疏松砂岩储层水平井安全钻井周期确定研究

疏松砂岩层段打开井眼后有一个井眼收缩过程,井壁周围的围岩由于蠕变而逐渐向井眼收缩变形,导致缩径、卡钻以及下套管遇阻甚至挤毁套管等事故的发生。通过对渤中某区块砂岩储层的岩心进行蠕变试验,得到了蠕变方程及蠕变参数,结合地应力、钻井液密度以及蠕变参数对缩径率的影响,运用FLAC3D软件进行数值模拟计算,得到了该区块疏松砂岩水平井井眼变形随时间变化的规律,确定了疏松砂岩层水平井水平段安全钻井周期。结果表明该区块钻水平井时可以不考虑蠕变引起的钻井安全周期问题。     

疏松砂岩储层水平井眼缩径变形规律数值模拟研究

针对疏松砂岩储层高孔隙度、高渗透率、弱胶结和低强度的特点，在地应力作用下容易发生大变形，在钻井过程中经常发生缩径、卡钻以及下套管遇阻甚至挤毁套管等情况。根据地层实际状况和施工条件定量评价井眼的变形缩径规律，可以科学指导钻井设计或现场施工的思路。文章提出在疏松砂岩储层水平井井眼变形分析中应考虑疏松砂岩的粘弹塑性变形，综合考虑地应力和钻井液密度对井眼变形的影响。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算，得出了疏松砂岩中水平井井眼缩径变形随时间变化的规律。研究认为：①井眼变形中应考虑渗流以及因浸泡引起砂岩强度降低等因素的影响；②研究得到的井眼缩径率与时间的关系，对于进一步研究和预测疏松砂岩的储层安全钻井周期以及水平井水平段极限长度，具有理论上的指导意义     

疏松砂岩井眼安全钻井周期研究

快速拉格朗日方法(FLAC)可以更好计算材料大变形、非线性、物理不稳定性等问题,能在疏松砂岩钻井过程中确定安全钻井周期,避免出现缩径、卡钻等事故。结合锦州20-2N油田岩心的实验数据,应用FLAC3D软件,最终得到了井眼周围的体积切应变速率分布情况以及该油田疏松砂岩储层的安全钻井周期。     

塔北隆起盐下油气藏井眼缩径研究

采用Heard非线性蠕变模型作为深井段盐岩蠕变本构方程,并建立含盐膏岩夹层的有限元模型,得到了塔里木羊塔克区块巨厚盐膏层变形及井眼缩径规律.研究表明,由于上覆岩层应力的作用,羊塔克隆起构造盐岩层翘曲段逐渐趋于平缓;在同一盐膏层井段不同井深处井眼蠕变缩径的程度明显不同,顶部和底部盐膏层井眼缩径速率最快,缩径量较大.据此,现场钻井工程师在进行盐膏层井段钻进的时候要特别注意打开盐膏层和钻出盐膏层井段时的钻井液密度控制,优选钻井方案,防止盐岩层井段发生卡钻等井下事故.     

钻井液密度对井眼缩径影响的黏弹性分析

采用开尔文-沃伊特流变模型,推导出了均匀地应力下盐膏层井眼缩径的黏弹性解析解,得到了实际可以测量到的井径变化值,并分析了钻井液密度对井眼缩径的影响.对江汉油田王斜78-1井进行了实例分析,结果表明,盐膏层井眼缩径与岩层自身蠕变特性密切相关,井眼缩径率随着时间的增加而减小且最后趋于一稳定值,随着钻井液密度升高,井眼缩径率降低,当钻井液密度升至某一值时,井眼缩径率降至零,此密度即为临界钻井液密度(王斜78-1井的临界钻井液密度为2.4 kg/L).钻井液密度高于此临界值并依据岩层自身蠕变特性合理安排作业时间是保证钻井过程中不发生缩径和卡钻等事故的必要条件.     

倾斜盐岩层段井眼蠕变缩径分析

文章用盐岩蠕变的非线性有限元法建立了具有倾斜盐岩夹层的地层有限元模型。研究了新疆某油气田钻遇的盐岩层段钻井液密度、地层倾角与井眼蠕变缩径的关系。研究表明，增大钻井液密度，可有效地减缓蠕变缩径。地层倾角对井眼蠕变缩径的影响较复杂，对于上覆岩层压力大于水平应力的情况下，井眼初始蠕变量随地层倾角增大而增大。地层倾角对井眼后期蠕变（稳态蠕变）缩径的影响不仅与倾角大小有关，还与蠕变应力差有关。当蠕变应力差较小时，即钻井液密度较大时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。当蠕变应力差较大时，对于该井蠕变岩层段，地层倾角小于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而增大，地层倾角大于15°时，蠕变速率随地层倾角增大而减小。该研究结果为盐岩段井眼稳定性分析和提供合理的钻井液密度具有指导意义。     

渤海浅部砂泥岩地层井壁蠕变缩径研究

针对渤海油田浅部储层井眼蠕变缩径和井壁坍塌等问题,利用室内试验研究了浅部砂泥岩岩石物性与力学性质,测量了砂泥岩在不同含水量和不同偏应力下的蠕变速率,并根据Weertman模型进行了蠕变参数拟合。在室内试验基础上,利用有限元模型对井眼缩径的时变规律进行了研究。以曹妃甸6-2油田A井为例进行了现场应用分析。研究结果表明,在偏应力较大时地层会进入加速蠕变阶段,由于蠕变速率过快导致地层产生蠕变缩径坍塌。根据研究结果给出了抑制蠕变、延长钻井周期等相关的钻井工程技术对策,研究结果可为现场选择安全合理的钻井液密度提供指导。     

胜利油田钻井施工中“果冻式井眼”的处理和预防

"果冻式井眼"是在钻井施工中某段易产生缩径井眼的一种形象叫法,表现为缩径部分松软、粘连、蠕变。本文对"果冻式井眼"的危害和风险进行了分析,提出了对"果冻式井眼"事故的处理和预防措施。     

连通盐井饱和盐水钻井液技术

采用连通井开发地下盐,即在盐层段进行水平钻井,钻井液技术更显得重要。针对舞阳、叶县地区泥页岩吸水膨胀、缩径、坍塌、盐膏层段盐溶问题,研究出了一套以抗盐聚合物A为主剂,适应于连通盐井钻井的饱和盐水钻井液。对该钻井液配方的优选及性能评价表明,饱和盐水钻井液流变性好,滤失量低,抗污染能力强,有利于井壁稳定。现场应用表明,饱和盐水钻井液能抑制盐层溶解、泥页岩水化膨胀缩径和砂岩段形成厚泥饼,利于水平井井眼轨迹控制;并且抗盐能力强,抑制效果好,携带能力强,有利于水平井岩屑床的清扫,解决了因井径扩大导致起下钻遇阻卡、事故频发、主力开发盐层捞不到盐样、水平段井眼轨迹不易控制及固井质量差等问题,压裂连通成功。     

提高涪陵页岩气田水平井优质储层穿透率方法浅析

针对涪陵页岩气田地质构造复杂,页岩气水平井井眼轨迹控制要求较高,水平段稳定在优质储层中穿行难度较大的问题。提出了对不同地层变化类型采用不同导向手段的方法,给出了控制井眼轨迹变化的经验公式。通过该地质导向方法在涪陵页岩气田水平井现场应用,页岩气水平井水平段在优质储层中的穿行率达到80%以上,表明运用该地质导向方法可以保证水平段基本稳定在优质储层中穿行。     

水平井采油配套技术研究与应用

近年来冀东油田开始应用水平井开发浅层断块油藏,由于生产井段较长且水平、地层疏松、造斜点较高、采液量大,为使其能够顺利投产和正常生产,需要解决防砂、举升、卡封、作业等方面难题。首先研究了水平井的防砂管挡砂技术及防砂管的液压安全打捞技术,同时为避免后期防砂施工井筒内留管柱,研究水平井和侧钻水平井防砂管完井技术,使防砂问题在完井阶段得到解决。其次研究了水平井直井段特种泵大排量采油技术及大斜度井段抽油杆自磨式扶正技术。另外按水平段液压操作方式和分段安全打捞思路研究了单卡、双卡及耐液压安全接头辅助技术,解决了疏松砂岩水平井段的各种卡封和安全打捞问题。这些技术在冀东油田水平井上试验成功并大规模推广应用,效果显著。     

胜利油田水平井钻遇"流沙层"不增斜的预防及处理

胜利油田一些区块在水平井钻井过程中经常遇到在增斜段或水平段不增斜的砂岩,即“流沙层”。由于不增斜,严重影响了井眼轨迹控制和中靶以及水平井的开发效果。从地层特性和造斜工具的选择上分析了胜利油田水平井钻遇“流沙层”不增斜的原因：砂层埋深浅且疏松;钻速过快;井眼尺寸大;造斜工具选择不当。针对这些原因,提出了在设计和选择工具时的预防措施和施工时提高造斜率的主要技术措施,以2口井为例说明了如何预防和处理钻遇“流沙层”不增斜的问题及采取措施取得的效果,最后指出措施虽然效果明显,但是增加了起下钻的次数,延长了钻井周期,建议开发可以在井下操控的专用动力钻具,以提高“流沙层”的造斜率。     

冀东油田水平井钻井液技术

针对水平井钻井要求和冀东油田的地层特点,采用强包被、强抑制、强封堵的技术措施,定向井段和水平井段采用聚磺硅氟乳化原油钻井液.该钻井液中PMHA与JGYJ配合使用进一步提高抑制泥页岩水化分散的能力;GT-98、KJ-1与NPAN复配使用可以降低高温高压滤失量,改善泥饼质量;QSAM-K、YL-1与JGWJ复配使用可以提高钻井液的封堵能力;MMH可改善悬浮携带能力,添加了不同粒径的超细碳酸钙和软化点与油层温度相匹配的沥青类材料,对油层孔隙进行快速封堵,避免液相和固相对油层的损害.现场应用表明,该钻井液具有较强的防塌能力、清洁井眼能力和润滑防卡能力,解决了上部地层和水平井段砂岩储层的井塌以及大斜度井段、水平井段的携砂、润滑问题和疏松砂层油层保护问题,完全满足了冀东地区垂深小于3000 m水平井的钻井需要.     

州72-平54Z多分支水平井钻井液技术

州72-平54Z井是大庆油田的第一口四分支水平井.该井上部地层比较发育,泥岩段长,造浆严重,易泥包,实施中短曲率定向施工,优用了硅基阳离子钻井液,并加入了清洁剂DRH-4,在应用中该钻井液表现出强的防塌、防卡、防泥包能力以及良好的携砂和抑制性.该井目的层姚家组为泥质粉砂互层,成岩性较差,含大段强水敏性岩层,并且油层薄,平均有效厚度仅为1.5 m,井眼轨迹调整频繁.采用的油包水钻井液具有良好的乳化稳定性、良好的润滑性、较低的摩阻、较强的抑制性、低滤失量、有利于井壁稳定,满足了钻井要求,并提高了机械钻速,有效避免了卡钻、泥包、井塌等复杂情况,为大庆油田薄差油层的勘探开发提供了有力的技术支持.     

CB6D-P4古潜山水平井钻井液工艺

CB6D-P4井水平段为三靶点制,具有一定弧度的弓形轨迹。储集类型为裂缝型油气藏,由于储层受风化壳控制,风化壳附近裂缝十分发育,极易发生漏失。为满足水平井安全钻井、油气层保护和海洋环境保护的需要,直井段和斜井段采用改性天然高分子钻井液体系,潜山水平段采用聚合醇无固相钻井液体系。现场应用表明,用改性天然高分子钻井液钻进时井下安全,摩阻较小,井眼畅通,滑动钻进和电测无粘卡现象,钻井液性能满足了钻进和保护油气层要求。聚合醇无固相钻井液具有良好的携岩润滑性能,其低密度性能对预防和减缓古潜山漏失作用明显,并控制钻井液流量在15 L/s以上,满足了携岩和保护油气层要求,钻井过程中油气显示活跃,求产时用φ2 mm油嘴放喷,油压为10 MPa,日产液量达100 m3,含油量为80%。该井全井施工顺利,无复杂情况,满足了古潜山水平井施工要求。     

大庆油田页岩油水平井钻井提速技术

针对大庆油田古龙区块页岩油水平井钻井过程中存在井壁易失稳、摩阻扭矩大和钻井周期长等技术难点,以大庆页岩油高效快速开发为目的,分析了该区块地层特点和钻井施工难点,优化了三开井身结构,确保页岩目的层施工安全;根据实钻经验及现有技术水平,对井眼轨道进行优化,降低施工难度;针对二开直井段缩径、三开造斜段和水平段钻井周期长等问题,进行了井壁修整工具、旋冲螺杆钻井工具、清砂接头和水力振荡器等工具研究,并进行了钻井参数优化,形成了大庆油田页岩油水平井钻井提速技术。该技术在大庆油田古龙区块3口页岩油水平井进行了现场试验,平均完钻井深4 691 m,平均机械钻速19.03 m/h,机械钻速提高53.7%,平均钻井周期35.23 d。研究与现场试验表明,大庆油田页岩油水平井钻井提速技术可为大庆油田页岩油高效开发提供技术支撑。      

疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采携砂计算模型

针对疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采方式下的压力及产量的求解问题,以水平井适度出砂生产过程中沿油藏到水平井生产段井筒为研究对象,采用现场工程法建立了出砂特征参数分析模型,在常规水平井筒压降求解公式基础上,进一步推导建立了携砂开采情况下水平井筒变质量流压降计算模型,联立了水平井向井流动态关系耦合求解模型,进行了实例计算分析,得到了井筒压降、流量及含砂浓度等重要参数的特征曲线,给出了水平段上沿程各流体参数非均匀变化规律,指出实际生产评价中应依据流量及浓度参数值计算水平井筒生产段上的危险沉砂点。该研究对疏松砂岩油藏水平井适度出砂开采方式最终产能评价及实际应用中的参数选择有指导意义。     

裸眼筛管完井水平井酸洗工艺改进在春风油田的应用

针对春风油田水平井裸眼筛管常规酸洗工艺存在酸洗压力高和钻井泥饼清洗不彻底造成注汽压力高的问题,对目前的酸洗工艺从酸液配方、流体性质和酸洗管柱三个方面进行了改进,满足了春风油田大部分裸眼水平井酸洗的需要。现场应用34井次,后续的注汽和生产效果均见到明显改善。该技术对于解除钻井泥浆污染,较大限度地发挥疏松砂岩油藏产能,提高稠油油藏采收率具有重大意义。     

渤海疏松砂岩油藏水平井筒携砂能力数值模拟研究

渤海疏松砂岩稠油油藏适度出砂开采过程中,产出砂粒随稠油进入水平井筒后容易沉积形成砂床,造成油层砂埋、油管砂堵等危害。基于流体力学理论,根据渤海疏松砂岩油藏的基本参数,利用FLUENT流体力学软件对适度出砂开采过程中水平井筒流场特性进行了数值模拟,得到了井筒流速、出砂量、出砂粒径、稠油黏度等敏感参数对携砂能力和井筒压降的影响规律:在渤海疏松砂岩油藏条件下,井筒流速和稠油黏度对携砂能力的影响均存在临界值,当井筒流速或稠油黏度达到临界值时,随着流速或黏度的增大,井筒砂床高度和悬浮层含砂体积分数均趋于稳定。同时,对井筒压降的影响程度依次为稠油黏度、井筒流速、出砂粒径和出砂量。该结果可为渤海疏松砂岩油藏适度出砂开采工艺设计提供理论依据。