%以上。探索出了适合川西地区安全快速钻进的复合钻井技术。     

利用实时钻井资料检验钻井液密度设计

通过建立一种钻速模型，用来随钻连续计算岩石强度，进而预测出安全钻进所需钻井液密度的范围。钻速模型中所需的关键参数是钻压、转盘转速、钻头磨损级别和钻头设计常数。该为钻井设计及钻井作业期间安全钻进的跟踪监测提供了一套辅助决策系统。目前，这种能随钻校正使用钻井液密度的方法已在国外推广使用。