无意外风险钻井（NDS）技术探讨

无意外风险钻井（NDS）技术可以用于识别、预防和控制井下风险，防止井下意外事故发生，有效提高钻井效率和效益。对NDS技术内o?的把握是发展和应用NDS技术之前需要解答的问题，为此介绍了NDS技术概念、工艺过程和核心技术，列举了国内外成功应用NDS技术的实例。提出了NDS技术未来发展方向应以钻井力学为基础，实时测控技术（包括测量、风险管理、预测和控制等技术）以及3D可视化技术为手段，最终形成集风险分析、数据采集、传输与实时解释、井下监测和控制为一体的高度集成化、信息化、智能化和自动化的钻井技术平台。为国内逐步实现具有中国特色的NDS钻井技术提供了参考。     

水平井井眼轨迹及套管初弯曲的计算

本文用数据拟合、三次样条和数值积分的方法模拟水平井井眼轨迹曲线,为有限元分析提供条件,同时用解三弯矩方程计算水平井中套管初弯曲的内力。通过算例分析说明,本文所述的计算方法可行,而且可靠,对指导钻井工作具有实用意义。     

Risk analysis of extended reach wells in the Liuhua Oilfield,South China Sea,based on comprehensive fuzzy evaluation method

Drilling engineering has great uncertainty and it always involves huge investment and high risk. Risk analysis of extended reach drilling （ERD） is very important to prevent complex failures and to improve drilling efficiency. Nowadays there are few reports on how to analyze quantitatively the drilling risk for extended reach wells （ERWs）. Based on the fuzzy set theory, a comprehensive fuzzy evaluation model for analyzing risks of ERD is proposed in this paper. Well B6ERW07 is a planned 8,000-meter ERW with a high ratio of horizontal displacement （HD） to vertical depth （VD） in the Liuhua Oilfield, the South China Sea, China. On the basis of the evaluation model developed in this study, the risk for drilling Well B6ERW07 was evaluated before drilling. The evaluation result shows that the success rate of drilling this well is predicted to be 51.9%, providing important rational and scientific information for the decisionmakers.     

基于大数据分析技术的钻井提效实践

为了提高渤海油田的钻井效率、保障作业安全,建立了数据准备、数据处理、数据可视化及深度分析为一体的钻完井大数据分析平台,选取渤海P油田首批作业井录井参数,自动判别13种钻井作业工况,并与日报系统结合制作工况及3D井轨迹等可视化面板。结合数据关系与最小二乘法预测模型深度分析,优选钻井参数并进行实时监测,提高了第2批次井的钻井效率,实现了大数据分析与钻完井作业的深度融合。由于平台自身的可扩展性及搭建后使用者的易操作性,该技术推广性较强,可为钻完井工程的智能化转型提供宝贵经验。     

定向钻井造斜工具面控制方法研究与应用

在定向钻井中常常会遇到表层直井段不能打直且直井段井底井斜方位偏离目标井斜方位较远,二开定向造斜时定向井工程师一般直接朝着目标井斜方位定向,由于井眼惯性的影响使实钻轨迹不能很快贴近轨道设计方位。为了解决这个问题,在造斜点初始定向时不应按照设计方位定向,可提出科学的定向方法使实钻轨迹尽快贴近轨道设计方位,当接近目标井斜方位时再朝着目标井斜方位定向。根据"空间斜面圆弧"模型以及在直井段没有打直的情况下定向工具面的"全力扭方位"计算模型,并以BZ13-1A2井为实例,计算出定向工具面角并用landmark软件计算了各个定向工具面角对井眼轨迹控制的影响。实例计算结果表明:通过该方法,能够尽快使实钻轨迹贴近设计线,从而减小扭方位井段的长度,提高定向造斜效率和控制精度,同时减小丛式井防碰的潜在风险。     

川西新场气田深井钻井配套技术及其应用

针对新场气田深井钻井周期长、机械钻速慢、现有钻井技术影响和制约后期完井和增产的实际问题,深入分析研究了影响新场气田深井钻井提速的关键制约因素,提出了优化完井井身结构、推广应用欠平衡钻井技术的建议。在新型井身结构下优选钻井参数,优化钻压和转速;选用长寿命高效钻头;在消化吸收集成创新基础上,形成了具有新场气田工程地质特征的钻井配套技术。应用表明：形成的钻井配套技术能大幅度地提高深井钻井综合效益,达到了“缩短钻井周期、降低钻井成本、提高钻井效益”的目的。     

连续管振动减摩钻井技术研究

连续管振动减摩钻井技术可以较好地降低连续管钻井过程中的摩擦阻力。构建了连续管振动减摩钻井模型,对连续管的受力及运动进行了分析。通过搭建振动钻进试验台,模拟激振器在连续管屈曲段的微井眼振动能量,开展相应的振动试验对连续管振动钻井技术进行了验证,并对不同条件下的井筒摩阻进行了比较分析。分析结果表明,轴向振动减摩效果优于旋转振动减摩效果,适当增加振动频率可提高减摩效果,应优先发展轴向振动减摩工具与钻井工艺方法;合适的振动幅度、振动频率与连续管的整体力学性能、地层特性有关;单纯通过井下工具虽可达到减摩降阻效果,但增加了井下结构的复杂性,给钻井带来了额外风险。     

Exact Lithologic Boundary Detection Based on Wavelet Transform Analysis and Real-Time Investigation of Facies Discontinuities Using Drilling Data

Abstract

Exact detection of lithologic boundaries is one of the main challenges in exploration, drilling operations, and geology. Investigation of facies discontinuities has been performed using petrophysical data regarding sharp changes along the wellbore. Due to the fact that recorded well logging signals contain lots of high-frequency waves (noise), detection of the layer boundaries comes with some uncertainties that should be eliminated by denoising those signals. Wavelet transform analysis is a good approach to denoise the signals and its ability has been proven in several studies. In this study, implementation of wavelet transform analysis resulted in an innovative approach for exact differentiation of neighborhood lithologic units.

Detection of boundaries between different layers, especially the ones in the vicinity of the reservoir during drilling operations, is one of the crucial issues in petroleum well engineering. This purpose is usually achieved by cutting analysis and geological maps, which are not accurate enough and may cause substantial problems. Unconfined rock compressive strength can be considered as an accurate criterion to detect geological boundaries. In this study, an artificial neural network (ANN) model is developed that can predict the unconfined rock compressive strength of formations being drilled by importing 10 drilling parameters as inputs. Because rock strength will experience sudden changes while entering the next layer, it can be used as a key parameter to determine boundaries.     

新型"钻井"固井液工艺和技术(Ⅰ)

新型“钻井”固井液是兼顾钻井,固井两大功能的油田工作液,它采用第一组分－－潜胶凝组分,和膨润土、水及其它处理剂配制成适于长期循环的钻井液体,潜胶凝成分在此时是惰性的;钻井完成后,在钻井液中加入第二组分－－激活剂或聚合物,把钻井液转化为胶凝浆,将胶凝浆泵入环空,上返于设计高度,候凝使之固化,既完成一次注水泥作业,在现场固井时,可以采用泥饼和井眼环空间时固化胶结或先将泥饼预固化,然后后用胶凝浆固井的施工方式。新型“钻井”固井液体系可归纳为：高炉水淬矿渣,激活剂体;金属化合物,聚合物组成的离子型聚合物体系渣,激活剂体系;金属化合物,聚合组成的离子型聚合物体系;金属化合物、磷酸组成的磷酸盐体系,新型“钻井”固井液技术摒弃了传统的固井工艺和固井材料,有效地解决了在占井,固井过程中出现的循环漏失,液柱回落问题,有助于泥饼及井壁的稳定;有效地解决了传统固井水泥浆与钻井液的不相容问题,有效地提高了固井质量,特别是第二界面的胶结质量;淡化了顶替要机理和顶替技术,解决了废弃钻井液排放造成的环境保护问题,它的实现将带来钻井,固井一体化的技术革命,介绍了新型“钻井”固井液的工艺路线及其配方设计。     

探井增产酸化工艺技术及效果分析

探井在钻井、完井过程中，其储层不可避免地受到钻井液、完井液的伤害，因而必须进行改造以解除伤害、还储层原始面目，同时加深对储层的认识，获取储层的相关资料，为下一步勘探、开发打下良好的基础。探井增产酸化针对新区、新层的资料有限，而钻井试油时间要求快，改造的效果也就有好、有差。在对近两年探井增产酸化工艺涉及到的情况进行总结的基础上，分析了影响探井增产酸化效果的因素，针对性地提出了探井增产酸化工作建议，有助于提高探井增产酸化作业效果。     

旋转地质导向技术在水平井中的应用及体会——以昭通页岩气示范区为例

位干四川盆地南缘的云南昭通国家级页岩气示范区具有强构造改造、过成熟热演化、复杂山地人文的地质特点,页岩气井长水平段储层钻遇率和井眼轨迹平滑控制是影响页岩气产能的重要因素。为此,在分析该示范区内黄金坝页岩气建产区水平井钻井技术难点的基础上,引入了旋转地质导向技术。通过不断探索优质页岩储层展布规律、改进钻井工具性能、优选技术方案,确立了水平井的地质设计定靶点、钻前分析定轨迹、着陆段定曲率、水平段定钻遇率的"四定"工作思路;形成了稳斜探顶、复合入窗的着陆方法和地质模型指导、成像精确定位的轨迹控制技术。现场实践结果表明,旋转地质导向技术使井眼轨迹平滑、优质页岩储层钻遇率达到100%、平均机械钻速提高至10.1 m/h,实现了页岩气水平井优质井身质量和高储层钻遇率。所形成的"双向互动式"页岩气地质工程一体化综合研究和三维地质模型成果可有效指导类似地区旋转地质导向技术的应用。     

九龙山构造欠平衡钻井提速的可行性分析

气体钻井技术在四川盆地九龙山构造提高机械钻速方面发挥了巨大作用,但在侏罗系沙溪庙组沙二段底部出现井壁坍塌,转换成常规钻井后钻速较慢。为了提高该井段的机械钻速,从岩石可钻性与井壁稳定两方面进行了欠平衡钻井的可行性分析,结果表明:沙溪庙组沙一段与千佛岩组层段设计的欠平衡钻井液密度应控制在1.10～1.25g/cm3,才能确保欠平衡工况下井壁稳定;欠平衡钻井与常规钻井相比,其岩石可钻性系数更低,有利于明显地提高机械钻速;沙一段至珍珠冲组上部岩石井壁稳定,适宜开展欠平衡钻井提速试验;对存在大量砾石层的珍珠冲组下部,欠平衡钻井提速效果不明显,可采用其他钻井措施提高机械钻速。龙110井的现场试验表明,沙一段至马鞍山组层段开展欠平衡钻井,能有效地提高机械钻速,且与邻井龙104井的常规钻井相比,最高可达206%。所提出的欠平衡钻井提速模式,为广泛开展九龙山构造欠平衡钻井提速提供了经验和技术支持。     

气体钻井井斜控制技术与应用

川渝地区的深探井,由于初次开钻井眼尺寸大,地层复杂,钻井机械钻速极低,不仅钻井周期长且极易发生断钻具、恶性井漏等井下复杂事故。如何提高钻井速度一直是该区钻井工作的一道难题。为此,总结了近几年来气体钻井的现场实践经验,结果发现：①采用气体钻井技术能够显著地提高钻井速度,钻井机械钻速可以提高3～15倍;②采用常规的牙轮钻头钻井容易发生井斜,虽然采用恰当的钻井参数能有效地控制井斜,但增加了气体钻井的难度,而且钻井速度会明显降低;③采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量,而且能保持较高的机械钻速。通过几口井的试验研究已形成了有效地控制井斜的工艺技术和方法,大大提高了钻井效率,节约了钻井成本。     

基于知识集成的石油钻井风险管理系统研究

石油钻井作业具有很大的风险.为评价和控制钻井风险,以知识集成理论为基础,建立了钻井风险管理系统.阐述了风险管理和知识集成的理论内涵,分析了钻井风险管理中知识集成的对象,设计了系统的总体结构和钻井风险单因素分析方法,给出了系统的工作流程,同时构建了钻井风险的综合评价模型.以塔里木山前构造钻井为例,实现了NET平台下的钻井风险评估及风险控制软件系统.     

PHP-CFH-MMH钻井液体系的研究与应用

对目前钻井现场广泛采用的聚合物和正电胶钻井液体系的优缺点的分析表明。单一的聚合物或正电胶钻井液体系在泥页岩抑制性、水平井携岩效果和油气层保护等方面不能满足某些复杂地层和高难度井的需要。在聚合物体系钻井液的基础上，加入一定量的正电胶和聚合醇形成了PHP—CFH—MMH钻井液体系。通过室内和现场试验，优选出了PHP—CFH—MMH钻井液体系的配方。现场应用表明，该体系性能稳定，在防止粘卡、泥页岩崩落和油气层保护等方面具有良好的作用。     

影响钻井成本的主要因素与控制措施

近年来,钻井成本呈上升趋势,使石油天然气勘探开发投资效益受到很大影响。为了有效抑制钻井成本过快增长,减少经营风险,进一步加强钻井投资管理,保证油气勘探开发投资效益,通过对2000年以来中国石油天然气集团公司钻井成本变化情况进行统计,采用比较分析方法和因素分析方法分析了影响钻井成本的主要因素。结果发现：人工及材料价格上涨和钻井工艺变化是造成钻井成本上升的主要因素。进而提出应从优化设计、技术经济一体化、制订科学的计价标准、加强市场开放力度等方面进一步加强管理,控制钻井成本过快增长,抵御低油价下的经营风险,提高投资效益。     

气体钻井井壁稳定性分析

首先分析了用钻井液钻井时钻井液与地层的相互作用，并以多孔介质传导、吸附与扩散（水分子和水化离子）、双电层电场与电斥力为基础，建立起钻井液滤液在井周地层中的渗透运移规律和水化应力与地层强度随时间变化的规律，对地层应力应变状态受钻井液的影响进行定量化分析。并将用于校正后由测井资料得到的围岩强度性质及应力状态，从而得到气体钻井条件下井周地层的强度性质及应力状态。最后选择适当的强度准则，形成气体钻井井壁稳定性分析模型系统。以七里北1井的测井资料为基础，运用该模型系统分析了七北101井气体钻井井段的井壁稳定性，其结果与该井钻井实际情况一致，表明该模型系统是准确、可靠的。     

复杂地质条件下复杂结构井的钻井优化方案研究

在复杂地质条件下钻复杂结构井及特殊工艺井时,在地质和工程方面存在许多不确定性因素和复杂性问题.随钻导向、实时优化、井下动态诊断及其集成技术是解决这些难题的有效途径,基于智能钻柱,提出了把上述三项技术集成为一个整体的集成化的SOD系统;应用智能钻柱及其相关配套技术能提高双向闭环信息传输速率达10⁴～10⁶bps,同时能从地面向井下输送10～25kW的电力.给出了智能化钻井“导向—优化—诊断”集成系统总体结构设计方案.该系统能使地质条件透明化,使钻井过程简化并能提高钻井效率,有利于精确控制井身轨迹,可随钻分析钻柱(尤其是底部钻具组合、钻井工具)的力学行为,能优化钻井过程,实时识别和处理井下异常工况,能降低钻井成本约20%.     

井驱地震速度模型修正技术及其在随钻驱动处理中的应用

随钻驱动处理作为将地面地震资料应用于开发地震的有效方法,对规避钻井风险,提高钻井成功率具有现实意义。其中的核心问题是如何利用随钻资料便捷地提高地面地震速度模型的精度,从而提高地震资料成像精度,指导钻井轨迹调整。为此,提出井驱地震速度模型修正技术,即在传统叠前深度偏移速度模型基础上,将正钻井已钻地层的速度、深度信息作为约束,结合周围已钻井的测井、VSP资料快速修正现有地震速度模型,从而得到更精确的地下地震成像,实现对未钻遇地层的地质描述与预测,提高钻井成功率。油田应用实例表明,该方法缩短了速度模型更新迭代的时间,可满足随钻驱动处理对精度和时效性的需求,对于正钻井实时提高钻前预测精度具有重要作用。     

基于Android的钻井风险实时诊断与评估系统

钻井风险的准确诊断与及时决策直接影响到钻井工程作业的成本,甚至关系到钻井作业的成败。基于Android平台构建钻井风险实时诊断与评估系统,对钻进过程中出现的井上问题进行了实时诊断和风险预估。该系统利用Android+Java Web+SQL Server框架设计,以移动办公设备为媒介,最终实现系统的构建,以新疆油田某区块T1井为例,分析了该井套管在非均匀构造应力作用下的套损问题。测试结果表明,该系统判断准确性高,PC机便携性好,具有操作简单、高效准确等特点。钻井风险诊断及风险评估系统以智能手机及平板电脑为载体,保留了PC机版的准确性,同时可以随时随地办公、节约了时间、提升了效率。