综合录井技术在钻井工程上的应用

随着钻井技术发展,钻井速度越来越快,保证优质、高效和安全地完成钻井任务成了勘探开发过程的关键环节.综合录井仪应用于钻井施工,可对钻井的全过程进行全方位实时监测.从分析事故原因着眼,分析综合录井预报事故原理入手,以翔实的实例论述了综合录井在发现和预报工程事故、确保钻井安全、提高钻井实效和随钻水平地质导向等4个方面的作用.为综合录井技术在钻井工程和勘探、开发上的广泛应用提供借鉴.     

空气钻井安全监测系统的研究与设计

针对空气钻井所带来的一些有别于常规钻井液钻井的新问题以及单靠传统的大型综合录井仪获取的钻井过程信息已不能满足要求的问题,设计开发了小型、配置灵活、功能开放、成本较低的空气钻井安全监测系统。现场应用表明,该系统不但能准确、快速地监测空气钻井过程中的各参数值,还可以准确地判断钻井过程出现的钻遇油层、气层、水层和井下燃爆等钻井状态,达到实时指导钻井的目的,具有较高的推广应用价值。     

钻井过程一种小型化信息监测系统的研制

针对钻井生产过程的特殊性,开发了钻井过程一种小型化信息监测系统。该系统集成了总线技术和红外气体检测技术,实现了数据采集的小型化,并开发了用于现场的信息评价和故障诊断的专家系统。利用数据远程联网技术,实现了钻井现场与基地的数据信息共享。系统不仅能够随钻监测钻井过程、录取准确齐全的钻井参数,还能够及时准确地对钻井过程进行状态判断;作为钻井现场的一个信息平台,可以实现钻井现场的信息交流,对数字化油田建设起着重要作用。     

地质录井一体化数据管理平台研究与应用

网络和计算机信息技术的发展为钻井过程中甲乙双方录井数据共享创造了条件,适应石油勘探开发甲乙双方的需要,开发研制信息一体化数据平台已成当务之急。在分析录井数据平台设计思路、结构组成、功能和应用目标的基础上,阐述了如何利用当前先进的实时数据库技术、远程传输中间件技术和二维与三维可视化技术优化设计录井数据流程和数据模型,进而建立覆盖录井业务全过程的集数据采集、处理、传输、管理与应用为一体的信息化平台。应用分析表明,通过该平台甲乙双方作业管理和地质研究人员可方便、快捷地获取录井实时动态信息,进行高效动态跟踪研究与决策,及时处理生产过程中复杂工程状况和地质问题,提高勘探开发工作效率。     

基于钻井模型与人工智能相耦合的实时智能钻井监测技术

钻井过程中钻井复杂监测对于减少事故发生、降低钻井成本意义重大。在实际钻井过程中,钻井复杂的分析和判断主要靠人工完成,难以保证预警效率。为此,将动态钻井物理模型与人工智能、数据挖掘算法相结合,提出基于实时录井数据的实时钻井监测及事故预警技术。该技术以钻井施工过程中的综合录井数据作为输入,利用模型算法来实时准确呈现钻井过程中的井下工况条件,预测即将发生的复杂风险。从实时井眼清洁及水力学监测、实时卡钻预测、实时井涌监测3个方面对实时钻井监测及预警技术进行了详细分析。该技术可以实时准确模拟井下工况条件,识别并降低钻井事故发生概率,帮助钻井工程师提早发现问题,减少钻井事故的发生,并减少对自然环境以及人员安全的影响,为现场施工提供辅助决策,降低非有效生产时间。     

随钻地质动态分析技术在录井中的应用

将勘探决策系统与实时录井数据结合起来应用,开展随钻地质动态分析和评价,是近年各油田力争实现的目标。对胜利油田开发的勘探决策支持系统及录井信息远传系统的工作原理和流程、特点等进行了分析,并通过实例介绍了其应用效果,证实此技术在及时发现油气显示,提高录井剖面符合率和准确卡取钻井取心、潜山界面、完钻层位等关键环节上作用明显,有利于进一步提高录井质量,提高勘探效率。     

钻进参数实时监测与故障诊断技术

利用传感器采集的钻井数据,综合录井仪对钻井钻进过程进行实时监测与简单分析,对异常波动数据进行实时监测,异常数据超出限制范围时,通过报警装置发出报警。实践证明,综合录井仪具有对钻井事故的预测作用,综合录井仪通过详细监测各种钻井数据在一定程度上减少或避免了事故的发生。具有信息模式识别能力和自学习能力的人工神经网络把取自多传感器的信号作为输入信号,经过理论分析、事故记录、模拟实验和学习训练处理后,用较少的时间做出决策,保证实时诊断事故,及时排除故障并给出故障发展趋势及处理决策,实现了对钻井故障的实时诊断,综合录井仪和钻井神经网络故障智能诊断系统的结合保证了钻井工程的安全。监测、诊断、调节控制功能的集成是实现全自动化钻井的发展方向。     

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。     

基于随钻测井资料的地层压力监测系统

提出了一种基于随钻测井资料的地层压力监测方法,能在钻井过程中利用随钻测井资料实时监测地层孔隙压力。首先,以WITS数据格式和TCP传输方式为基础开发了随钻测井数据实时采集程序,实现了随钻测井数据的实时采集;其次,根据邻近地区的已钻井资料建立初始压力监测模型,然后利用实时采集的随钻测井数据对目标井进行压力监测;最后,利用钻井过程中获取的地层压力信息(实测压力、钻井液密度等)对初始模型和压力计算结果进行校正,进而获取较为准确的地层压力监测结果。在理论研究的基础上开发了一套随钻地层压力监测系统软件,介绍了其主要功能模块。该监测系统在南海莺琼盆地进行现场应用,结果表明,系统能够准确监测地层压力,运行稳定、操作方便、监测精度较高,可以满足工程需要。     

综合录井监测技术在ND1井的应用

综合录井对钻井安全监测、提速提效起到了重要的作用。本文结合ND1井钻井工程实例,重点阐述了综合录井监测技术在施工钻井过程中随钻实时监测的参数数据变化情况,总结了不同事故类型的判断经验。该技术在钻井作业过程中实时监测井下复杂情况,为华北地区油气田勘探开发做出了巨大贡献。     

精细压力预测技术研究

异常高压的存在不利于钻井施工安全、人身安全及财产保障,进而关系到油气勘探进程,但同时其存在有可能使得深层储层保持较高孔隙度,有利于油气的运移聚集。因此,准确的钻前压力预测结果对于发现油气藏、保障钻井安全、保护油气层具有十分重要的意义。常规方法预测异常高压多采用地震层速度或已钻井测井曲线进行分析,仅用地震层速度导致纵向分辨率不足,而仅用已钻井测井曲线无法兼顾横向压力预测的要求。此文针对常规压力预测中存在的不足,以已钻井压力测试数据为质量控制条件,以精细构造层位为框架,利用地震数据、层速度和已钻井测井数据进行约束反演,在多参数约束下依据已钻井压力计算参数和地质信息将反演得到的速度体转换为压力体。该方法已成功应用于实际生产。经B1井钻后实测压力数据结果的比较,吻合较好。     

CQ-IGS水平井一体化地质导向技术——以在长宁—威远国家级页岩气示范区的应用为例

地质导向技术是页岩气水平井钻进的核心技术之一,但是仅根据单一随钻测量参数的常规地质导向方法已无法满足页岩气快速商业化开发的需要。为了精准控制水平井轨迹,采用三维地震数据体高分辨率处理技术,结合自主研发的水平井一体化地质导向软件平台,建立精细三维地质导向模型,通过该软件平台对三维地震、随钻测井、综合录井一体化处理解释,应用岩屑识别和成分分析技术,实现了对水平井轨迹的精确控制,形成了水平井一体化地质导向技术。2011—2018年在四川盆地长宁—威远国家级页岩气示范区187口井的应用结果表明,采用该技术后每口水平井水平段钻进时间从原来的35 d缩短为2018年的25 d;平均单井靶体钻遇率达到96.7%,最优地质甜点的平均单井钻遇率由2014年的35.3%提高到2018年的91.0%;威远页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井11.5×10⁴m³提高到15.5×10⁴m³;长宁页岩气区块单井测试日产量从原来平均每口井14.0×10⁴m³提高到18.5×10     

川西地区德阳1井气层段的控压钻井现场试验

四川盆地川西地区自侏罗系蓬莱镇组到三叠系须家河组碎屑岩地层压力系统复杂,流体性质也很难准确预报。为减少同一井段气层钻进的喷漏复杂风险,在川西地区的德阳1井须家河组气层段开展了控压钻井现场应用试验：通过随钻环空压力监测、地面自动节流调整回压及压力补偿等手段,实现了钻进各个工况的井筒环空压力的闭环实时监测与精确控制;应用先进的“微流量控制系统”及时对气层监测和控制溢流,气层中钻进用微流量控制系统发现溢流比录井提前了21 min;通过控压钻井系统自动增加井口回压来平衡地层压力,实现了钻进各个工况的井底恒压。该系统的成功应用为复杂地层钻进积累了经验。     

高温高压人工井壁循环系统的研制

由于常规评价井壁稳定性的试验方法不能有效模拟现场动态条件下的井壁变化情况，根据水力学、渗流力学以及声波测井原理研制了高温高压人工井壁循环系统。该系统将压制的人工井壁放置于井筒中，然后在模拟现场高温高压及流速的条件下用测试钻井液在人工井壁内进行循环，再通过声波测量一信号采集的方法实时观测井径的变化情况。介绍了该系统的结构、工作原理及技术关键，并进行了不同流体对井壁稳定性的影响试验。试验结果表明，该系统重复性好，性能稳定，结构简单，操作方便，且采用超声波测井手段，为综合评价钻井液、完井液对井眼扩径、缩径以及垮塌程度的影响提供了新的综合测试手段。     

应用综合录井技术监测泥岩段井壁稳定性探讨

在钻探泥岩井段过程中,往往会因泥岩吸水膨胀而造成井径缩小或泥岩裂解,导致井壁失稳,引发卡钻等工程事故。由于不能利用综合录井所采集的泵压、钻井液流量、出入口密度、出入口温度、钻井液池体积等参数提前判断井壁稳定情况,且独立的某个参数很难准确、客观地反映钻井状态,多录井参数的综合应用成为必然。通过采集现场录井、随钻或测井参数,应用GW-MLE综合录井仪后台软件进行环空水力学和地层压力实时计算分析,并综合分析气测、地质等多种参数可以判断井壁稳定情况,进而实现对泥岩段井壁稳定性的监测。现场钻井事故实时监测数据验证了上述方法的可行性,表明应用综合录井技术能在工程事故发生前向建设方及时提示井壁稳定性异常显示,以便及时采取措施保障钻井施工安全,从而达到提高勘探开发整体效益的目的。     

水平井综合录井地质导向系统及应用

通过理论研究与现场实践相结合,自主开发了水平井综合录井地质导向应用分析系统,该系统安装在综合录井仪上,利用综合录井资料结合MWD快速分析评价正钻井的实际情况。系统集地质导向、几何导向、井眼轨迹设计及控制、邻井防碰扫描等功能为一体,降低了因地质目标不确定而带来的钻探风险,降低了生产成本,为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开采提供了技术支撑,有效控制了井眼轨迹在油层中钻进。现场应用表明,水平井综合录井地质导向分析系统具有广泛的研究价值和广阔的开发前景。