气体钻井用岩屑-气样采集装置

在空气钻井中,钻头破碎的岩屑和地层气体随循环介质通过排放管线一同被排放到指定区域,在出口之前整个循环通道是封闭的,不能采用像钻井液钻井的方法采集岩屑和气样。为此,研制开发了适用于空气、雾化、泡沫欠平衡钻井的岩屑-气样采集装置,该装置由主体、气样采集装置和岩屑采集装置等3部分组成。当来自井内的介质流过主体管时,气样采集装置会阻挡住一部分气体岩屑混合物迫使气体沿上方流动来采集气样;岩屑采集装置会阻挡住一部分气体岩屑混合物迫使岩屑沿下方流动来采集岩屑。2003年该装置在玉门油田窿九井获得成功应用。     

气体钻井条件下工程异常监测方法

气体钻井是使用气体作为循环介质或作为循环介质一部分进行钻井的工艺技术,属于低压欠平衡钻井方式。由于工艺流程和循环介质与常规钻井存在差异,常规钻井条件下钻井异常预测技术不能完全满足气体钻井施工要求,为准确预测地层出水和防止发生井下燃爆等气体钻井特有的工程复杂状况,配套安装了温湿度传感器和红外线CO分析仪及其他相关传感器,并结合实际工作总结了气体钻井过程中地层出水、井下燃爆等工程异常的录井参数响应模式,进一步完善了工程异常监测方法,为保证气体钻井顺利施工提供了技术保障。     

计算空气-氮气钻井最小气体体积流量的新方法

目前对空气-氮气钻井最小气体体积流量的计算方法仅适用于岩屑不受碰撞作用力的理想情况下的携岩要求,而实际所需的体积流量往往高于该方法的计算结果,主要原因可能是未考虑岩屑多次碰撞、重复破碎造成的能量损耗.引入了岩屑重复破碎概念,根据井底和井口岩屑粒径的变化,确定了岩屑重复破碎能耗.并据此对Angel模型进行了修正,得到一种更加准确地确定气体钻井最小气体体积流量的新方法.利用该方法可以更加清晰、准确地描述气体钻井过程中气-固流动状态及沿程压力损失,从而更好地选择设备及节约钻井成本.     

钻井旋转导流装置的研制

开发研制钻井旋转导流装置与长庆局引进的气体钻井设备配套,为长庆油田气液欠平衡钻井井口设备填补空白,使之国产化、降低成本;解决由于陕北油气田采用先注后采的生产工艺,导致地层压力相对较高,发生井涌、井喷的问题,在打开油气藏时使用该装置减少井喷事故的发生.旋转导流装置是一个随钻防喷设备,采用综合技术,大轴径旋转高压润滑密封与冷却技术;润滑冷却自动控制系统;高压试压装置;高压运转试验台架等.完成室内试压、台架带压运转试验、测试及试验总结;完成在长庆油田召42井、双46井和双77井可循环泡沫欠平衡钻井,为钻井防喷安全起到了重要作用,获得了较大的间接经济效益.     

随钻监测技术在气体钻井中的应用

气体钻井是近年来兴起的一种实用钻井技术,具有保护油气产层、提高钻速、缩短建井周期及处理井漏事故等优点,应用范围越来越广泛。与常规钻井液钻井相比,气体钻井是单向循环,使用气体作为循环介质来携带岩屑、清洗井眼,使得现有录井监测系统还不能满足气体钻井现场参数监测需要,易出现钻具失效、井下燃爆、地层出水及井壁坍塌等复杂钻井问题,影响气体钻井的安全性。基于井下燃爆理论和监测监控系统技术,开展了随钻监测基本原理研究,形成了UBD气体监测系统及分析技术;通过在多口井气体钻井现场服务,验证了气体监测系统及分析技术的合理性和实用性,为安全顺利实施气体钻井提供了有力的技术支持。     

循环泡沫钻井工艺技术的应用

常规泡沫低压钻井工艺技术存在两个问题,一是泡沫的一次性使用.使泡沫钻井成本大大增加、同时严重污染环境;二是由于泡沫流体的可压缩性,随着地面温度、压力的变化,井下泡沫质量、密度等参数也随之变化,增加了施工参数设计计算的复杂性。为解决以上两个问题,优选了泡沫液配方,采用了循环泡沫系统装备流程,使泡沫基液可循环使用,而空气排放到大气中。根据泡沫钻井中井口注入压力、最小泡沫液流量和气体流量、泡沫液柱压力等设计参数,考虑了影响泡沫钻井作业中包含的5个方面的因素:1.将泡沫中的气体组分视为非理想气体,用Hall-Yaro-brough方法计算气体的偏差系数Z;2.由于固相碰撞和摩擦所造成的摩擦损失;3.岩屑的临界下沉速度;4.规定了井口最大泡沫质量为0.96,井底最小泡沫质量为0.55;5.根据岩屑的下沉速度确定气液排量,并规定在同一井深,泡沫流动速度应高出岩屑下沉速度10%,作为安全附加系数。对施工参数进行了系统的计算,并编制了软件程序。经现场6井次施工,均获得成功。     

本期导读

<正>连续循环钻井技术能够在接单根期间保持钻井液的连续循环,从而在整个钻进期间实现稳定的当量循环密度和不间断的钻屑排出,有效消除停开泵时引起的压力激动、岩屑沉降、气体聚集等影响,改善ECD控制,降低钻井事故发生率。目前实现连续循环钻井主要     

气体循环钻井井口气量控制技术

以气体瞬变流理论为基础 , 结合地层渗流相关理论和气体循环钻井工艺原理建立了一套气体循环钻井井口气量控制的理论模型。模型根据气体在流动过程中应遵从的基本规律 ,描述了地层渗流和井口流体的各种运动特性以及动态压力平衡关系 ,详述了气体循环钻井钻遇气层时井口气量的控制方法。通过 Mac Cormack方法求解理论模型 , 利用数值模拟方法对气体循环钻井钻遇气层过程进行了系统的模拟计算和分析,研究结果对气体循环钻井钻遇气层进行动态过程的描述对指导现场施工具有现实意义。     

阀式连续循环钻井装置的工业化应用探讨

连续循环钻井是对常规钻井钻井液循环方式的一次重大变革。介绍了阀式连续循环钻井原理和优缺点,在严格依据质量保证体系的基础上,紧密结合钻井作业实际,对连续循环短节、控制系统、接入立管管汇的过渡系统等阀式连续循环钻井装置进行了研制,并进行了7口井的现场试验,不同循环介质和不同钻井方式的连续循环钻井都获得成功,证明该装置能够适应钻井工艺各项技术要求。该装置实现不停泵保持井下连续循环进行井口钻具接卸扣作业,避免因开泵停泵造成井下压力激动,可以有效控制ECD值,保持井内压力稳定,避免和减少井下复杂情况乃至事故的发生,对提高钻井效率,降低钻井成本,提高钻井安全性,实现安全、高效、经济钻成各种复杂井起到重要作用。     

气体钻井井控安全分析与控制

气体钻井作业时,由于气体的密度远低于液体密度,因此在井底形成的气柱压力远远低于液体作为循环介质时常规钻井的井底压力,其在钻遇油气等流体时,地层的流体特别是高压油气会很快到达井口,如果在油气等流体返至地面的过程中因工艺安全措施不当、地面专用设备设施安全性能较差或井控装备的选择不满足井内流体安全返出的要求时,极易出现恶性安全事故。本文通过对气体钻井存在的风险,利用工艺危害假设分析方法,提出一系列控制措施,从技术和管理双层面进行规范,从而实现安全钻井。     

钻井岩屑清洗机设计与开发

在分析钻井岩屑清洗技术的基础上,根据现场要求设计开发了新型钻井岩屑清洗机。压力水流以喷射冲洗方式对岩屑进行淘洗,提高了岩屑清洗的质量和效率;采用超声波微滤膜净化处理装置处理废水,实现了清洗用水的循环利用。     

气体循环钻井注气量计算与影响因素分析

依据气体循环钻井的工艺特点研究了循环钻井井筒及地面压力分布,在压力分布基础上结合最小动能法深入研究了封闭循环钻井关键点的选择,并研究了不同关键点对循环钻井注气量的影响。由于循环钻井为闭环钻井,利用循环钻进压力分布计算理论、气体P-V-T(压力-体积-温度)理论、最小动能携岩标准,研究了井口压力对注气量的影响。研究成果为循环钻井提供了理论基础,对循环钻井的现场应用具有积极的指导作用。     

气体钻井井口装置冲蚀规律研究及优化配置

针对气体钻井中携岩气固两相流对井口装置中多功能四通造成的严重冲蚀问题,提出在原配置基础上加装排砂四通的井口优化配置方案。在结合气-固两相流和冲蚀理论,应用耦合运算模型对原配置下多功能四通的冲蚀情况进行仿真计算,并与实际检测的冲蚀情况吻合较好的基本上,利用该模型研究两种配置在放喷工况
下所用四通受放喷量、旁通出口压力、岩屑质量流量以及岩屑粒径大小影响的最大冲蚀速率和最大流体速度变化规律。研究表明,多功能四通和排砂四通内最大冲蚀速率都随放喷量和岩屑质量流量的增大而增大,随旁通出口压力和岩屑粒径的增大而减小;而最大流体速度都随放喷量增大而增大,随出口压力的增大而递减,受岩屑质量流量和岩屑粒径的影响基本不大。而优化后的配置相比原配置能大幅降低井口装置内的最大冲蚀速率和最大流体速度,可有效降低冲蚀风险,避免冲蚀破坏,提高井口装置整体的使用安全和工作寿命。     

精细控压钻井中环空不稳定流动时间响应分析

精细控压钻井是井底恒压控压钻井的一种类型,主要通过施加井口回压实时控制井底压力。井口回压的改变会导致钻井液循环经历稳定-不稳定-稳定的过渡,过渡期的响应时间是评价精细控压钻井的一个重要指标。较短的过渡时间可以使井底压力快速恢复平衡,从而提高控压钻井的控压精度。以回压改变后环空钻井液的不稳定流动时间为研究对象,建立了控压响应时间的计算模型。分析了气体体积分数、岩屑体积分数、环空间隙及回压大小等因素对过渡时间的影响规律,分析表明气体体积分数、岩屑体积分数的增大,控压响应时间相应增加;环空间隙、回压的增大,控压响应时间相应减小,其中气体体积分数是影响控压响应时间的主要因素,同时对比分析了弹性控压响应时间计算模型与本文模型之间的差异,得出了在浅井、勘探井的控压钻井中为计算简便而采用的刚性计算模型不仅可以满足计算精度的要求,同时也具有较强的操作性。     

高压油藏钻井过程中的压力控制

在高压油藏钻井过程中 ,为控制井底循环压力、减小风险 ,常规方法是采用过平衡压力钻井。过平衡压力钻井特别容易造成井口压力过高或钻井液密度过大。井口压力过高 ,对司钻人员及井口设备不利 ;钻井液密度过大增加了钻井成本。动态压力控制方法是针对高压油层钻井而开发的一种新技术。它是在油井内建立第二个环空 ,通过第二环空循环液体的摩擦压力损失来控制井底压力 ,它使低压头钻井和欠平衡动态钻井成为切实可行的方法。     

盐间非砂岩储气层井控技术

1井控的技术要求 1)合理的地面设备钻头穿过油气层,特别是水平穿过油气层,由泥浆与油气层的密度差作用,导致泥浆严重气侵(如果泥浆密度很高,泥浆也会气侵).当气侵泥浆循环到离地面500～600m时,气体开始膨胀,当气侵泥浆到地面时,体积增400～500倍,所以合理的油气分离器十分重要.当气体循环,接近地面时,气体膨胀必然导致环空静液压力的变化,井口必须有良好的井控装置实现节流循环.根据盐间非砂岩有些次生裂缝压力异常低的特点,可以设计欠平衡钻井.     

气体循环钻井井筒气量控制技术

通过对井筒气量控制的研究,可以提高循环钻进效率,并能有效降低设备压力控制的难度,为循环钻井施工提供合理的气量补充和排放方案,并为节点压力控制提供指导。依据封闭气体循环钻井工艺特点,开展针对循环钻井在不同注入条件下井筒压力的研究,利用压力分布研究成果,依据气体PVT理论,建立了井筒内部?环总气量计算模型,研究了在动态条件下井筒内气体质量分布。在此基础上,结合封闭气体循环地面设备控制要求,确定了井筒气量控制的合理区域。研究结果表明,随着井深的增加,单位进尺气量补充量增加,同时合理气量窗口逐渐变宽,如果井筒气量不足,井口将出现负压。     

充气欠平衡钻井技术在低压漏失井的应用

充气钻井技术是通过调节注入气量、控制井口回压,降低循环介质密度,形成欠平衡环境的新技术,这一技术能减少储层污染、避免地层漏失等钻井难题。对于裂缝发育的碳酸盐岩压力敏感及窄密度窗口储层,利用充气欠平衡钻井技术,能很好的解决钻井难题,对解决压力敏感、低压漏失钻井难题具有一定的指导意义,在TLM油田YM-X井得到了有效应用。     

应用超临界CO2进行气体循环钻井的技术构想

超临界CO2流体既有液体的高密度又有气体的低黏度和高扩散系数等特点,采用超临界CO2作为钻井液相对普通钻井液具有很大的优势。采用超临界CO2作为钻井液能够有效提高射流破岩效率,提高钻速,并且能够有效保护油气藏,减少井下事故。气体循环利用钻井技术是利用地面气体回收处理设备将从井口中返出的携岩气体进行分离和精细过滤,然后经过压缩增压循环注入井下,大大降低了钻井成本。介绍了超临界CO2的性质以及超临界CO2在钻井过程中的优势,气体循环利用钻井工艺系统的原理及流程,提出了将超临界CO2钻井与循环钻井技术相联合的技术构想。     

新型车载试压工程车研制

新型车载试压工程车是一种在现场对各种封井器、压井节流管汇等井口控制设备进行静水压力测试的工程车。该车集气动试压装置和电动试压装置为一体,能够满足清水、防冻液等试压介质在不同压力、流量的试压需要。试压装置具有手动和自动操作功能(加压、保压、卸压、超压保护等),并配有声光报警系统。