裂缝性地层钻井技术研究

天然裂缝性地层的安全钻进一直是钻井工程师需要面临的技术难题.在钻井过程中,井底的钻井液液柱压力通常高于地层孔隙压力,从而导致钻井液容易发生漏失.尤其是钻遇裂缝性地层时,大量的钻井液漏失在增加钻井液成本的同时,还将带来一系列井下复杂事故.因此,需要对裂缝性地层的钻井技术进行研究,从而避免或减少漏失问题的出现.     

简易控压钻井工艺及其在哈得29-2井中的应用

控压钻井技术是指在钻井过程中对整个井筒压力进行有效控制的钻井技术,可有效解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层等复杂钻井问题。缩短非生产时间,降低钻井成本。从塔里木盆地哈得逊油田哈得29-2井的基本情况出发,重点阐述了本井钻井中溢漏同存的技术难点、采用简易控压钻井工艺及取得的良好效果,为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验借鉴。现场应用表明:简易控压钻井技术控制回压并辅助液面监测能够实现控压钻井的目的,发生溢流时控制液动节流阀增加井口回压并辅助液面监测,从而快速补偿井底压力、缓解溢流,防止了井控升级。     

裂缝性漏失地层钻井设计研究

天然裂缝性地层的地质特点使钻井施工面临很大的挑战。在钻井过程中由于钻井液液柱压力通常高于地层孔隙压力而导致钻井液漏失。在固井作业过程中,由于固井水泥浆的密度高于钻井液密度,会产生更高的井底压力,从而导致固井水泥浆漏失。因此,必须从钻井设计层面做出相应的施工方案,从而最大程度地减少漏失问题的发生。     

控压钻井技术在HHW2013井应用

控压钻井技术是指在钻井过程中,对整个井筒压力进行有效控制并管理的钻井技术,可有效解决窄密度窗口、压力敏感地层难以克服的漏涌同层和井壁坍塌等复杂钻井问题。从新疆准噶尔盆地火烧山油田HHW2013井的基本情况出发,重点阐述了该井钻井中存在的技术难点、采用控压钻井的技术措施及取得的良好效果,为该区块解决类似钻井难题提供了有效的钻井方式和经验分享。     

常规堵漏方法在塔河油田托普台区块易漏层位的堵漏运用

钻井过程中的井漏是井筒内钻井液或其他介质(固井水泥浆等)漏入地层孔隙、裂缝等空间的现象。井漏是钻井工程中常见的井下复杂情况,多数钻井过程都有不同程度的漏失。严重的井漏会导致井内液柱压力下降,引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒发生溢流、井喷等复杂情况,影响正常钻井。井漏的原因通常是井筒内液柱压力大于地层压力、地层孔隙大、渗透性好、存在溶洞、裂隙等。钻井措施不当也会引发井漏,如开泵过猛、下钻速度过快引起压力激动压漏地层。塔河油田托普台区块普遍存在二叠系、柯坪塔格组,以上地层多发井漏,给钻井生产带来风险及损失,但为了揭开下部油气层,又不得不钻穿二叠系及柯坪塔格组,所以规避井漏给钻井带来的风险是该区块钻井期间的重点,也是难点。     

石膏对碳酸盐岩破裂压力的影响

准确预测地层破裂压力对钻井、完井井身结构设计以及增产改造均具有重要意义,而岩石的破裂压力与其矿物组成直接相关。碳酸盐岩储层尤其是白云岩储层中常含有石膏,这势必对破裂压力产生影响。贴近工程实际角度,采用国内运用较为普遍的黄氏模型就石膏对碳酸盐岩破裂压力的影响进行了初步探讨。结果发现碳酸盐岩地层含膏会使得地层塑性程度增强,引起地层泊松比μ以及抗张强度St增大,从而导致岩石破裂压力增大,但对于裂缝特别发育的碳酸盐岩储层,破裂压力上升可能不明显。     

煤层气井压裂缝壁面稳定性研究

为了揭示煤层气压裂井在排采过程中裂缝壁面剪切失稳产生煤粉的机理,根据叠加原理,采用弹性力学和渗流力学理论,构建了排采过程中压裂缝的总应力场计算模型。基于D-P剪切破坏准则,提出了一种计算井底流动压力安全窗的方法,以有效避免煤岩压裂缝壁面失稳。研究结果表明:井底流动压力越小,压裂缝壁面净压力越大,在压裂缝壁面附近产生的诱导应力也越大;另外,井底流动压力越小,由于孔弹效应影响,形成的诱导应力也越大。在排采过程中,保证井底流动压力在安全窗口内,可以避免压裂缝壁面剪切失稳形成煤粉。     

空气、泡沫钻井技术在大尺寸复杂井眼中的应用

针对长井段复杂的大井眼低压碳酸盐岩裂缝性地层严重漏失的钻井难题，通过论证确定了以空气、泡沫为循环介质的解决方案。现场施工证明，空气、泡沫钻井技术不仅解决了伊朗TBK气田常规钻井液无法解决的低压裂缝性地层的严重漏失难题，还大幅度的提高了机械钻速，缩短了钻井周期，大大降低了钻井成本。     

沙湾凹陷西斜坡砂砾岩地层井壁失稳机理及复杂处理

沙湾凹陷西斜坡三叠系百口泉组和二叠系上乌尔禾组砂砾岩发育,部分井段孔隙度高、岩石密度低,胶结强度弱,岩石可钻性相对较好。实钻表现出井径扩大率大、井壁易失稳造成钻井复杂。对沙湾凹陷西斜坡三叠系百口泉组和二叠系上乌尔禾组易垮塌井段主要岩性特征、岩石密度及中子孔隙度分布、纵向孔隙压力变化趋势等地层客观因素方面进行了描述。围绕钻井井筒波动压力特别是瞬时停泵产生的波动压力、以及钻井各工况条件下钻具等其它因素对井壁的干扰等方面,对井壁失稳进行了分析。阐述的晚停泵、缓停泵对该区预防井下复杂有积极意义,并对其它区域同类型地层钻井复杂类型判断及处理具有借鉴作用。     

基于颗粒动理学理论的双梯度钻井数值模拟

针对常规深水钻井过程中孔隙压力与地层破裂压力之间的安全窗口较小的问题,采用基于颗粒动理学的Eulerian-Eulerian双流体模型以及液固两相流动的相关理论,对竖直井筒内双梯度钻井过程中岩屑和空心球的流动行为进行了模拟,同时分析了空心球密度以及钻杆转速对岩屑运移情况的影响。根据模拟结果得出了环空井筒内颗粒浓度分布、混合物静压力变化、颗粒速度分布以及颗粒拟温度变化情况。研究表明:注入空心球可以明显降低环空井筒内的压力梯度,减小空心球的密度可以更好的实现双梯度钻井的目的,同时改善空心球与岩屑的浓度分布情况。合适的钻杆转速可以提高岩屑与空心球的混合程度,使空心球和岩屑的浓度分布与速度分布变得更加均匀,避免产生岩屑沉积现象,提升岩屑运移效率。     

MY-2井筒呼吸效应及识别

钻井发生井漏后钻井液回吐与溢流较难区分,影响现场制定针对性技术措施,存在较大井控风险。针对准噶尔盆地西部隆起乌夏断裂带二叠系风城组裂缝发育、欠充填、钻井易发生井漏的现象,从区域钻井地质特征、井内压力与钻井工况的关系等方面阐述了发生井筒呼吸效应的机理。通过分析关井压力变化、井口返出钻井液总量及返出过程中的变化趋势等,阐述了井筒呼吸效应与地层流体侵入导致溢流的异同点,提出了识别两者的依据。结合MY-2井筒呼吸效应实例介绍了现场处置方案和采取的技术措施,对该区域及相似地质条件钻井具有借鉴作用。     

钻井过程中钻井液漏失及溢流的判断

钻井液在钻井过程中起着非常重要的作用,是维持井内压力平衡,保护井筒安全,使钻井能够顺利进行的重要物质。一旦井内钻井液发生部分漏失或完全漏失,井筒内钻井液又不能得到及时补充,井筒内钻井液液面下降,就会使井筒内压力失去平衡,使井内地层压力大于井筒内钻井液液柱压力,井内液体或者有毒有害气体就会沿井筒上升返出地面,如要不能及时发现并及时采取井控措施,易导制井涌或井喷,不旦大量财产受到损失,还会造成大量的人员伤亡。所以在钻井过程中及时发现钻井液的体积变化,及时判断钻井液是否出现漏失或溢流,及时采取相应的措施,阻止漏失或溢流的进一步扩大,迅速采取措施控制井内压力平衡,越早发现钻井液出现漏失或溢流,越好控制井内压力平衡,所以及时预测及发现钻井液漏失或溢流是非常重要的。     

泥页岩地层油基钻井液封堵防塌技术研究与应用

泥页岩地层的水化作用会造成地层孔隙压力升高、岩石强度降低等变化,容易造成井壁剪切坍塌破坏。随着近几年页岩类油气田的大力勘探开发,超长的水平井段更是对泥页岩井壁稳定问题提出了新的考验。而油基钻井液的低滤失量(油相滤体)能有效解决泥页岩地层水化膨胀的难题。针对古龙区块泥页岩层理明显、孔隙分布多、微裂缝十分发育等特点,在油基钻井液中加入刚性、柔性、纳微米级和成膜的油基封堵材料,提高钻井液中固相颗粒的合理级配,进一步增加体系的封堵能力,可更有效地保证裂缝性泥页岩地层的井壁稳定,为泥页岩类油层的钻探开发提供了有力保障。并在古龙区块的钻井实施过程中,严格控制密度窗口,为钻探开发该区块的泥页岩类油层提供了有力的保证。     

浅析井内钻井液对地层压力的影响

在石油钻井开采等过程中研究压力在地层中的传播具有很重要的意义.特别是当钻井液发生漏失后,研究它可以分析井眼破裂压力、裂缝重启压力以及裂缝延伸压力的变化规律等.建立了井内钻井液影响地层压力的数学物理模型,并采用了有限差分法求取近井壁地层的压力分布,进一步分析各种因素对地层压力的具体影响.     

蜀南地区低渗透裂缝性砂岩储层伤害机理分析

研究区为一套致密砂岩储层,物性较差,地层水矿化度也不高,微裂缝是其主要运移的通道。实验分析和综合研究表明,地层微粒运移,流体同地层水中的离子作用所产生的沉淀等是储层伤害的主要方式。针对传统方法制成的实验小岩芯基本上没有微裂缝,无法代表真实储层在地层中既有裂缝又有孔隙的储层特征这一问题,利用人造岩芯裂缝的新方法来做速敏与碱敏实验,解决了人造裂缝与天然裂缝不匹配的问题;分析了在速敏实验过程中出现“低速异常”的原因及微裂缝宽度对速敏伤害的影响;并证明了高pH值的流体进入裂缝性地层将造成中等的碱敏损害。为钻井、完井、采油、增产等作业保护措施方案设计提供了依据;因此套储层微裂缝发育,认为压裂应是较好的增产方式。     

充气钻井技术在大庆油田的应用

升深2—17井是大庆油田第一口充气钻井。该井采用立管充氮气的钻井技术，在钻探过程中，通过对充气钻井工艺技术、配套设备的优选等进行研究，应用井底压力温度测试技术，在国内第一次实测出充气钻井井底压力温度变化情况，保证充气钻井的成功，有效地解决了该区块地层可钻性差、岩石硬度高以及低压低渗火山岩储层易受污染等问题，大幅度提高了深井钻井速度，保护了储层。该井钻进营城组火山岩储层2914m时点火成功，火焰高达10m，取得了较好的效果。介绍了充气钻井工艺技术和设备配套，以及升深2—17井的充气钻井实验过程和取得的效果。     

渗透作用下井周孔隙压力分布数值模拟研究

钻井过程中,钻井液中的水在渗透作用即压差和化学势差作用下进入泥页岩井壁,或者泥页岩中的流体流入井筒,引起地层孔隙压力变化,改变井壁周围应力分布。为了研究渗透作用对井周孔隙压力的影响,建立了力学-化学耦合作用下井壁周围孔隙压力分布模型,采用有限差分法求解该模型,得出井壁周围孔隙压力分布规律,模型参数对孔隙压力的影响,为泥页岩井壁稳定研究提供依据。     

完井方式对碳酸盐岩储层蚓孔扩展的影响实验研究

碳酸盐岩储层酸化过程中,裸眼完井和射孔完井对酸蚀溶解形态有不同的影响。创新性地通过对碳酸盐岩岩芯样品进行钻孔、剖缝等非常规处理,在室内实验模拟了不同完井方式下井筒注酸情况,研究了射孔完井对酸蚀蚓孔扩展形态的影响,并分析了孔眼深度对射孔沿程裂缝滤失的影响。研究发现,由于射孔形成局部高导流通道,酸液从射孔进入地层后的溶蚀形态异于裸眼完井,且孔眼深度越长,蚓孔分支越少,孔眼深度越短,蚓孔分支越多;在相同排量的条件下,孔眼深度越长的井筒所需的井口峰值压力越大,所需突破体积越小;当储层裂缝发育时,裸眼完井更易向天然裂缝滤失,而射孔完井受裂缝滤失影响较小。     

顾桥井田煤层气井生产周期性波动问题原因分析与预防

在煤层气井生产中,生产周期性波动现象在顾桥井田地面煤层气井排采过程中被观测到,是何原因导致这种现象的产生以及如何进行预防,目前国内外还鲜有报道,开展这一问题的深入研究对碎软、低渗煤层高效开发具有重要意义。通过对煤层气井井底流压、地层产气量等生产数据的深入分析,将周期性波动内生产阶段划分为地层产量(井底流压)平稳阶段、地层产量(井底流压)下降阶段和地层产量(井底流压)升高阶段3个阶段;从气管线集输、数据采集仪器和煤储层3个角度出发,结合煤储层特征、储层改造及修井作业结果,分析得到气阻效应是导致生产周期性波动的主要原因,气阻效应的出现又引起了固阻效应,在两者的综合作用下,导致煤层中流体(水、气)流动不畅,出现生产周期性波动特征,并通过数值模拟方法验证了分析的正确性,最后针对造成生产周期性波动现象的原因,建议在该地区下一步的煤层气开发中,采用煤层顶板岩层代替煤层直接压裂,同时通过表面活性剂的优选、分层控压联合排采技术以及支撑裂缝中煤粉的适度产出等预防措施,达到减小气阻效应和固阻效应的目的。     

欠平衡钻井技术在梨深1井的应用

欠平衡钻井技术是准确发现和评价油气资源的方法之一,尤其适合评价和开发低压低渗油气层。介绍了梨深1井四开井段实施欠平衡钻井技术的详细情况。该井四开钻井液密度0.90~1.05 g/cm3,使钻井液液柱压力低于地层压力,地层大量气体侵入井筒,进一步增大井底欠压差。自井深3582.5 m后一直维持点火钻进,为后续井钻井施工提供了很好的借鉴。