疏松砂岩储层水平井安全钻井周期数值模拟计算

在疏松砂岩油藏中钻水平井首先要解决的是井眼失稳问题。室内通过对疏松砂岩储层进行蠕变试验,得到其常温下稳态蠕变的本构方程,并验证砂岩的黏性流变是造成水平井井眼缩径的主要因素。在疏松砂岩储层水平段井眼变形分析中考虑了疏松砂岩的黏弹塑性变形,并综合地应力、钻井液密度以及流变参数对井眼缩径速率的影响,应用FLAC3D进行数值模拟计算,得出了疏松砂岩中水平井井眼随时间变化的缩径率,并据此确定了疏松砂岩储层水平井水平段钻进的安全周期。     

疏松砂岩储层水平井眼缩径变形规律数值模拟研究

针对疏松砂岩储层高孔隙度、高渗透率、弱胶结和低强度的特点，在地应力作用下容易发生大变形，在钻井过程中经常发生缩径、卡钻以及下套管遇阻甚至挤毁套管等情况。根据地层实际状况和施工条件定量评价井眼的变形缩径规律，可以科学指导钻井设计或现场施工的思路。文章提出在疏松砂岩储层水平井井眼变形分析中应考虑疏松砂岩的粘弹塑性变形，综合考虑地应力和钻井液密度对井眼变形的影响。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算，得出了疏松砂岩中水平井井眼缩径变形随时间变化的规律。研究认为：①井眼变形中应考虑渗流以及因浸泡引起砂岩强度降低等因素的影响；②研究得到的井眼缩径率与时间的关系，对于进一步研究和预测疏松砂岩的储层安全钻井周期以及水平井水平段极限长度，具有理论上的指导意义     

疏松砂岩井眼安全钻井周期研究

快速拉格朗日方法(FLAC)可以更好计算材料大变形、非线性、物理不稳定性等问题,能在疏松砂岩钻井过程中确定安全钻井周期,避免出现缩径、卡钻等事故。结合锦州20-2N油田岩心的实验数据,应用FLAC3D软件,最终得到了井眼周围的体积切应变速率分布情况以及该油田疏松砂岩储层的安全钻井周期。     

塔北隆起盐下油气藏井眼缩径研究

采用Heard非线性蠕变模型作为深井段盐岩蠕变本构方程,并建立含盐膏岩夹层的有限元模型,得到了塔里木羊塔克区块巨厚盐膏层变形及井眼缩径规律.研究表明,由于上覆岩层应力的作用,羊塔克隆起构造盐岩层翘曲段逐渐趋于平缓;在同一盐膏层井段不同井深处井眼蠕变缩径的程度明显不同,顶部和底部盐膏层井眼缩径速率最快,缩径量较大.据此,现场钻井工程师在进行盐膏层井段钻进的时候要特别注意打开盐膏层和钻出盐膏层井段时的钻井液密度控制,优选钻井方案,防止盐岩层井段发生卡钻等井下事故.     

大庆油田页岩油水平井钻井提速技术

针对大庆油田古龙区块页岩油水平井钻井过程中存在井壁易失稳、摩阻扭矩大和钻井周期长等技术难点,以大庆页岩油高效快速开发为目的,分析了该区块地层特点和钻井施工难点,优化了三开井身结构,确保页岩目的层施工安全;根据实钻经验及现有技术水平,对井眼轨道进行优化,降低施工难度;针对二开直井段缩径、三开造斜段和水平段钻井周期长等问题,进行了井壁修整工具、旋冲螺杆钻井工具、清砂接头和水力振荡器等工具研究,并进行了钻井参数优化,形成了大庆油田页岩油水平井钻井提速技术。该技术在大庆油田古龙区块3口页岩油水平井进行了现场试验,平均完钻井深4 691 m,平均机械钻速19.03 m/h,机械钻速提高53.7%,平均钻井周期35.23 d。研究与现场试验表明,大庆油田页岩油水平井钻井提速技术可为大庆油田页岩油高效开发提供技术支撑。      

胜利油田水平井钻遇"流沙层"不增斜的预防及处理

胜利油田一些区块在水平井钻井过程中经常遇到在增斜段或水平段不增斜的砂岩,即“流沙层”。由于不增斜,严重影响了井眼轨迹控制和中靶以及水平井的开发效果。从地层特性和造斜工具的选择上分析了胜利油田水平井钻遇“流沙层”不增斜的原因：砂层埋深浅且疏松;钻速过快;井眼尺寸大;造斜工具选择不当。针对这些原因,提出了在设计和选择工具时的预防措施和施工时提高造斜率的主要技术措施,以2口井为例说明了如何预防和处理钻遇“流沙层”不增斜的问题及采取措施取得的效果,最后指出措施虽然效果明显,但是增加了起下钻的次数,延长了钻井周期,建议开发可以在井下操控的专用动力钻具,以提高“流沙层”的造斜率。     

气体介质条件下盐膏层井段蠕变规律分析

盐膏层是指以盐和石膏为主要成分的地层,在钻井过程中经常遇到这类地层.盐膏层钻开后,其原始地层应力状态被破坏并进行应力二次分布,使得岩体发生蠕变变形,井眼缩径,进而造成卡钻、挤毁套管等钻井事故.从力学角度建立了井筒内为气体介质时的蠕变数学模型,并用计算机模拟分析了相关的蠕变规律.     

盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性研究

针对盐岩井段易发生蠕变缩径,引起卡钻、固井后又易发生挤毁套管等事故的现象,应用有限元方法,建立了描述盐岩层中斜井井眼蠕变缩径的空间力学模型,从岩石力学角度分析了塔里木油田羊塔克地区盐岩层钻大斜度井的井壁稳定性,论述了一定地应力状态下井斜角和方位角对井眼缩径的影响规律.该研究成果为盐层段定向井井眼轨迹设计、合理确定泥浆密度和盐岩层钻井施工提供了理论参考,已成功应用于塔里木地区钻遇盐岩层时钻井工程的设计和施工.     

Missan油田F区块水平井复杂层段钻井实践与认识

F-29H井是Missan油田F区块第一口水平井,完钻井深4 935 m,水平段长600 m。第三系Lower Fars组盐膏层含有高压盐水层、盐下碳酸盐岩裂缝发育且泥质含量高,钻井过程中井漏、溢流、垮塌和井眼缩径等事故频发。为此,在复杂层段中应用了井身结构优化、HIBDRILL高密度钻井液、井眼轨迹优化、钻井参数优化和钻具组合调整等钻井技术措施,有效解决了复杂层段的钻井难题,安全快速钻至目的层。全井钻井周期128.78 d,平均机械钻速5.74 m/h,易坍塌层段平均井径扩大率为1.27%,开创了Missan油田F区块水平井钻井先河。     

水平井造斜段盐膏层套管等效应力分析

针对盐膏层蠕变和水平井造斜段耦合作用下套管变形破坏的关键技术难题,采用ＦＬＡＣ３Ｄ有限差分软件建立了弯曲套管－水泥环－盐层三维地质模型,分析了非均匀地应力场条件下井眼曲率、钻井方位以及非均匀地应力对套管等效应力的影响。研究表明,在盐膏层钻水平井时,沿水平最小地应力方位钻进套管更安全;其他条件一定,井眼曲率越大,套管等效应力和位移越大,越容易发生屈服;随着蠕变时间的增加,套管等效应力迅速达到一最大值,最后趋于稳定,１．５年左右达到平衡;当地层受均匀地应力作用时,套管等效应力较小;当套管受非均匀地应力时,套管等效应力增加,且非均匀系数越大,套管所受的等效应力越大。该方法应用于中国西北部某油田盐膏层水平井造斜段弯曲套管损坏分析,完善了盐膏层套管设计理论,为盐膏层井筒安全提供了有力的保障。