密闭系统岩屑取样装置现场试验研究

在含硫地层进行钻井过程中,循环返出的钻井液可能含有硫化氢等有害物质,必须采用密闭系统对钻井液进行处理后才能进行欠平衡钻井作业。在使用密闭系统进行钻井作业过程中,现有的常规开放式岩屑录井取样方式和装置将不能满足密闭系统运行的安全性和可靠性要求。为了在密闭系统中能够安全、方便且及时的获取地层岩屑样品,以满足录井需要,研制了密闭系统取样装置。在完成装置样机的试制和室内试验后,进行了现场 试验,试验结果表明,该装置结构设计合理,系统运行安全平稳,采集的岩屑品质较好,能够满足现场岩屑录井要求。该装置的研制填补了国内空白,为密闭循环系统配套的进一步研制和推广提供了可靠的装备支撑。     

密闭式钻井液地面分离系统技术发展现状分析

密闭式钻井液循环分离系统(密闭系统)是在含硫地层实施欠平衡钻井作业所必配的装备,目前国内还无该类系统.文章介绍了国外使用的密闭系统配置方式和流程原理,明确了它们的应用范围和技术特点.在此基础上,阐述了国内开发密闭系统的必要性,并建议尽快对该系统的装备及工艺进行研究,以满足含硫地层欠平衡钻井工艺的需要.     

钻井液硫化氢清除装置在双探3井的试验与认识

为拓展欠平衡与控压钻井在含硫地层的应用范围,研制了钻井液密闭循环系统(密闭系统)中的核心装备—硫化氢清除装置。该装置采用真空、扰流以及温控注入适量除硫剂等技术方法对经过初级液气分离后的钻井液中仍然残留的硫化氢进行有效处理,处理后的钻井液能够直接排入固控系统、泥浆罐,最后通过泥浆泵进入井筒进行密闭循环。为验证装置的可靠性,在双探3井进行了返排液除硫试验。试验期间,装置运行稳定,流量、压力、pH值以及硫化氢浓度等数据监测实时可靠。监测液体排出口处硫化氢挥发浓度由试验前的平均值105.82mg/m~3(最高值达到126.6 mg/m~3)降低到小于7.5 mg/m~3。试验结果表明,钻井液硫化氢清除装置能够有效处理液体中的微小气泡以及溶解态硫化氢等有害物质,满足安全环保钻井的需要,为钻井液密闭循环系统的推广应用提供了技术支撑。     

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。     

Swaco欠平衡钻井包

据DrillingContractor报道,为确保持续钻井作业的安全,美国Swaco公司研制出一种欠平衡钻井包,这种钻井包系统可清除钻井液中所夹带的气体,其中包括硫化氢和腐蚀性氧,从而可减小发生井喷的潜在危险性,并由此减少倍钻时间。Swaco欠平衡钻井包能最大限度地减少气侵钻井液返回到在用系统中,可减少起下钻次数,较快地钻成较深和井径较大的深井。同时,采用这种钻井包亦可提高钻井液的循环速度和减少钻井液的费用,并且毋须加装除气系统。Swaco欠平衡钻井包由超级钻井液一气体分离器、装有碳化钨板和加长耐磨衬套的超级节流器、节流控制…     

控制气体钻井粉尘排放密闭循环分离系统的探讨

气体钻井岩屑处理的常规做法是通过液气分离器将返出的流体直接排放到土建泥浆池中,现场粉尘污染大,对周边环境带来巨大负面影响。国外一种气体钻井密闭循环分离系统,通过采用注水分离技术,有效去除返出流体中的大量粉尘颗粒,同时自动点火密闭燃烧装置的设计实现了回火控制,极大地减少了安全风险。该系统不需要土建泥浆池,减少了环境污染和作业成本。     

一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

塔中高含硫碳酸盐岩储层密闭循环安全钻井技术

塔里木盆地塔中高含硫碳酸盐岩储层钻井主要难点为:储层压力敏感、H2S含量高,导致采用常规欠平衡钻井技术风险很大,而利用密闭循环钻井技术则可以有效降低钻井风险。通过分析国外密闭循环钻井技术的工作原理、系统构成,针对塔中高含硫碳酸盐岩储层的特点,充分考虑国内现有装备水平,提出了使用气液二相分离器加密闭振动筛替代四相分离器的实用化密闭循环系统方案。在此基础上,完成了具有自主知识产权的密闭振动筛的结构设计,进行了高含硫天然气燃烧排放对大气环境的影响实验和氨洗脱硫效果实验,对实用化的密闭循环系统方案进行了充分的论证。研究表明:破解塔中高含硫碳酸盐岩储层面临的钻井难题最合适的技术就是密闭循环钻井技术;实用化的密闭循环系统是密闭循环钻井技术的关键装备。实验结果也证明了实用化的密闭循环系统方案具有很好的针对性和适用性。该成果对于高效勘探开发塔中高含硫碳酸盐岩储层有着重要的意义。     

确定欠平衡钻井候选目标的方法

欠平衡钻井并不是一个新的概念。几十年来，有些地质地层的钻井就已经用一种使井底压力低于地层压力的钻井液钻井，这样地层的流体——油、气和水在钻井过程中便能够从油藏流入井内。     

新型撇油装置在欠平衡钻井中的应用

欠平衡钻井技术有利于防止钻井液漏失，及时发现和保护油气层并提高机械钻速，在国内油田得到了广泛应用。但是，昂贵的欠平衡钻井设备是限制这一技术的障碍。撇油装置是欠平衡钻井配套装备的关键设备，其作用是将井筒循环出来的原油与钻井液分离，从而保持正常的欠平衡钻井施工。中原石油勘探局钻井管具工程处在充分调研的基础上，自行设计制造了一套适合欠平衡钻井施工的浮力撇油装置。     

用于全过程欠平衡钻井施工的井下封井器

针对常规的欠平衡钻井工艺不能解决起下钻、完井等作业过程中井底欠平衡压差的连续保持,无法实施全过程的欠平衡作业问题,研制了可用于全过程欠平衡钻井作业的井下控制工具——井下封井器。室内试验与现场应用情况表明(1)采用井下封井器实现了全过程的欠平衡钻井,显著提高了欠平衡钻井工艺水平和作业水平,起下钻过程中不需预先加入重钻井液,因此可有效地保护和发现油气层;(2)井下封井器与使用不压井强行起下钻设备相比,大大减少钻井作业时间,其适应性和使用性能更好,完全可以取代不压井强行起下钻设备。     

胜利油田高油气比地层欠平衡钻井技术

高油气比地层由于其气量较高,溢流激烈程度较高,欠平衡钻井的井控难度较大。胜利油田在渤深6区块的高油气比潜山油藏进行了十几口井的欠平衡钻井施工,通过对高油气比储层溢流特点以及施工中出现问题的分析,制定了一些有效的欠平衡钻井井控措施,并形成了一套适合高油气比储层的欠平衡钻井技术。防止油气在井底积聚,避免连续气枉的形成,是高油气比地层欠平衡钻井成功的关键;确定合理的钻井液密度,可实现无需节流控制;在地面处理系统中必须安装一个U形管,可增加液气分离器的水封高度,防止气体从液气分离器排液口间歇喷出。     

中国石化集团钻井技术现状及展望

随着勘探领域的不断扩大和剩余储量的挖潜，钻井施工存在高陡构造防斜打快、裂缝性地层井漏严重、井壁失稳坍塌、长裸眼小井眼固井、深井小井眼完井、含硫化氢井的井控及防护等难题．中国石化集团通过近几年的技术攻关研究与推广应用，深井超深井钻井、水平井钻井、欠平衡钻井、盐膏层钻井、新型钻井液、保护油气层、固井工艺等技术水平大幅度提高，钻井速度和质量不断提高。介绍了中国石化集团钻井技术的现状，分析了中国石化集团钻井面临的主要技术难点，展望了钻井技术的发展趋势，指出应整合推广应用成熟钻井技术．研究攻克钻井生产中的“瓶颈”技术，进一步开展深井超深井、防斜打快和垂直钻井、超高压喷射、地质导向、分支井复杂井钻井、完井工艺等技术研究，进行连续管钻井、套管钻井、欠平衡钻井完井、智能钻井等前瞻技术研究，以提高中国石化集团的钻井技术水平。     

欠平衡钻井技术在元坝121H井的应用

元坝121H井是一口部署于川东北巴中低缓构造带元坝区块的海相超深水平井,钻遇地层复杂,地层压力和温度高,地层流体含H2S和CO2,钻井施工难度大、周期长.尤其是陆相的千佛崖、自流井和须家河组大尺寸井段,地层岩石硬度高,研磨性强,可钻性差,机械钻速低,严重制约了开发效益和周期.为了提高钻井速度,缩短钻井周期,分别在一开、二开和三开部分井段采用了泡沫、气体和液体欠平衡钻井技术,机械钻速约是常规钻井液钻速的1.2～6.0倍,最高达9.41 m/h,提速效果显著.该井欠平衡钻井效果在提高机械钻速方面与常规钻井方式相比具有明显优势,也为该地区钻井提速和及时发现油气显示提供了宝贵经验.     

大庆宋深101井欠平衡钻井技术研究与应用

宋深101井是大庆第一口欠平衡井,与常规钻井相比,该井机械钻速明显提高,配套的欠平衡钻井地面设备在该井三开欠平衡井段进行了成功应用,创造了大庆油田开发以来钻井液密度最低条件下井壁稳定,尤其是侏罗系沙河子组泥岩井壁稳定的纪录。形成一套大庆外围深层气层的水包油欠平衡钻井液体系,取得探井侏罗系井段井径平均扩大率6％的好成绩。     

中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了水平井、欠平衡钻井、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、海洋钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国深层、海洋、非常规油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、海洋钻井成套装备和技术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

欠平衡钻井技术在南翼山E32凝析气藏中的应用

针对南翼山E32凝析气藏的地层特点,提出采用欠平衡钻井解决该地层的钻井问题,减少产层损害。论述了欠平衡钻井有关参数的确定和设计原则,并以南12井为例,对南翼山E32凝析气藏地层的欠平衡钻井设计及现场施工(包括所用设备、钻井参数、钻井液性能等)情况进行了描述,说明欠平衡钻井的技术特点和应用效果。该井的钻井实践表明,平衡钻井技术能有效保护油气层,减少了井下复杂情况的发生,有利于提高机械钻速并降低钻井成本,是凝析气藏复杂地层钻井的一项重要新技术,值得推广应用。     

乳化柴油钻井液欠平衡钻井技术在松辽盆地南部油气田的应用

依据松辽盆地南部油气田负压钻井存在的主要技术难点，通过对井眼稳定的实验分析、负压钻井的安全与井底负压值的控制设计以及负压钻进结束后压井技术的系统研究，确定了以乳化柴油钻井液作为钻进和压井的负压钻井施工方案。首次在国内安全顺利地应用低粘、低切、低密度乳化柴油钻井液体系，在探井SNl82井、评价井SN98井进行了欠平衡压力钻井施工。在SNl82井中新发现了2个天然气层；在SN98井中钻遇了多个天然气层，从2038m点着火到完钻，实现了“边喷边钻”，放喷管线口火焰最高时达8．5m左右。机械钻速比邻井高2—4倍，1只钻头相当于邻井2只钻头的进尺。此外，该乳化柴油钻井液在加入破乳剂等处理剂后可回收部分柴油，大大降低了欠平衡钻井成本。     

渗流对欠平衡钻井井壁稳定性的影响

欠平衡钻井过程中井壁稳定是保证欠平衡钻井成功的关键。在常规钻井时，井壁不稳来自力学和化学作用，而欠平衡加大了这些作用机理。在欠平衡钻井过程中，地层流体不断流入井内，井眼形成后井筒周围的应力将伴随地层流体的渗流而重新分布，进而影响井壁的稳定性。文章将由原地应力产生的应力与地层流体向井眼径向渗流产生的应力叠加而求得了欠平衡钻井井周应力的解析解，运用Mohr-Coulomb强度准则建立了欠平衡钻井坍塌压力的计算式。计算结果表明:在欠平衡钻井过程中，考虑地层流体在岩石中的渗流作用后、地层坍塌压力更大即井壁更易失稳，应用于塔中722井的井壁稳定性分析表明，理论结果与工程实际吻合，说明了模型的正确性，可进一步推广应用。     

抗硫化氢高强度冻胶阀试验研究

在新疆油田实施冻胶阀欠平衡钻井时,地层中富含的硫化氢气体会侵蚀破坏冻胶,影响冻胶阀的性能与使用寿命,针对此问题,开展了抗硫化氢高强度冻胶阀研究。在模拟井温125℃条件下,依次筛选出了主聚合物、有机交联剂、除硫剂三氧化二铁和处理剂,并对其加量进行了优选,配制了冻胶液。对该冻胶液的黏度、冻胶强度、最大可封隔压力及破胶性能等基本性能进行了评价,并利用抗硫化氢评价装置评价了硫化氢对冻胶性能的影响。评价结果显示,冻胶液黏度为50 mPa·s,抗硫化氢高强度冻胶阀在125℃下3.5 h后完全成胶,170 h内保持冻胶性能不下降,成胶24 h后每单位长度冻胶的封隔压力为0.08 MPa,能有效抵抗10000 mg/L硫化氢气体连续24 h侵入,体积分数10%的破胶剂可使冻胶60 min内完全破胶。研究表明,抗硫化氢高强度冻胶阀具有良好的抗温性、粘壁性和较高的承压强度,能够满足含硫化氢地层欠平衡钻井安全的需要。