欠平衡随钻压力监测在裂缝性地层中的应用与实践

裂缝性地层压力系统复杂,地层压力系数测量困难。为了保证欠平衡钻井在裂缝性地层的顺利施工,地层压力及时、准确的测量显得尤为重要。欠平衡钻井随钻监测技术提供了一种随钻进行地层压力测试的方法,能在面临窄压力窗口、多压力系统时,保持当前欠平衡钻进施工的同时测量到地层压力系数,并监测多压力系统的存在。通过数口井的现场应用,其及时、精确的测量结果有效地保证了现场施工的顺利进行,防止了井漏井涌等复杂情况的发生,且测量结果与后续测试结果吻合度较高。该技术为实现井底压力的精确控制、保证裂缝性地层下欠平衡钻井的顺利进行提供了技术保障。     

动态钻井环境中的地层压力测试

介绍一种在钻井过程中用随钻测井 (LWD) 工具来测量地层压力的新技术。描述的随钻地层测试 (FTWD) 或GeoTAP工具使用一种类似于电缆地层测试器的测试技术。探测器延伸到地层中, 用一小样室来进行地层压力测试。然而, 钻井环境给压力测试带来许多新挑战。电缆测量工具要求与工程师有大量的交互, 而这种交互在钻井环境中是非常有限的。因此, 新工具有上传和下传能力, 而且测试控制高度自动化。新型GeoTAP工具要求每次压力测试时钻杆停止旋转 /滑动大约 7min。在这个时间泥浆泵可能打开或关闭。部分测试结果是在开泵下进行的。这里也提供了开泵状态下GeoTAP工具现场实例, 而且在绝对压力测量、重复性和精确度方面其结果和WFT数据吻合。现场实例展示了在三个不同深度点所做的三次重复压力测试的测量稳定性, 在每一点, 所记录的压力在 1lb/in2 之内。最后得出关于FTWD技术和其未来发展方向的结论。     

新型随钻地层压力测试工具

贝克休斯公司开发的TesTrak随钻地层压力测试工具是一种新型LWD工具,可以利用钻井过程的短暂中断测量地层压力,测试时间短,一般仅需要5min即可完成一次压力测试,占用钻机时间很少。新型工具具有明显的优越性,可以用于大斜度井、水平井、大位移井,消除了工具下入困难等问题。与传统技术相比,新型随钻地层压力测试工具测量的地层压力数据能更好地反映地层的真实压力状况,据此可优化钻井工艺、提高钻井效率。     

大位移水平井中用随钻地层压力替代电缆地层压力

大位移水平井中的实例证明了随钻地层压力(FPWD)替代传统钻杆传送的电缆技术的有效性.中东卡塔尔海滨的AlShaheen油田采用20 000～30 000 ft的水平井开发了一个砂岩层和两个碳酸盐岩储层,采用了径向驱井网和直线驱井网方式.第一年开展了11项FPWD工作,目前FPWD已是Al Shaheen油田地层压力测量的最佳方案.     

随钻测压技术在高温高压大斜度气井中的应用

在高温高压大斜度及水平井中快速得到地层压力和流度,以便于及时决策评价储层一直困扰着人们。一般电缆地层测试由于井斜太大难以实现,DST测试成本太高而且时间又太长,难以发挥最优化的经济效益。随钻测压技术的出现为这种情况提供了可能。本文提出了一个案例研究,既在中国南海一口井斜54度,井温高达160℃的高温井中,用随钻地层测压工具(FPWD)获取了地层压力和流度,为现场及时决策及储层评价提供了依据。     

随钻地层流体成像服务SpectraSphere~(TM)

<正>斯伦贝谢公司在模块式电缆地层测试器和随钻压力测试器基础上,推出了新一代随钻地层流体成像服务SpectraSphereTM,该技术提供随钻地层压力测试、随钻井下流体分析及具有代表性的地层流体样品。SpectraSphereTM硬件部分包括预测试探针模块、流体成像模块和取样筒模块,适用钻铤公称外径为     

随钻垂直地震剖面测量装置

为了对钻头前方地层地质进行预测,及时发现钻头前方地层岩性、裂缝和地层压力异常等情况,以指导钻进过程,避免钻井事故,研究了随钻地震勘探开发技术。该技术中的随钻垂直地震测量系统由地面检波器阵列、随钻垂直地震剖面测量装置和地面人工震源构成。介绍了随钻垂直地震剖面测量装置的原理、结构与电路系统。将随钻垂直地震剖面测量装置在华北油田石探1井进行试验,2支仪器各下1趟钻,入井2次,连续工作109 h,从井深900~1 400 m进行随钻地震信号测量,试验中该装置工作正常,测量数据完整。起钻后高速回放数据,并进行互相关信号处理后发现,该装置记录的地震信号符合地震波特征,能够反映该井段的地质结构。     

基于贝叶斯理论的含可信度孔隙压力随钻修正方法

地层压力预测与监测一直是油气钻井的一项重要任务,准确预测地层压力是保证钻井从设计到施工顺利安全进行的重要前提。地层压力钻前预测法是通过地震资料来预测地层压力,但是预测结果精度不高,孔隙压力预测结果与井底实际压力之间存在较大误差。为了根据随钻测量数据动态更新孔隙压力预测结果,不断降低其不确定度,提出了基于Bayes理论的含可信度孔隙压力随钻修正方法。孔隙压力后验概率信息综合了钻前孔隙压力预测信息以及随钻孔隙压力观测信息,在钻前预测的基础上利用随钻资料进行修正与更新,最大限度地保证了钻进过程中钻头位置局部孔隙压力预测准确度。该研究可以为钻井作业过程中动态风险评估提供实时且更为准确的孔隙压力,辅助钻井作业人员快速、准确地进行施工方案的决策,减少由于压力信息不准确带来的钻井风险。     

地层压力随钻预测技术在高温高压井的应用

莺- 琼盆地高温高压井压力台阶多、压力体系复杂,仅靠钻前地震资料预测难以满足现场作业要求。地层压力随钻预测技术是利用综合录井的压力随钻监测结果,实时修正钻前地层压力预测模型和结果,从而提高地层压力预测精度。本文结合高温高压Y1 井的实例,应用国际先进的EquiPoise 系统进行现场地层压力随钻监测,根据地层压力监测的实际结果来修正地层压力预测模型,进而对下部未钻地层的地层压力进行再预测。钻后实测压力验证表明,该方法的地层孔隙压力预测精度达到94%,说明利用地层压力随钻监测结果实时修正地层压力预测模型,可以实现提高地层压力预测精度目的,为高温高压井钻井参数设计、钻井方案调整和安全控制提供技术保证。     

自适应控制压力钻井关键技术及研究现状

为了减少钻遇压力敏感或安全压力窗口狭窄等复杂地层所产生的非生产时间,提出了对井底压力进行精确控制的自适应控制压力钻井的技术思路。探讨了控压钻井技术的井底压力控制机理,集成了所需关键技术装备,绘制了自适应控压钻井技术的关键技术路线图。系统地介绍了地层压力随钻检测技术、随钻井底环空压力测量、钻井液连续循环装置、井口回压检测与控制、数据传输技术的国内外技术现状。最后提出建议：国内相关单位应联合攻关,尽快研发具有自主知识产权的自适应控压钻井技术及相关装备,缩短与国际先进钻井技术间的差距。     

国外随钻地层压力测量系统及其应用

近几年,国外公司开发了自己的随钻地层压力测试工具,可提供实时地层压力数据,作业者可以据此确定压力梯度和流体界面以及实时调整钻井液密度和有效循环密度以优化钻井,有效提高机械钻速,保证井下作业安全。国内在该方面起步较晚,目前还没有研制出真正的随钻地层压力测试工具。详细介绍了最具代表性的国外随钻地层压力测量工具的基本结构、工作原理及现场应用与试验情况,包括Schlumberger公司的Stetho Scope系统、Halliburton公司的Geo-Tap系统及Baker Hughes公司(Inteq)的TesTrak系统,指出国内必须在跟踪研究国外随钻测量技术发展的基础上,开展具有自主知识产权的随钻压力测量工具的研制,以提高我国石油工程技术水平,缩小与国外先进技术水平的差距。     

离心式井下增压装置的系统设计

针对目前国内外超高压射流钻井技术采用柱塞式增压器普遍存在寿命短、工作可靠性差的问题,提出离心式井下增压装置的结构设计方案。这种增压装置由动力单元(涡轮动力机)、固液分离单元、增压单元(离心泵)和流道短节单元组成,通过钻井液驱动涡轮动力机旋转,并带动固液分离装置和离心泵高速旋转,使部分钻井液增压,达到提高射流压力和速度的目的。现场试验证明,这种离心式井下增压装置可使钻井液在井底的压力达到30MPa。     

自动化水密封试验装置在石油井控装备检测中的应用

水密封试验装置广泛应用于钻采设备、井口装置以及井下工具的检测，自动化水密封试验装置通过计算机操作，实现开机、升压、卸压、生成试验报告等自动控制和远程控制功能，不仅保证了水密封试验的可靠性，而且提高了工作效率。同时采用工业级摄像机远程监控系统．使工作人员远离高压区域，保证了人身安全。     

钻井卸载对泥页岩地层井壁稳定性的影响

钻进泥页岩地层时井壁易失稳,且井周岩石极易因钻井卸载产生诱导缝,导致岩石强度降低,从而加剧井壁失稳。因此,为确保泥页岩地层井壁的稳定,采用三轴力学试验仪模拟钻井卸载过程中的岩石应力变化过程,分析了卸载对泥页岩力学特性的影响,采用回归方法回归了泥页岩内聚力、内摩擦角与卸载幅度的关系,并将该关系引入到常规井壁稳定性模型中,建立了考虑卸载作用的泥页岩井壁稳定性模型。结果表明:卸载会使泥页岩的强度降低,随着卸载幅度变大,泥页岩强度的降低幅度增大;考虑卸载作用后,泥页岩地层的坍塌压力增大,尤其在高地应力和各向异性较强的泥页岩地层,由卸载造成的坍塌压力增量更为明显;井筒与最小水平主应力的夹角较小时,可以降低卸载对泥页岩井壁稳定性的影响。研究结果表明,卸载对泥页岩地层坍塌压力的影响不可忽视,进行钻井液设计时应考虑卸载对坍塌压力的影响。      

渤海油田科学探索井井壁稳定性预测技术

渤海油田科学探索井设计井深5355m。是目前渤海湾最深的一口预探井。地质油藏部门预测该井井底温度将超过160℃,地层压力系数最高可迭1．65。该井是目前渤海地区最深的一口真正意义上的高温高压井,钻前对井壁稳定性的预测能够保证该井成功钻达目的层。通过分析邻近区块已钻井资料,得出该井在钻井过程中不同层位可能出现的复杂情况;由地应力和构造地质运动的关系,确定了3个主应力的相对大小关系,通过对邻近区块地应力方向的研究,确定了该井最大水平主应力的方向。将取自邻近区块上部井段的岩心经钻井液浸泡后进行力学性能测试。分析了钻井液失水对井眼稳定性产生的影响。研究结果对于该井现场作业具有一定的指导意义。     

多脉冲射孔+APR+水力泵在大港油田的应用

新型多脉冲射孔是一项新型的射孔技术,与APR测试器及水力泵测试工具联合作业,可实现一趟管串完成严重污染储层的射孔和测试。但多脉冲射孔燃烧产生瞬时压力、多级脉冲会引起测试管柱剧烈震动,影响封隔器和电子压力温度计的正常工作,为此开发了峰值压力控制阀、制作新型减震装置控制机械震动,并对火药用量进行了安全设计。通过在大港滩海和冀东南堡海上油田进行的3口井的测试使用,结果表明该技术安全可靠、效果良好,表征污染影响的表皮系数小于或接近于0,有效的解除了射孔压实和地层污染,取得了完整的测试资料。     

井下钻井液采集模拟装置的设计与试验

目前,井下气体检测技术研究存在的主要问题集中在井下高压钻井液的采集与压力释放方面,并且缺少相应的模拟试验环境。针对这一难题,研制了一种井下钻井液采集模拟试验装置。阐述了其结构和原理,并通过仿真模拟论证了采用该装置完成井下钻井液采集的可行性。将该模拟试验装置接入气液分离膜与微型气体检测器进行试验,实现了井下气体检测录井的功能。     

可旋转钻柱定向钻进工具设计及测试

针对滑动定向钻进时摩阻高、机械钻速低的技术难题,设计了一种滑动定向钻进时可旋转钻柱的降阻工具RSD,建立了底部钻具组合扭转动力学模型,分析了RSD扭矩及RSD安放位置对于螺杆钻具工具面角的影响规律。利用可模拟螺杆反扭矩振动的试验装置,进行了RSD原理样机室内测试,并利用测试井进行了RSD原理样机现场测试。理论分析及测试结果表明,RSD工作原理可行、结构设计合理,在钻柱旋转时可以稳定和调节螺杆钻具的工具面角。研究认为,利用RSD既可以实现螺杆钻具滑动定向钻进,又可以旋转RSD以上的钻柱,降低摩阻。      

射流式井下增压装置的试验研究

为了测试射流式井下增压装置的整机性能,对该装置进行了地面模拟测试和整机试验研究。研究结果表明,增压出口压力示值的变化与输入排量和节流压降直接关联,且立管压力波动也反映出设计的工具压耗与实际试验压耗相吻合。同时通过试验也反映出,为适应钻井工艺的要求,必须增大增压比来实现在低节流压降条件下,达到高增压出口压力,进而满足循环系统对循环压力的要求。该试验初步验证了新型射流式井下增压装置设计的可行性,整体设计指标达到预期的要求。     

中江地区井壁力学稳定性研究

中江地区沙溪庙组地层在钻井过程中一直存在比较严重的垮塌现象，给该区钻井施工带来较大的技术难题和经济上造成较大损失。为弄清井壁稳定性机理，为该区钻井工程的设计与施工提供科学依据，文章从井壁应力状态角度出发，根据岩石力学理论分析和实验，利用钻井、录井、测井、测试、压裂等资料建立了计算中江地区沙溪庙组地层井壁力学系统合理的物理模型和计算方法，建立了该区地层孔隙压力、地应力、井壁破裂压力和井壁坍塌压力剖面，并在此基础上对井壁力学方面的稳定性进行了分析，发现在1600～1840m井段地层坍塌压力较高，与地层压力相当，出现了井壁扩大现象，井壁稳定性差，建议改进钻井液性能，降低地层坍塌压力。