超稠油开发中使用的钻井技术

本文所介绍的方法是针对辽河油区超稠油原油物性、埋藏特点及对钻井工艺的技术要求，通过相关研究，探索适合超稠油开发的井身轨迹设计方法、轨迹控制技术、防碰扫描方法和提高固井质量、延长油井寿命的途径。目的是为采用丛式井组开发小井距、多靶心、浅层超稠油油藏提供有价值的钻井模式。现场实施结果，井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量等大幅度提高；井身质量合格率达100％，优质率高于40‰稠密井网中套管防碰效果好。实践证明，多靶点轨迹设计方法、井身质量监控技术、防碰扫描技术、导向钻井技术、提高固井质量、延长套管使用寿命措施的综合应用，可有效提高井身轨迹控制精度、钻井速度、固井质量、预防稠密井网中套管碰撞，延长套管使用寿命。     

国外大位移井钻井技术发展现状

随着定向井，水平井钻井技术的日趋成熟，大位移钻井技术在国外已有很大的发展。本文是对近十年来英，美，俄等国家的有关资料认真研究分析编写而成的，大位移钻井的关键技术是：井身剖面设计，钻柱设计，扭矩和摩阻，井眼稳定技术及井眼清洁技术，完井技术等６个方面，本文将分别给予介绍，并以大庆油田钻头位移井进行可行性分析。     

空气/氮气钻井技术在徐深28井的成功实践

大庆油田深部地层成岩性好、研磨性强、岩石可钻性级值高、硬度高,致使常规钻井机械钻速低、钻头磨损严重、钻进周期长,为此在徐深 28 井开展了气体钻井试验。通过地质分析,选择了适当井段并进行了井身结构设计,通过采取使用满眼钻具组合、优选钻头、优化钻井参数、确定注气排量一系列技术措施,在保证井身质量的同时,实现了防斜打快的目的。现场试验表明:在产层应用纯氮气钻井为今后大庆深井产层进行纯氮气钻井提供了科学依据;通过应用空气钻井所需最小排量的确定方法和气举过程等相关技术,进一步完善了的大庆气体钻井技术,加快了徐家围子地区深井的勘探开发速度。     

南方海相地区深井钻井技术的实践与认识

南方海相地区是中国石化资源战略接替探区，已完成了15口井，目前正钻井9口。该地区深井钻井中存在机械钻速慢、高陡构造带防斜打直困难、高温高压含硫气井固井质量差、井控难度大、钻井完井作业易污染油气层等难题，为此，南方公司开展技术攻关，对井身结构进行优化、制定完善有效的井控技术措施、优选钻头、应用复合驱动钻井技术、试验应用垂直钻井系统、采取一系列油气层保护技术等，使钻井速度、固井质量、井身质量不断提高，并获得了油气发现的重大突破。提出了南方海相地区井身结构设计、高陡构造防斜打直、提高固井质量、小井眼钻井技术、油气层的发现与保护等关键技术的研究攻关方向。     

金侧平6井井眼轨迹控制技术

介绍了大庆油田在φ１４０ｍｍ套管内开窗侧钻的第二口科学试验水平井－金侧平６井的工程设计与现场施工情况,包括井身剖面设计、套管段铣、井眼轨迹控制等问题。重点介绍了其井眼轨迹控制技术。该井的成功,为在大庆油田推广应用短半径水平井钻井技术奠定了基础。     

大庆油田深井钻井完井技术的新进展

通过深井钻井速度、抗高温钻井液体系、深井固井综合工艺技术在大庆油田所钻14口深井上的现场试验与应用，形成了一套适合大庆松辽盆地深井特点的钻井完井配套技术，满足了勘探生产需要。在高温硬地层的深井钻井完井技术上实现深井钻井速度、井身质量、固井质量等三项突破，其中抗高温钻井液体系和抗高温水泥浆体系取得了突破性进展，深井钻具防失效技术、高陡硬地层防斜技术、不钻胶塞双级注水泥工具、长封井段固井配套技术得到了进一步的发展和完善。     

大庆钻井技术现状与发展方向

50年来,经过不断的科研攻关和现场试验,大庆油田形成了调整井、定向井/水平井、深井、欠平衡/气体钻井、特殊工艺井、取心等具有大庆特色的钻井完井配套技术.通过系统总结大庆油田钻井技术现状,并与国内外钻井技术对比,分析了在高温钻井完井技术、深井钻井提速提效、特殊工艺井技术、高端钻井技术等方面存在的问题.为满足油田勘探开发需要,支撑4 000×104t持续稳产,进一步明确了大庆油田钻井技术的下步发展方向.     

侧盐城1井大井眼锻铣侧钻施工技术

为恢复报废采气井盐城1井的生产，提高储量动用程度，在盐城1井的Ф244．5mm套管内开窗侧钻。从井眼准备、段铣、填井、侧钻、井身轨迹控制、优选钻头、安全钻井技术等方面介绍了该井的施工技术。侧盐城1井是江苏油田第一口Ф244．5mm套管锻铣方式开窗侧钻井，该井的成功实施，为今后同类型井的钻井设计、施工提供了一定的指导和借鉴。     

中国石化集团钻井技术现状及展望

随着勘探领域的不断扩大和剩余储量的挖潜，钻井施工存在高陡构造防斜打快、裂缝性地层井漏严重、井壁失稳坍塌、长裸眼小井眼固井、深井小井眼完井、含硫化氢井的井控及防护等难题．中国石化集团通过近几年的技术攻关研究与推广应用，深井超深井钻井、水平井钻井、欠平衡钻井、盐膏层钻井、新型钻井液、保护油气层、固井工艺等技术水平大幅度提高，钻井速度和质量不断提高。介绍了中国石化集团钻井技术的现状，分析了中国石化集团钻井面临的主要技术难点，展望了钻井技术的发展趋势，指出应整合推广应用成熟钻井技术．研究攻克钻井生产中的“瓶颈”技术，进一步开展深井超深井、防斜打快和垂直钻井、超高压喷射、地质导向、分支井复杂井钻井、完井工艺等技术研究，进行连续管钻井、套管钻井、欠平衡钻井完井、智能钻井等前瞻技术研究，以提高中国石化集团的钻井技术水平。     

西部地区深井井身结构设计技术探讨

科学合理地确定井身结构及钻井液密度是深井超深井钻井的关键环节之一，其基础是准确建立地层孔隙压力、地应力、破裂压力、坍塌压力的钻前预测剖面。分析了西部地区目前深井井身结构的缺点和进行井身结构应考虑的问题，介绍了深探井井身结构的设计方法，并针对西部复杂地区的地层特点，建议采用3种增加技术套管的井身结构方案。塔河油田钻井实践表明，采用这3种井身结构方案后，深井机械钻速得到提高，钻井周期缩短，而且降低了钻井成本。     

塔里木博孜区块超深井自动垂直钻井难点与技术对策

塔里木盆地博孜区块属于典型的山前高陡构造,地层倾角大、自然造斜能力强、防斜打直难,采用常规的防斜打直技术难以保证井斜控制效果.为此,分析了自动垂直钻井技术在博孜区块超深井的应用难点,针对博孜区块上部砾岩地层的井下钻具振动大、防斜打直难等情况,开展了减振优化、超深井信号传输和防斜打直工艺优化等方面的技术研究.BZ1501...     

自动化钻机向智能化发展的关键技术分析

总结了我国石油钻机在自动化方面的技术现状,包括自动化钻机总体技术、自动排管技术、司钻集中控制技术以及钻机远程信息化监测技术等。分析了自动化钻机技术发展过程中面临的技术瓶颈,包括系统作业效率问题、自动化工具稳定性及作业成功率问题、检测环节瓶颈问题、数据零散并缺少系统分析整理问题等。对自动化钻机向智能化方向发展所涉及的关键技术进行了阐述,并提出开展全新流程方式的钻机总体技术开发及电动化钻井机器人装备开发等发展建议。     

智能钻井技术现状与发展方向

随着大数据、人工智能等数字化技术与自动化钻井技术的不断融合发展,钻井作业正在由自动化转向智能化。智能钻井技术具有学习、记忆和判断功能,能够实现部分钻井作业的自主决策和控制,减少现场作业人员,大幅提高作业效率和安全性。通过介绍智能钻井技术及其组成,分析了国外智能钻井技术现状与发展趋势,结合中国智能钻井技术发展现状,提出了智能钻井技术攻关方向,包括框架规划与标准体系、数据实时测量技术、信息高速传输技术、自动控制系统、钻井智能决策分析系统和智能钻井一体化技术。     

φ311mm自动垂直钻井系统在宣页1井的应用

宣页1井的地质构造具有地层倾角大、各向异性、可钻性差及自然造斜能力强等特点,采用多种传统防斜钻具组合钻进,依然无法较好地防止井斜。为此,研制了φ311 mm自动垂直钻井系统。该钻井系统包括稳定平台及防斜纠斜执行机构2部分,可以有效解决高陡构造及大倾角地层的防斜打快问题,能够完全释放钻压,在保证井斜精度的前提下,可大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本。该系统在宣页1井的应用中总进尺210.88 m,纯钻时间64 h,机械钻速3.29 m/h,与传统钻具相比,钻速提高114%,并收到明显的纠斜效果。     

国产自动垂直钻井系统的改进与优化

高陡构造及岩性变化复杂条件下的井斜问题一直是困绕钻井工作者的一大技术难题。中国石化南方探区河坝、普光等构造的岩性变化频繁,地层倾角大,自然造斜力强,井斜控制十分困难,极易发生井斜,严重制约了钻井速度的提高。国外自动垂直钻井系统在该地区进行了多井次的应用,效果良好,在控制井斜的同时大幅度提高了钻井速度,较好地解决了钻速提高与井斜控制之间的矛盾。但国外自动垂直钻井系统服务价格昂贵,钻井成本居高不下。为了降低钻井成本,决定在该地区应用中国石化自主研发的捷联式自动垂直钻井系统。然而,该系统在之前的现场试验过程中暴露出降斜、提速效果不明显等问题;经过原因分析,对系统进行了进一步的改进与优化,之后又进行了2井次的现场试验,显示出非常好的防斜打快效果,为系统的推广应用打下了坚实的基础。     

自动垂直钻井工具的设计及自动控制方法

设计了一种井下闭环自动垂直钻井工具。该自动垂直钻井工具包含井下微处理器、井斜角测量传感器及井下可控稳定器等。可控稳定器周围均布有四个可独立伸缩的导向块,它们受到内部液压系统的驱动,当井斜角偏离垂直方向时,井下微处理器会自动调整可控稳定器的工作状态,使可控稳定器上位于井眼高边的导向块伸出,顶向井眼高边,使钻头上产生一个降斜力,最后使井眼回到垂直轨道。本文详细介绍了这种自动垂直钻井工具的工作原理及结构组成;对工具内部的液压控制原理及控制回路进行了研究和设计;讨论并设计了对工具进行井下闭环自动控制的原理及具体方法;最后利用纵横弯曲法对包含有该工具的井下钻具组合的降斜能力进行了数值模拟分析,说明该自动垂直钻井工具将能够在地层造斜力很大的高陡构造中高效快速地完成垂直钻井的工作。     

基于S7-300软冗余的钻机自动送钻控制系统设计

我国首台人工岛7000m深环轨移动模块钻机于2008年2月在冀东南堡油田1号人工岛顺利开钻,该钻机应用的基于S7-300软冗余钻机自动送钻控制系统,现已通过现场验收。该自动送钻系统添加了1套PLC控制系统,系统有手动和自动2种工作模式。自动送钻监控系统主要包括自动送钻恒钻压控制、电子防碰、游车位置精确定位与动态演示、故障识别报警与处理等模块。监控系统采用了基于西门子公司S7-300PLC的软冗余方案,PLC处理器成双使用,当主处理器出现故障时备用的处理器会按照监控程序和数据交换处理程序实现数据同步,完成自动切换。现场应用表明,该系统操作简单,切换方便,提高了钻机控制自动化水平和生产管理水平,确保了钻机的平稳、安全、高效运行。     

钻井液脉冲信号的传输特性分析

井眼轨迹自动控制技术是当前国内外钻井技术领域的研究热点,其技术关键是地面与井下的信息通信问题。钻井液脉冲作为这种信息通信的一种有效方式,越来越受到人们的重视和青睐。但是,目前对钻井液脉冲传输特性的研究多是以试验为手段进行产品开发,而对其传输机理的研究甚少。根据钻井工艺技术的具体特点,建立了钻井液脉冲信号传输系统的数学模型,并给出了求解方法。最后,通过实例分析了钻井液脉冲信号的传输特性。研究的结果对现有钻井液脉冲信号传输系统的改进以及新系统的开发都具有参考价值。     

钻井液处理剂自动添加与混合技术

国外综合自控钻井液系统的应用实践证明了钻井液制备工艺自动化技术的应用可大幅改善HSE、提高钻井液配置及维护的效率、改善钻井液的质量。阐述了钻井液自动加料及混合技术的起源、发展、到现有成熟产品的工艺布局的变化。分析了国内外钻井液制备工艺自动化的技术现状及特点。结合我国目前油田现场的钻井液制备技术现状,提出了我国今后钻井液制备工艺自动化的发展建议,以期为我国钻井液制备工艺的自动化发展提供借鉴和帮助。     

自动垂直钻进系统的液压系统设计

研制的自动垂直钻进系统由随钻测量系统、信号传输系统、信号采集与处理系统、钻具纠斜系统等组成 ,其中具有 3个可伸缩支撑滑块的钻具纠斜系统的液压部分是设计的重点。根据液压系统的特点和纠斜工作要求 ,优选了主要由柱塞泵和电磁压力比例控制阀组成的压力调节回路 ,对纠斜系统 3个油缸的输出压力进行了测试 ,并对出现的压力不稳和高压泄漏问题做了调整和改进 ,结果表明 ,液压系统的设计是合理可行的。