注气欠平衡钻水平井的新技术

通过对注气欠平衡钻水平井的新技术研究,我国基本形成了一套实用有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术,可用于解决注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。新技术关键有3方面：①新型双层注气套管头,能够实现临时套管的悬挂、固定与回收和连通注气通道。②借鉴国外钻井的成功经验,结合国内套管、钻头及钻井设备的实际情况,研究出2种3个方案的合理井身结构。③设计了气液旋流混合短节、防挂坡口套管鞋、耐磨套管短节、防倒扣旋转装置等临时套管柱下部固定结构。为全面满足注气欠平衡钻水平井新技术的要求,初步拟定了配套的钻井工艺。图2表2参4     

欠平衡钻水平井附加套管注气方式及关键技术

充气欠平衡钻井技术应用于水平井或大斜度井,将是拓展欠平衡钻井应用领域的重要方向之一。目前注气方式主要是钻柱注气和环空注气。采用钻柱注气方式,常规井下动力钻具和泥浆脉冲随钻测量工具无法正常工作,而现有的环空注气方式（如寄生套管、双层套管),由于成本高,技术问题多,应用不够广泛。由此,结合欠平衡钻井和水平井的理论和实践,提出了附加套管环空注气方式,并针对其关键技术进行理论分析和论证。该注气技术克服了钻柱注气的特殊问题,形成一套实用的环空注气欠平衡钻水平井技术。     

欠平衡钻水平井技术新进展

欠平衡钻水平井是20世纪90年代在美国和加拿大迅速发展起来的一种新兴钻井技术,具有单井产量高、钻速快、避免井下事故等优势,已在国内外展现出强劲的发展势头.目前,该技术在应用中仍然存在很大的局限性,广泛开展欠平衡钻水平井技术的研究势在必行.在总结国内外现有欠平衡钻水平井技术理论研究和钻井实际经验的基础上,着重分析了该技术在国内外应用中与连续油管、旋转导向、EM-MWD和全过程欠平衡相结合的新技术,并结合欠平衡钻水平井的技术优势和现代钻井工艺的发展方向展望了其发展趋势,这对国内开展欠平衡钻水平井技术的研究与应用具有一定的参考意义.     

欠平衡泡沫钻井工艺在水平井中的应用

以泡沫作为循环介质的欠平衡钻井技术，新疆局已经取得了较为成功的经验，而以泡沫流体做为钻井介质应用于水平井的实践，在国内尚属首次，文章就欠平衡泡沫钻井参数优选，水平井段的钻井措施，泡沫的携岩以及水平井井眼轨迹控制等问题作出一定的论述，并针对在吐哈油田三塘湖地区牛102井的现场实践作出相应的总结。     

欠平衡长水平段水平井钻井技术

广安002-H1井为国内使用钻井液欠平衡水平井钻井技术完成的第一口水平段长超过2000 m的欠平衡长水平段水平井。该构造为低渗低压碎屑岩气藏，常规钻完井技术开发效益较差。为此，介绍了中空玻璃微珠低密度钻井液和套管阀在该井欠平衡技术中的应用，旋转地质导向技术在长水平段井眼轨迹控制中的应用，PDC钻头在高研磨性地层的应用情况，着重介绍了长水平段水平井在井眼清洁、防塌、防卡、防磨、降摩阻、减扭矩等方面的技术措施。上述技术的综合应用，效果很好，储层钻遇率达82.74%，获工业性天然气。     

南得克萨斯的套管欠平衡钻井

在南得克萨斯的油田，套管欠平衡钻井正改善着钻井的动态。这项适合于钻探含有高压(HP)砂岩枯竭油层的技术使得井的设计更加经济。这项对储量较小的目标层更经济的技术是成熟的南得克萨斯Vicksburg远景区的一个主要优势所在。全介绍了用套管欠平衡方法钻出新井的例子，以及套管连接试验的详细情况。     

用连续油管进行欠平衡气井水平井钻井

介绍了用连续油管井行欠平衡钻水平井气井的所需设备,包括：连续油管、回流设备和防喷设备等。详细总结了４口气井的钻井情况,并提出了有关欠平衡钻气井的６个主要问题,得出了相应的结论。     

天然气藏欠平衡水平井钻井技术在HW801井的应用

HW801井是新疆油田第1口采用欠平衡方式实施的天然气藏大位移水平井,也是新疆油田首次部署水平段长达1000 m左右的水平井。长水平段延伸钻进中存在钻具摩阻、扭矩大,井眼净化困难,容易形成岩屑床,轨迹控制效率和精度低,采用液相欠平衡控压钻井作业,如何有效实现井控目标等技术难题。通过优化钻具组合和钻井参数,保证了钻压的有效传递,井眼轨迹平滑;FJQ-245型井下封井器和双节流管汇的合理应用,实现了三开全套欠平衡钻井作业;利用固控设备来控制好钻井液性能,以"净化"保"优化",满足有效携岩的要求。通过解决以上难题,HW801井安全钻进至井深3358 m,其中水平段长1051.92 m,为以后欠平衡大位移水平井钻井提供了成功经验。     

高温高压下水平井钻井中的气体扩散研究

使用油基钻井液的过平衡钻井中，气体扩散进入井内是气体进入井内的途径之一。在等温等压条件下，储层中甲烷扩散进入储层内井眼段的气体量与甲烷在钻井液中的溶解度、区域内分子扩散系数、储层特性、内外滤饼厚度及扩散时间等因素有关。文章以使用油基钻井液进行的钻井作业为研究对象，对82 ℃（43 MPa）温压条件下的气藏进行了相态计算，并计算了钻井液静置期间的气体扩散。为了使计算更为符合客观实际，把储层内井眼段的气体扩散区域划分为环空钻井液区、外滤饼区、内滤饼区、滤液滞留区，根据各区的不同参数，对钻井停顿期间储层中天然气经过滤液滞留区、内滤饼区、外滤饼区后进入环空区的扩散量进行了计算，采用有限元方法进行了数值求解。计算表明，所选取的时间窗口中扩散量随时间增长而增长，有效扩散系数对甲烷的扩散量敏感度较高。改善分子扩散系数、孔隙度和曲折度的精度可以有效提高气体扩散的预测精度。     

哈萨克斯坦北布扎奇油田侧钻短半径水平井钻完井技术

应用套管开窗侧钻短半径水平井技术对老井进行改造,可有效开发老井未受控面积内的储油和死角残余油,恢复并提高单井产量和最终采收率。2004-2005年CNPC在哈萨克斯坦北布扎奇油田浅层稠油油藏成功实施NB31、NB30两口套管开窗侧钻短半径水平井,投产后均获得高产能。针对这2口侧钻短半径水平井,从井身结构优化、剖面优选、套管开窗工艺、浅稠油层高造斜率的实现、大弯角螺杆钻具与井口的相容性分析、短半径水平井套管柱下入摩阻分析及完井工艺等几方面进行了介绍,为今后该项技术在北布扎奇油田及国内油田的推广应用提供了经验。     

岚M1-1煤层气多分支水平井充气钻井技术

为开采煤层气提高煤气产量,设计钻探了岚M1-1煤层气多分支水平井,该井煤层气储量大,埋深在900 m处左右。钻进时,先钻一口直井并在煤层段造洞穴,在距200 m处钻一口水平井,水平段连通洞穴,再在水平段上对称侧钻出10个分支井眼。钻进中,采用欠平衡钻井技术,直井眼充气,钻井液与气体在洞穴处混合,形成负压钻井。直井和水平井的上直段采用钟摆钻具组合。水平井的主井眼和分支井眼均采用导向钻具组合、无线测量技术,井壁稳定技术采用高黏度钻井液。造洞穴采用液压伸臂式扩眼器,水平井上直井段500 m处打悬塞,直井洞穴上部悬挂?127 mm割孔尾管进行完井。结果为,总进尺7993 m,生产时效100%,全井组平均机械转速8.69 m/h,锻铣造洞穴成功率100%,水平井与洞穴直井一次连通,悬空侧钻分支一次成功率100%,电测一次成功率100%,完井一次成功率100%。结果表明,岚M1-1多分支水平井工艺技术先进,10个分支数量在国内最多,控制面积在国内最大,为今后国内煤层气井钻进技术提供了宝贵的经验。     

乳化钻井液条件下高温高压气井气体扩散研究

高温高压下甲烷在油里的溶解度大，水包油乳化钻井液中存在油相，钻井作业中钻井液静置期间如起下钻、工具故障抢修等时间过长，储层中的甲烷气体会扩散到井眼里。在钻高含硫化氢及二氧化碳气井时，高温高压条件下天然气更有可能到达与油完全互溶的状态。文章将储层内的水平段井眼的气体扩散区域划分为4个区，外滤饼区、内滤饼区、滤液滞留区、滤液未污染区，根据外滤饼区、内滤饼区、滤液滞留区不同计算参数条件，计算预测了在使用水包油乳化钻井液情况下，储层中天然气通过扩散穿过3个区后，进入储层内井眼段环空导致的环空含气质量浓度变化，对环空内含气质量浓度随扩散时间、含油浓度因素的变化进行了定量计算。用伽略金有限元方法求解，计算表明，气体扩散量随钻井液静置时间延长而增加，水基钻井液加入油后与不加油的钻井液相比增大了气体扩散量。     

国外分枝水平井钻井技术发展现状

随着水平井钻井技术的日益成熟，目前分枝水平井钻井技术在国外已有了很大发展，本文根据近十年来英，美，俄等国家的有关资料，对国外分枝水平井钻井技术发展现状，主要设计原则，工艺技术，钻井液技术，主要完井技术及其实例分别给予介绍，最后对大庆油田钻分枝水平井进行了可行性分析。     

静33─侧平71套管侧钻短半径水平井钻井工艺技术

静33─侧平71套管侧钻短半径水平井，是“九五”国家重点科技攻关项目。为开发低渗低产高凝原油，在原静33─71井177．8mm套管中，从2060．20m段铣至2067．93m，长度7．73m。打水泥塞后，采用国产工具和仪器从2061．00m定向侧钻短半径水平井，完钻井深2354．82m，垂深2121．36m，水平位移262．32m，水平段长211．05m，曲率半径35～49m，入靶点井斜角89．4°，各项指标全部达到设计要求。试采平均日产原油7．78t，效益显著。文中重点介绍该井的主要施工技术和施工中存在的主要问题。     

复合暂堵—解堵技术在裂缝型气藏水平井中的应用

介绍了江汉油田建南气田碳酸盐岩气藏具有的低压、低渗、裂缝—孔隙型特征,对其后期裸眼完成长水平段水平井气层保护方案进行了选择,对以裂缝为主要渗流通道的储层进行了室内研究。综合考虑暂堵和解堵两方面的要求,形成了一种新型的复合暂堵—解堵技术。在建平1井现场应用,获得了显著的经济和社会效益,在气层保护方面取得了突破,为类似油气藏的保护提供了参考资料.     

大港油田水平井完井方法的研究

大港油田女MH-1长半径水平井为尾管射孔完成,官H1中半径水平井为套管射孔完成,官H2短半径水平井为割缝与不割缝筛管加管外封隔器完成。通过实践,总结分析了水平井完井方法的特点,并对今后水平井完井方法选择进行了探讨。     

水平井待钻井眼轨迹最优化设计方法研究

现有待钻井眼轨迹设计的方法很多,涉及到二维方法和三维方法,但它们有一个共同的缺点,即设计出来的井眼轨迹不能确信为一条最优的待钻轨迹或可行的最优待钻轨迹。为此,开展了本文的研究工作。本文将非线性不等式约束下的非线性数学规划理论引入到水平井待钻井眼轨迹设计中,提出了水平井待钻井眼轨迹的最优化设计方法。此方法不仅能够满足现场施工条件的限制和待钻井眼轨迹设计的要求,而且能够确保得到的待钻井眼轨迹为一条最光滑的、最短的、可行的最优待钻井眼轨迹。文章最后的实例计算表明,本文提出的水平井待钻井眼轨迹最优化设计方法是正确的、可靠的。     

气体钻大斜度水平井最小注气量计算方法研究

针对气体钻井如何确定合理的钻井流体力学参数的难点。以前沿用的气体钻井参数计算方法，因其依据的假设条件带有局限性，其设计气量都比实际情况偏小。为此，通过钻铤与钻杆交界面、套管与裸眼交界面进行分析和判断，以空气钻井流体力学参数设计为依据。从力学分析入手，根据空气动力学翼型的气动特性，引入薄翼理论，对岩屑颗粒进行受力分析，探讨了气体钻大斜度水平井有效携带岩屑的最小排量问题。在此基础上，提出了计算气体钻大斜度水平井流体力学参数的方法和公式，并且利用数值模拟软件对井内环空压力分布规律、环空携屑能量分布规律进行了分析，确定了水平井携岩的最小气量。计算结果与油气田实际应用情况符合性较好。