控压钻井解决碳酸盐岩地层环空压力波动研究

我国碳酸盐岩地层分布较广,其中塔里木奥陶系裂缝性碳酸盐岩地层较为典型,主要表现为目的地层敏感、缝洞型发育、压力窗口窄等。在钻井过程中,钻具的上提或者下放使得井筒内泥浆发生轴向流动,在环空产生波动压力。波动压力极易对井底压力窗口造成冲击,使地层产生漏失或者因气体进入井筒致使井底压力小于地层压力引起溢流等钻井复杂,影响钻井进度。为了解决上述问题,通过对影响波动压力因素分析计算,判断钻井过程中可能造成的最大波动压力。提出了应用精细控压钻井技术解决裂缝性碳酸盐岩地层波动压力对钻井造成的危害。     

利用井底压力采集短接准确计算地层压力的方法

介绍了现有技术情况下求取欠平衡地层压力的方法以及存在的缺点，在此基础上研制了井底压力采集短接，通过现场试验，实测出关井求压过程中井下气液两相流时的井底压力，根据常规试井理论和地层渗流理论建立一种利用实测数据计算地层压力的新方法，该方法是在井筒内建立压力平衡，采用实际测量出的平衡点的井底压力，消除了套压、立压不稳定以及钻井液密度不准带来的误差，准确计算出该井段各分层地层压力的大小。该方法非常接近实际地层压力，使关井求压计算值误差降低4％左右。     

井筒安全风险评价方法

最大关井压力对于井控安全具有重要意义。在执行井控规程的相关规定时,应当考虑按套管鞋处的地层破裂压力所允许的井口关井压力确定的最大关井压力没有考虑到溢流条件的情况;按套管抗内压强度的80%确定的最大关井压力没有考虑到套管磨损的情况。结合工程实际情况,采用数模分析方法,对井筒安全风险评价方法进行了讨论。研究表明:在压井作业时,由于井内气体膨胀而产生的高套压,是否会压漏套管鞋处地层,应当根据当时的井内压力值进行判断;随着套管内壁磨损程度的增加,套管抗内压强度明显减弱,磨损量与抗内压强度关系可用二次三项式拟合。研究成果对于进行井筒安全分析评价具有现实的指导作用,可以在生产现场得到应用。     

井筒内煤粉对单相流煤层气井井底流压的影响

根据煤层气井井底流压的分段计算方法,考虑井筒内煤粉含量和流体流动对井底流压的影响,建立了上行气固两相压差模型和下行液固两相压差模型,给出了考虑井筒内煤粉和流体流动的井底压力计算方法,并分析了井筒内煤粉对井底压力的影响,结果表明:井筒内煤粉对煤层气井井底压力的影响不可忽略。通过实例分析,当井筒内煤粉含量为3%时,由煤粉和流体流动引起的压差最大为0.147MPa,平均压差为0.13MPa。根据实测的井底流压通过该计算方法可以反求井筒内煤粉的含量,即根据井底压力的变化可以监测井筒内煤粉浓度的变化;依据煤粉排出量,可以得到未排出煤粉的量,进而估算未排出而沉积井底的煤粉量,得到埋泵所需时间,为修井作业提供参考。     

敏感性井漏失返条件下安全起下钻、电测保障技术研究

对于压力敏感性储层,由于泥浆安全密度窗口狭窄,导致井漏、井涌频繁发生,经常面临井漏失返的情况.如何确保压力敏感性储层井漏失返条件下安全起下钻、电测的问题一直没有得到有效解决.本文利用井下液面声纳测深仪,结合吊灌泥浆优化措施,形成了压力敏感性储层井漏失返条件下安全起下钻、电测的保障技术.该项技术提供了一双"井下观察的眼睛",能准确掌握井下液面的高度和变化情况、保证吊灌泥浆的准确性、保持井内压力动态平衡.在保证井控安全的前提下,避免因井控安全原因起下钻盲目灌浆,既能节约泥浆,又能避免复杂事故出现,提高钻井时效;避免因井控安全因素放弃电测、或被迫采用随钻测井,既能取全取准资料,又能降低成本,提高钻井效益.经塔里木油田多井次应用表明,该项技术能够确保压力敏感性储层井漏失返条件下的起下钻、电测安全.     

一种准确计算钻具刺漏位置的新方法

石油天然气钻井中,钻具在井下受各种变载力的状态十分复杂,容易在薄弱部位发生刺漏,当钻具发生刺漏时,如何准确计算刺漏位置,快速找到刺漏的钻具进行更换,是困扰施工人员的最大难题。如果判断不准确,在起钻时就会放慢速度逐根钻具进行检查,来回反复查找刺漏点,即耗时又耗力,造成经济损失和存在安全风险。通过分析正常施工时接单根的过程中向钻具内投放有色软质塑料片测上返周迟到时间的方法来准确计算刺漏位置,在起钻时重点检查该位置的钻具,将刺漏钻具进行更换,从而提高钻井效率,降低经济损失和作业风险。     

渤海浅部疏松地层旋转导向轨迹控制关键技术

旋转导向工具在渤海油田应用较为广泛,但长期以来由于旋转导向工具在渤海浅部地层的造斜率不稳定,不能完全满足轨迹控制要求,因此一般是上部采用螺杆马达钻具,中途起钻更换旋转导向钻具。但螺杆马达钻具一方面滑动定向时效较低,另一方面起钻更换为旋转导向钻具需耗时12~15 h。若能直接采用旋转导向工具,取消中间的起钻换钻具步骤,作业效率将大幅度提高。通过定向井轨迹优化、旋转导向工具对比优选、钻井液性能优化等技术措施,成功地在渤海浅部疏松地层实现了旋转导向控制轨迹技术,大幅提高了作业效率。     

充气钻井井底压力影响因素分析

阐述了充气欠平衡环空流型的判断方法,给出了不同流型摩阻压降计算的数学模型,并考虑了环空岩屑对井底压力的影响,采用微分迭代的方法求解井底压力。利用编写好的程序模拟井口回压、注气流量和机械钻速对井底压力的影响关系和规律,得出一些指导充气欠平衡钻井的有益的结论,对进一步深化和完善充气欠平衡钻井和井控理论研究以及现场应运具有重要的现实意义。     

控压钻井井筒数学模型研究

对控压钻井过程中的井筒数学模型进行了简要分析,指出井底环空压力的计算是该数学模型的根本目的,而通过环空的推导方法要比通过钻具内的推导方法更容易实现,计算环空压力的核心就是计算环空压力损失,这里根据具体情况分段计算,最后累加获得环空压力损失,进而得到井底环空压力,并将其计算结果与实测值进行了比较,计算精度满足工程需要。     

简易控压钻井工艺及其在哈得29-2井中的应用

控压钻井技术是指在钻井过程中对整个井筒压力进行有效控制的钻井技术,可有效解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层等复杂钻井问题。缩短非生产时间,降低钻井成本。从塔里木盆地哈得逊油田哈得29-2井的基本情况出发,重点阐述了本井钻井中溢漏同存的技术难点、采用简易控压钻井工艺及取得的良好效果,为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验借鉴。现场应用表明:简易控压钻井技术控制回压并辅助液面监测能够实现控压钻井的目的,发生溢流时控制液动节流阀增加井口回压并辅助液面监测,从而快速补偿井底压力、缓解溢流,防止了井控升级。     

南极冰钻钻井液应用性试验研究

钻井液的性质及性能参数对于南极科学钻探有着重要的影响。钻井液除了必须要具备合适的粘度和密度,以满足冷却钻头、平衡孔壁压力、携带冰屑、清洁孔底的要求外,钻井液的性质如导电性、导热性及其腐蚀性对于保证钻具的正常工作、输送孔内信息也有着重要的影响。根据目前已经在南极使用的钻井液类型,分别对6种介质(国产硅油-3cst、KF96硅油-2cst、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丙酸丙酯)在不同温度下的电导率、导热系数和对密封件的腐蚀性进行了试验测试,选出了适合南极应用的钻井液类型及在钻具中使用的密封件材质,可供极地钻探选择钻井液类型及钻具设计提供重要的参考。     

SLB56／75型“三合一”取心钻进系统

论述了将绳索取心、螺杆钻、不提钻换钻头三项技术结合在一起的新型取心钻进系统。介绍了系统的结构、工作原理及其技术性能参数和操作要点。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。     

基于扭矩的安全钻进控制

扭矩是钻进过程中的一个重要参数,扭矩太小时破岩效率低而影响机械钻速,扭矩太大又可能会引发钻具事故,因此需要针对不同的钻具组合,探讨井口处钻柱及钻头扭矩计算方法。本文针对提供扭矩的顶驱或者电动钻机,阐述了钻柱井口扭矩值的计算。根据底部钻具组合中是否带螺杆钻具,提出了钻头处扭矩的计算方法。研究结果得出,在电机电压和负载电阻一定的条件下,井口钻柱的扭矩随其转速变化,一旦转速确定,则扭矩就确定。如果底部钻具组合中不带螺杆,则整个钻柱的扭矩值从井口到钻头向下逐渐递减;如果底部钻具组合中带有螺杆,则钻头扭矩就是此压力降下螺杆的输出扭矩值。螺杆的输出扭矩值与其负载压力降大小成正比,钻井液排量一定的情况下,一旦螺杆的负载压力降确定,其输出扭矩值确定。只要井口与钻头处扭矩差值不超过整个钻柱任意一处的抗扭强度,钻柱就不会发生因扭矩导致的事故。研究结果表明,本文提出的方法为科学选择顶驱或转盘转速及电机功率,合理匹配钻头和螺杆钻具等方面提供了理论指导。     

套铣管技术在水文钻具事故处理中的应用

在峰峰集团梧桐庄煤矿地面注浆孔施工时,因在扫孔过程中操作不当,使粗径钻铤脱扣跑钻,造成脱扣钻铤被卡事故。事故发生后,虽然对钻铤脱扣事故钻具采取了相应的措施进行处理,但均未成功。后引用了石油专用套铣管技术进行事故的处理,取得了非常理想的效果。介绍了事故处理难点及套铣管处理技术措施。     

强突煤层底板穿层钻孔高效成孔技术

底板穿层钻孔施工安全、应用范围广泛,已成为我国煤矿突出煤层瓦斯治理的有效方法之一,但在实施中,由于受到配套设备及工艺的因素制约,很难达到快速、高效的成孔要求。而底板穿层多列钻孔成孔技术借助于新型的多自由度、快速对孔调角钻机及工艺,具有消突、卸压效果好、钻进效率高等优势,采用该技术在淮北芦岭煤矿Ⅱ 883运输巷对8号、9号强突煤层消突,瓦斯压力大于4 MPa,共施工5组60个钻孔,钻进效率提高1.3倍,瓦斯抽采纯流量提高30%,瓦斯抽采浓度超过95%。     

Enhancement of long hole drilling efficiency with drilling units with replaceable core tubes

The article presents a procedure to calculate fluid pressure losses in hole drilling with units equipped with replaceable core tubes and using non-Newtonian mud fluids. It is found that main hydraulic loss takes place when mud fluid flows in clearing between a drill string and drill hole walls. Numerical modeling has shown that it is possible to reduce hydraulic pressure loss by 76.5–89.0% by increasing drill string diameter by 2 mm. Based on the analytical research results, diamond drill bits and underreamers with the outer diameters of 78.0 and 78.4 mm, respectively, are manufactured for drilling operations in Talnakh ore field.     

可退式捞矛在重庆鱼泉锰矿ZK1010号孔孔内事故处理中的应用

重庆市秀山县鱼泉锰矿深部勘查ZK1010钻孔,钻进过程中常出现断杆事故,用常规公锥打捞,起钻中途常出现跑钻事故,使事故复杂化。最后采用可退式捞矛多次成功地处理了钻杆折断事故。结合该工程实例,介绍了可退式捞矛的工作原理及优点。     

套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用探讨

我国的地质条件和煤层特征差异大,复杂地层中构造煤发育,瓦斯含量高,地应力大,煤层破碎松软,易发生塑性流变。采用套管钻进技术替代传统的常规钻杆进行钻孔瓦斯抽采,可提高工作效率,防止卡钻、塌孔等事故的发生,提高瓦斯抽采的效率,并可以不起钻取出钻头等孔底钻具组合下筛管,解决在井下复杂地层中钻孔瓦斯抽采的难题。介绍了套管强度及孔底组合钻具结构,探讨了套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用前景。     

冰层空气反循环快速钻进方法及冰屑运移研究

空气反循环钻进技术具有钻速快、能耗低、可不提钻连续取心取样、能有效避免积雪层漏失等优点,在冰层钻探中极具应用潜力。本文针对冰层钻探技术特点,提出了双壁钻杆式、双通道高压胶管式和寄生高压胶管式等3种空气反循环冰层钻探技术,分别介绍了其工作原理及特点。基于气力输送和气体钻井基本理论,对冰屑颗粒气体介质中的悬浮速度进行了分析,建立了单颗粒冰屑悬浮、运移方程和冰屑颗粒群悬浮方程,并设计了冰屑悬浮实验台,对冰屑悬浮所需的风速进行了实验测试。理论计算值与实验实测值吻合较好,最大误差约10.91%,结果表明冰屑粒径、冰屑密度和风量是影响其悬浮和上返速度的关建因素。可用本文建立的冰屑运动方程来计算实际钻进时携带冰屑所需的风量,为后续在极地实施冰层空气反循环钻进技术提供了依据。