高温高压条件下钻井液当量静态密度预测模型

高温高压井中,钻井液密度受温度和压力的影响较大,如果按照钻井液地面物性参数来计算井底静压则会产生较大误差,在孔隙压力与破裂压力差值很小的井中,可能会产生井涌、井喷或井漏等井下复杂情况或事故.从井筒温度场的数值模拟入手,首先建立了钻井液循环期间井筒的温度分布模型,然后通过高温高压钻井液密度试验,分析了钻井液的高温高压密度特性,并在试验的基础上建立了高温高压钻井液密度预测模型,在此基础上,用迭代数值计算方法建立了钻井液循环期间当量静态密度预测模型.该模型将循环期间的井筒温度场模型与高温高压钻井液密度预测模型结合起来,计算出的钻井液当量静态密度较为准确.该模型为控压钻井技术提供了理论依据,对于合理控制井下压力、预防井下复杂情况和事故的发生具有指导意义.     

计算高温高压条件下的钻井液当量循环密度

介绍了在高温高压的井眼条件下,温度和压力对钻井液当量循环密度的影响以及由此对井底压力影响的研究结果.高温会使井眼中的流体发生膨胀,而在深井中的高压则会压缩流体.如果没有考虑到这两种相反作用的影响,就会在计算井底压力时出现较大误差.温度和压力还会影响钻井液的流变性能.开发出一个称为DDSimulator的模拟程序,用于模拟循环条件下的井眼.用宾汉塑性模型来表征所研究的钻井液的流变特性,其流变参数与温度和压力呈函数关系.在DDSimulator模拟程序中使用了Crank-Nicolson数值离散图来绘制井眼温度分布曲线.模拟结果显示,地温梯度越高,井底压力越低;钻杆入口温度对井底温度和压力无显著影响;循环速度越高,井底温度越低、井底压力越高.     

Research and Application of High Temperature and Ultrahigh Density Drilling Fluid in Deep Wells

Drilling fluid with the high density has been successfully used in many kinds of special formations such as gypsum salt bed, salt aquifer, or compound salt formation. Some problems with this kind of the fluid, however, still have to be considered, for example the high temperature resistance in some complicated deep wells, rheological properties control, and the influence of solid content to rheological properties. The authors introduce, based on the research about some important elements such as rheological properties and the quality of sedimentation stability, a drilling fluid with the high density of 2.45 g/cm³ that has good rheological properties, excellent qualities of sedimentation stability, low water loss, well antisloughing, and small lubrication coefficient, and which can be perfectly used in the deep slim-hole well with the high pressure salt aquifer. In addition, this drilling fluid system with the density of 2.45 g/cm³, no matter in the laboratory test or in the field case (No. 3 well of Jeddah), both performs excellently and controls well the salt crystallization, reducing the rate of the crystallization and preventing sticking, jets blocking, or torque increasing. Finally, with the successful application, this drilling fluid can be regarded as a good example for other deep wells or ultradeep wells with the complicated formation in Fergana Valley, Uzbekistan.     

高温深井钻井液当量循环密度预测模型

在高温深井中,钻井液密度、流变性受压力和温度的影响较大,如果按照钻井液地面物性参数来计算当量循环密度,则会产生很大误差,在孔隙压力与破裂压力差值很小的井中,可能会产生井涌、井喷或井漏等后果.从钻井循环期间井筒温度场模型入手,建立了高温高压钻井液密度、当量静态密度、流变参数以及当量循环密度预测模型.经实验验证,所建立的高温高压钻井液密度、流变参数模型的预测值与实测值一致,相关系数都在0.99以上,使用当量循环密度模型比用常规方法计算结果更为准确.该模型为压力管理钻井技术提供了理论依据,对于合理控制井下压力,预防复杂和事故的发生具有指导意义.     

深水浅部水合物储层水平井井筒温度计算模型

利用水平井开发水合物储层具有动用范围大,产气速率高,经济效益高的特点,但由于井下温度的变化,水合物易在钻井时发生分解,诱发井壁失稳。基于南海神狐海域储层和钻井基本参数,研究了水平井钻井过程中井筒热量传递过程,构建了泥浆循环过程中井筒温度剖面计算模型,研究了地面泥浆排量、密度、初始温度、水平位移等参数对井筒温度场的影响规律。研究发现:泥浆注入排量是影响井筒温度剖面的主要因素,而泥浆密度则是次要因素;水平位移越大,井筒内泥浆与地层的热传导越充分。该研究成果可为南海神狐海域水合物储层水平井试采时泥浆参数和井身结构设计提供参考依据。     

留西地区深水平井高密度防塌钻井液技术

留西地区地层结构复杂，在钻井施工过程中井塌现象严重，特别是钻井液密度高、水平段埋藏较深，对水平井钻井液技术提出了很高的要求。通过室内实验，确定采用聚磺硅氟高密度防塌钻井液。该钻井液具有流变性好、携岩能力强、泥饼质量好、润滑性好、封堵效果好等特点，解决了井壁严重失稳、高密度钻井液润滑防卡、岩屑携带等一系列技术难题，满足了华北油田冀中地区水平井施工的要求。     

深水高温高压井钻井液当量循环密度预测模型及应用

深水高温高压井具有井筒温度场变化复杂、钻井液物性变化大等特点,导致钻井液当量循环密度(ECD)难以准确预测。为此,根据南海某研究区深水高温高压井钻井资料,通过PVT测量仪和旋转黏度计研究了深水水基钻井液当量静态密度、流变参数与温度、压力之间的响应特征,并根据实验数据拟合经验模型参数,同时考虑温度和压力对钻井液物性参数的影响、海底增压对井筒流场与温度场的影响,对深水高温高压井ECD计算模型进行完善。研究表明:高温高压环境对水基钻井液物性有较大影响,海底增压泵排量越高,井筒内ECD越高。利用模型对南海ST362-1d井进行实例计算,ECD模型预测值与实测值平均误差仅为0.249%。该研究结果对深水高温高压井水力参数优化设计及井筒压力控制具有一定的参考价值。     

高温深井复杂岩性气藏压裂技术

冀东油田五号构造沙河街组属于复杂岩性气藏,岩性主要以玄武岩、火山碎屑岩为主,埋深4781.6~5200 m,储层温度170~180℃,物性差（0.04~0.4 mD）,前期采用φ139.7 mm套管压裂,排量2 m3/min时,压力70 MPa,停泵压力61 MPa,导致施工失败。通过对该气田火山岩岩心全岩、X射线衍射分析、酸溶、地应力及天然裂缝识别实验,认为天然裂缝发育且裂缝充填物多为酸溶矿物,提出了前置酸压+压裂改造工艺。从耐170℃高温有机硼低残渣瓜胶压裂液、稠化酸、优化射孔方式,提高地面设备承压、自降解降滤失剂封堵天然裂缝等综合处理措施出发,实现了适合南堡五号构造裂缝性火山岩深井压裂的顺利实施,并对前期失败井再施工,排量为5 m3/min时,最高压力为74 MPa,共加砂60 m3,顺利完成了施工。该技术在该区块现场实施3口井,单井最高加砂量125 m3,最高套压85 MPa,NP5-A井压后φ6.35 mm油嘴放喷,日产气量为10.7×104 m3。      

深井、超深井高温高压井下工具研究

针对井下工具和工艺管柱在深井超深井中高温、高压等特殊环境下各种生产措施的运用，并对井下工具和工艺管柱在各种特殊生产措施中提出的一些特殊要求展开专项研究。主要从压裂酸化、分层注水、机械卡堵水等方面对井下工具和工艺管柱进行研究，并对江汉油田分公司采油工艺研究院所在深井、超深井高温高压井下工具进行了论述和介绍，有利于指导油气田的现场施工，具有一定的实际意义。     

深井抗高温泡沫钻井液技术研究与现场试验

常规泡沫钻井液在深部地层高温条件下存在稳定性差、抗压能力弱以及携岩能力差等问题,同时在钻遇油层时容易消泡,为解决该问题,研究了深井抗高温泡沫钻井液。通过研制关键处理剂FPTO-1（发泡剂）、WPTO-1（稳泡剂）和YZTO-1（页岩抑制剂）,并对其加量进行优选,形成了6组深井抗高温泡沫钻井液配方;通过室内性能试验,从抗高温、抗原油污染、抑制性和抗高压性能方面综合评价,优选了钻井液配方。室内试验表明,深井抗高温泡沫钻井液可抗温150℃、抗油30%、抗压28 MPa。该钻井液在哈深2井三开3 837.00~5 173.50 m井段进行了现场试验,结果显示,在温度达到137℃时该钻井液性能依然稳定,并具有良好的携岩能力。研究结果表明,深井抗高温泡沫钻井液突破了常规泡沫钻井液应用井深的极限,且综合性能优良,具有现场应用价值。      

深井高温岩石破岩机理及生热分析

为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的切削力、破岩过程和切削温度场进行深入分析.分析结果表明:花岗岩和砂岩均存在使自身力学特性发生较...