利用岩屑测量泥页岩物理化学参数

泥页岩渗透率和膜效率是泥页岩井壁稳定力学化学耦合分析中极其重要的参数。对岩屑测量泥页岩渗透率和膜效率的方法进行了试验研究,研制了岩屑测量泥页岩渗透率和膜效率的仪器,给出了计算泥页岩渗透率和膜效率的新方法。利用研制的仪器和给出的计算方法进行了岩屑渗透率和膜效率的试验测量,并与岩心测量结果进行了对比分析。通过对比分析得知,利用岩屑测量泥页岩的渗透率和膜效率是可行的,所测得的泥页岩的渗透率和膜效率是可靠的,而且利用岩屑测量泥页岩渗透率和膜效率具有方便、快捷、准确的特点,适合于现场应用。      

页岩强度、地层压力及泥浆参数的测定

据R.P.Steiger等的专利说明书(US 5205164(1993年4月))称:开发了确定稳定井眼的钻井液密度的方法。从井眼取得页岩岩屑并测量它们的特性指数,其中包括表面面积。计算了井眼周围的平均有效应力(利用原地应力中的地静上覆岩层压力、地层孔隙压力及井眼周围的总应力)。利用表面面积、平均有效应力和页岩强度间的关系式求出了原地页岩强度。利用页岩强度确定了钻井液密度。论述了确定低渗透性岩石的页岩     

国内外水平井井眼清洁监测技术现状及发展建议

实时监测井眼清洁状况,对保证水平井安全及高效钻进至关重要。目前成熟的井眼清洁监测技术被国外公司掌控,制约了我国水平井钻井技术的发展,故加快国内井眼清洁监测技术的研究势在必行。鉴于此,在进行大量文献及资料调研的基础上,首先介绍了国内外现有井眼清洁监测技术的原理及特点,包括ECD监测摩阻、扭矩及钩载监测、返出岩屑体积监测、气体钻井监测、岩屑形状及PSD等其他监测技术;其次从模型、软件、装置及新技术4个方面对比分析了国内外井眼清洁监测技术;最后针对该技术的发展方向给出建议:对现有的岩屑运移规律模型进行修正与优化,提高模型与实际情况的符合程度与计算精度;进行井眼清洁分析软件的编制与优化,使其具有适用范围广和准确度高等特点;进行岩屑返出测量装置的研制与改进,提高返出岩屑称量与井下岩屑残余量计算的准确度;加快利用成像仪和光谱仪测量返出岩屑粒径分布及形态、利用冲击力传感器测量返出岩屑体积等新技术的研究。     

利用岩石声发射Kaiser效应求取地应力

在油气勘探开发中地应力是重要的基础数据,测量地应力的方法较多,利用岩石声发射Kaiser效应求取地应力是其中的方法之一。该方法具有简单、直观等优越性。针对准噶尔盆地勘探开发中存在的问题进行研究,首先介绍了利用岩石声发射Kaiser效应测试地应力的基本原理及实验方法,根据弹性力学理论给出了岩石测点处地应力方程;然后应用该方法求取了准噶尔盆地中部区块2口井的地应力大小,并与测井资料处理结果进行了对比,处理结果较为一致。说明利用声发射Kaiser效应确定地应力是一项准确可靠的室内测试方法,分析结果也为该区块的钻井工程设计与施工提供了基础数据。     

地应力信息在改善油田井网布局中的应用

利用有限的地应力方向测量数据进行外推，可以估计无测量数据地区的地应力方向，或勾绘地应力轨迹线，从而得到一个油田的总体地应力方向。所得结果可为制定油田开发部署方案提供依据，也可用不于预测原生裂缝发育方位，利用地层倾角测井资料得出的钻孔崩落程度，可以当地水平差应力的相对大小。估计了岩石中由于水平差应力的存在引起的渗透率各向异性的程度，再用改进的裘布衣公式估算出注水井周围的平面流体等势线分布，可作为井网     

新型岩屑/掉块实时感测技术研究

为了预防和减缓井壁不稳定和卡钻等钻井事故,对岩屑/掉块的监测极为有益。钻井岩屑/掉块的传统监测方法是人工操作,缺点诸多。为了实现钻井岩屑/掉块的自动化监测,德克萨斯大学的研究人员利用最新的3D视觉技术,开发了新型岩屑/掉块实时感测系统,并利用设计的实体测试平台进行了室内试验。规则目标测试验证了新型岩屑/掉块感测系统的体积测量精度,真实岩屑测试获得了孔隙空间校正试验阈值。介绍了计算机视觉技术、新型岩屑/掉块实时感测系统设计和室内试验,并提出了相关建议。     

基于压差法的水平井岩屑床轴向运移规律研究

为了明确长水平段水平井旋转钻进工况下水平段岩屑床的轴向运移规律,开展了基于压差法的水平井岩屑运移试验。利用设置在井筒轴向不同位置的多个压差传感器,测量井筒的瞬时压降,用来表征岩屑床在井筒中的轴向分布,并据此计算了岩屑床运移速度,分析了流体密度、排量、转速对岩屑床运移速度和压降的影响规律。结果表明：该方法能够表征岩屑床运移特征,精细刻画了岩屑床在井筒轴向位置的分布;岩屑床运移速度与流体密度、排量和转速呈正相关关系;排量增大,可显著提高岩屑床运移速度,但压降迅速增大限制了加快清岩的最大排量;转速增大,能够提高岩屑床运移速度,且对井筒压降基本没有影响。研究结果明确了水平井岩屑床的轴向运移规律,为井下岩屑床轴向分布测量提供了理论基础,并有助于规避井筒压力复杂和卡钻等风险。     

水平井岩屑体积平衡计算方法研究与应用

水平井的水平段由于岩屑重力效应及钻具偏心严重,产生的岩屑或掉块极易滞留环空,导致井眼清洁不良和井壁失稳问题,严重影响井下安全。为了实现水平井施工现场井眼清洁定量化监测与分析,设计了一种井场岩屑流量测量装置,研究水平井岩屑体积平衡计算方法,建立水平井岩屑体积平衡分析流程,实现水平井钻进过程岩屑体积随钻跟踪。现场应用表明,利用水平井岩屑体积平衡计算方法可以帮助定量评价井眼清洁异常情况,通过施工优化,提高井眼清洁程度,降低卡钻风险。     

利用套管变形量进行地应力反演

地应力是石油工程设计与施工所需要的重要参数之一。通常获取地应力大小的方式是通过水压致裂法直接测量、室内试验以及测井资料计算得到,但水压致裂法和室内试验法获取地应力的成本较高,根据测井资料计算地应力需要根据经验校正。而油田具有丰富的套管变形资料,因此,可以利用套管变形量进行反演获取地应力。利用已知的套管变形量作为基础条件,构造符合套管在井下的边界椭圆应力模式,选择测点计算最大变形量与测量最大变形量差值的平方为目标优化函数,采用合理的优化技术对位移进行反分析来获取最大和最小地应力。利用该方法对新疆某油田的A井进行了分析,结果表明,采用该方法能快速有效地计算出套管变形条件下的实际非均匀载荷大小,且计算结果与利用测井资料计算出的结果相差不大,可为合理设计套管柱、减少套管损坏提供依据,为油田获取地应力提供一种新的途径。      

便携式岩屑声波录井系统研制与测试

为了在钻井过程中实时测量所钻地层的声波速度,在研究岩屑声波录井方法的基础上,研制了高精度的便携式岩屑声波录井系统。设计岩屑声波录井系统时,采用了具有脉冲发生器和示波器功能的一体化电路,并研制了能够快速读取、存储波形数据的软件示波器;采用了超声波透射法,通过超声波探头发射1 MHz频率的超声波,测量声波穿过岩屑样品的纵波速度和横波速度。对该系统进行了实验室比对和实钻井偶极子声波测井比对测试,结果表明,声波速度测量精度大于98.0%、岩屑声波和电缆声波数据一致性大于80.0%。利用该系统不仅可以随钻监测地层异常压力,还可以实时评价岩石的脆性、可压性、可钻性和井壁稳定性。      

利用测井资料计算新疆迪那气田地应力

在新疆迪那气田,根据对地应力分布规律和影响它的诸多因素的分析,引用前人的研究成果,充分利用测井信息,计算了岩石的力学参数、岩石固有强度参数,确定了地应力计算模式中的各参数。测井分析地应力不仅可以方便、迅速得到沿深度连续分布的地应力剖面,而且节约了昂贵的地应力测试费用,具有明显的经济意义和实用价值。同时,利用井壁崩落法、钻井诱导缝法和DSI 快横波方位法确定了新疆迪那气田目的层的水平主应力方向。     

能量法岩石可钻性测定系统的设计

能量法岩石可钻性测定系统是通过采集钻井井口岩屑并利用微机来测定岩石的可钻性。这种系统采用机电一体化技术，可实现加载、采样、控制、计算及打印输出的全自动操作。用能量法测试岩石的可钻性指标Ｋｎ和用微钻头测试岩石的可钻性指标Ｋｄ为同一数量级，最大误差小于１０％，表明能量法岩石可钻性测定系统具有设计合理、技术先进、测控计算准确、工作可靠、操作简单、携带方便等优点，可直接配给钻井队使用。     

岩屑泊松比实验测定仪

针对目前地层泊松比测定方法的局限 ,提出了利用上返岩屑压实测定地层泊松比的设想 ,并研制出岩屑泊松比实验测定仪。某油田已有的压实岩屑泊松比与实际声波测井资料计算泊松比对比发现 ,运用岩屑泊松比实验测定仪所得的实验结果与原始地层的泊松比有很好的一致性(两者的误差在± 5 %之间 )。利用该测定仪 ,可实现对钻井过程中上返岩屑的连续快速测定 ,大大降低工程取心所增加的钻井成本 ,还可为钻井施工在第一时间提供相关的地层信息     

开展地应力岩石Kaiser效应测试技术改造低渗透储层

地应力状态不仅影响和控制着压裂形成的支撑裂缝,而且与施工的排量和压力等有密切关系。文中从地应力与压裂施工设计的关系和地应力测量研究方法入手,分析用单轴压机和三轴压机对岩石Kaiser效应的试验方法,评价为：三轴压机装置既能研究岩石的声发射特征,又能对其应力－应变关系进行研究。对引进的MTS多功能岩石力学仪的结构和技术难点进行分析。提出开展地应力测试技术研究能对四川低渗透油气藏改造有积极的作用。     

利用测井资料求取地应力及压裂控制研究

通过常规测井资料求取岩石力学参数的方法研究、地应力的现场求取方法研究、地层孔隙压力的计算和地层破裂压力的计算方法研究，为现场进行压裂施工提供依据。在方法研究的基础上，自主开发了利用常规测井资料求取地应力剖面和压裂控制的解释平台，对实际测井资料进行处理解释，取得了满意的效果。     

深井岩盐层套管外载的三维有限元分析

深埋于地下的岩盐在一定地应力和温度作用下发生蠕变,对井中的套管产生随时间而变化的外载,致使套管变形甚至挤毁,为此,针对塔里木油田羊塔地区岩盐层的温度、应力状态及其蠕变特性,建立了岩盐层、水泥环和套管耦合的三维有限元力学模型,研究了地应力状态及其大小、井内液体支撑压力对岩盐层套管受力的影响规律。研究表明,非均匀地应力作用下,盐岩蠕变产生的套管外载是非均匀的,在最小地应力方向的套管外载最大,此时若按上覆地层压力计算套管外挤载荷局限性较大。应用新模型对深井、超深井封固岩盐层的?250.83 mm套管、?177.8 mm套管和?206.38 mm 3种技术套管的强度进行了分析,计算结果与该油田技术套管挤毁的情况吻合,可见新建模型是合理的,可为深井岩盐层套管强度设计提供理论依据。     

牙轮钻头的岩屑破碎机理及可钻性的分形法

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出快捷、精确的判断。利用分形几何理论,研究了钻井过程中牙轮钻头的破岩机理以及岩屑的等破碎概率问题;依据Bond裂纹学说,提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法,并建立了岩石可钻性极值和岩屑分形维数的关系模型。室内实验表明:微钻头岩石可钻性级值与破碎岩屑分形维数存在明显的相关性,由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场检验,分形法确定岩石可钻性级值具有较高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度,可以用分形维数衡量岩石可钻性大小。     

屋脊齿破岩生成岩屑特性研究

为了更加深入研究屋脊齿破岩机理,完善屋脊齿在生成岩屑方面的相关理论,采用试验与数值模拟相结合的方法,从屋脊齿破岩机理的角度,研究岩屑生成过程、切削参数(切削深度、后倾角)对岩屑质量分数的影响和岩屑粒径分布的规律。研究结果表明:屋脊齿破岩生成岩屑可分为屋脊齿楞脊结构接触岩石、楞脊结构吃入岩石内部造成预破碎、屋脊齿2个斜面及齿刃轮廓剪切岩石3个阶段,并且随着屋脊齿对岩石的周期性破坏,岩石内部裂纹扩展到岩石表面形成岩屑; 切削深度与岩屑粒径、大块岩屑质量分数占比呈正相关; 后倾角存在最优解,且最优解与由机械比功和屋脊齿侵入能力共同决定; 粒径分布符合Rosin-Rammler分布函数,且切削参数的变化不影响岩屑粒径分布规律,其相关系数均大于0.95。研究成果是对屋脊齿破岩机理的完善,为今后脊形金刚石钻头的优化设计提供理论参考。     

分层地应力描述及其在胜利油田的应用

以侧向约束应力状态作为地应力的参考应力状态，利用常规测井资料对岩石力学参数进行分析处理，采用葛氏地层应力经验关系式，建立地应力的计算模型。滨670井、滨660-665区块进行了单井分层地应力及地层岩石力学参数分析计算，用于滨670井限流压裂设计以及滨660-665区块极限注水压力的确定，取得了理想的效果。     

重磁联合反演及重磁与MT综合解释巴彦浩特盆地火成岩

采集了巴彦浩特盆地火成岩及其它岩类露头、岩心、岩屑标本，并测定和分析了它们的物性特征；利用联合反演技术对地面高精度磁测资料和重力资料进行了反演解释；并对大地电磁测深资料与重磁资料进行了综合解释。得出了火成岩分布范围，为部署参数井提供了重要依据。钻探结果证实了地球物理综合解释的正确性。