煤层气欠平衡钻井环空注气工艺优化

充气欠平衡钻井技术是目前煤层气钻井中减少煤储集层伤害、保护煤储集层最常用的措施之一.针对煤层气羽状水平井充气欠平衡钻井技术特征,优选了水平及竖直井筒内多相流动压降计算模型,确立了井底欠压值的求解方法,给出了求解的计算流程.根据沁水盆地煤层气田某羽状水平井实际资料,通过对不同注气压力、不同注气量以及不同钻井液排量条件下井底欠压值的计算和分析得出:当环空注气压力一定时,井底欠压值随钻井液排量的增大而单调递增,且环空注气量越大,井底欠压值越小;在最佳环空注气压力条件下,当钻井液排量一定时,井底欠压值随着环空注气量的增大而单调递减,当环空注气量一定时,井底欠压值随着钻井液排量的增大而增大.利用该计算模型和计算方法,结合现场欠平衡钻井工程要求.可以优化出最佳的环空注气工艺参数.     

煤层气洞穴充气欠平衡钻井井底压力的研究

洞穴充气欠平衡钻井是目前煤层气钻井中的一个重要技术手段,由于在洞穴充气欠平衡钻井过程中,环空内存在气液固三相流体,因此如何在钻井过程中保证井底压力的稳定是一个难题。通过对洞穴充气欠平衡钻井工艺技术和煤层气钻井现场装备的研究分析,以煤层气洞穴充气欠平衡钻井井身结构和施工工艺流程为基础,建立了井筒的物理模型,基于该物理模型以及对单相流、多相流流动分析模型的研究,建立了适合煤层气洞穴充气欠平衡钻井井底压力动态分析的井筒流动分析模型,形成了一套煤层气钻井井底压力安全监控方法,并设计开发了相应的井底压力安全监控系统。最后,在测试中分别对注气量、排量等因素对井底压力敏感性进行了分析。     

煤层气水平井充气欠平衡钻井注气工艺研究

充气欠平衡钻井是目前煤层气钻井中最常用的技术手段,如何在控制注气压力,注气量以及排量等参数的情况下,使得钻进时既能满足携岩要求,又能有效地控制井底压力是一个难题。应用FLUENT软件,通过对不同的注气压力、注气量以及排量条件下的计算模拟,得出U型井直井造穴处的压降规律,并基于此,优选确定出一套合理的工艺参数,确保在充气欠平衡钻井过程中,既能形成期望流型、满足携岩要求,又能有效控制井底压力。文中通过一口井的实钻数据建立了分析模型,并进行了计算模拟,最终优化出注气压力、注气量和泵排量等参数,总结出其变化规律。该研究成果对保障钻井作业安全及优化钻井作业有一定的借鉴作用。     

欠平衡钻水平井附加套管注气方式及关键技术

充气欠平衡钻井技术应用于水平井或大斜度井,将是拓展欠平衡钻井应用领域的重要方向之一。目前注气方式主要是钻柱注气和环空注气。采用钻柱注气方式,常规井下动力钻具和泥浆脉冲随钻测量工具无法正常工作,而现有的环空注气方式（如寄生套管、双层套管),由于成本高,技术问题多,应用不够广泛。由此,结合欠平衡钻井和水平井的理论和实践,提出了附加套管环空注气方式,并针对其关键技术进行理论分析和论证。该注气技术克服了钻柱注气的特殊问题,形成一套实用的环空注气欠平衡钻水平井技术。     

欠平衡钻井技术在保护煤层气储层中的应用

煤层气储层不仅具有低渗、低压特点，还具有对各类伤害的敏感性，从而决定了在煤层气钻完井、开采过程中要坚持采取系统的保护煤层措施。通过直井的油管向另一水平井环空注气实现欠平衡的钻井工艺在FP1-1井中得到成功应用，实现了及时、平稳注气，保护了煤层并维持井壁稳定，优化了单井筒水平井井身结构。为推广欠平衡钻井技术开发煤层气指出了方向。     

煤层气多分支水平井钻井工艺研究

煤层气多分支水平井工艺主要包括充气欠平衡技术、井眼轨迹优化设计与控制技术、水平井与洞穴井对接技术、煤层造洞穴技术等.系统地论述了煤层气多分支水平井钻井工艺的技术要点以及井身结构和轨迹设计原则和方法,并且详细阐述了造洞穴、U型充气欠平衡和两井连通工艺的原理及程序.提出了煤层气多分支水平井的设计方法和理论,为未来煤层气的高效勘探开发提供了技术参考.     

临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究

利用水平井特殊轨迹增产的特点，与利用欠平衡消除储层伤害增产的特点相结合，产生了“欠平衡钻水平井”的新技术。欠平衡钻水平井技术是目前国际钻井界发展的热点技术，有许多非常成功的实例。注气欠平衡钻水平井技术面临的两大技术难题是井下动力钻具不能正常工作和常规MWD无法正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术既保证了注气液降低环空液柱压力的作用，同时又保证了钻井液脉冲MWD和井下动力钻具完全工作于不含气的介质，能够正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术的关键有3个方面：新型双层注气套管头、临时套管的下部固定技术和配套工艺。通过对临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究，可以形成一套实用、有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术，解决临时套管注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。     

井口回压和注气量对井底压力的影响

以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础,研究了充气钻井压力控制问题,建立适合充气欠平衡钻井的物理模型,同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法。结合现场资料计算了充气钻井时井底压力随井口回压和注气量的变化而改变的情况,并对其变化形式进行了解释。得出一些有益的结论,为进行合理的欠压值设计提供了理论依据,对指导和实施欠平衡钻井作业和研究提供一定的理论参考。     

充气钻井井筒压力分布规律研究

以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础,研究了充气钻井的压力控制问题,建立了适合充气欠平衡钻井的物理模型,同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法.结合现场资料,计算了充气钻井时井筒压力随回压和注气量的变化情况,并对其变化情况进行了解释.得出的结论为进行合理的欠压值设计提供了理论依据,对指导和实施欠平衡钻井作业和研究具有一定的理论参考.     

玉门油田充氮气欠平衡钻井注气参数优化及试验应用

2011年,玉门油田通过应用充氮气欠平衡钻井技术成功解决了目的层井漏等复杂难题,实现了解放、发现和保护油气层的目的。由于油田经过多年开采,地层能量逐年降低,地层压力系数也随之减少,但规律性不明确,导致2012年至今充氮气欠平衡钻井未收到显著效果。从分析玉门油田2011至今现场充氮气欠平衡钻井情况入手,根据充氮气欠平衡钻井技术特点,提出了结合建立地层三压力剖面与采用PWD仪器采集的环空压力数据进行注气参数优化的方法。最后,对现场注气参数优化试验与应用情况进行阐述。     

注气欠平衡钻水平井的新技术

通过对注气欠平衡钻水平井的新技术研究,我国基本形成了一套实用有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术,可用于解决注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。新技术关键有3方面：①新型双层注气套管头,能够实现临时套管的悬挂、固定与回收和连通注气通道。②借鉴国外钻井的成功经验,结合国内套管、钻头及钻井设备的实际情况,研究出2种3个方案的合理井身结构。③设计了气液旋流混合短节、防挂坡口套管鞋、耐磨套管短节、防倒扣旋转装置等临时套管柱下部固定结构。为全面满足注气欠平衡钻水平井新技术的要求,初步拟定了配套的钻井工艺。图2表2参4     

充气欠平衡钻井 MWD信号衰减原因分析与解决方法

充气欠平衡钻井中,井下随钻测量设备 MWD发射的钻井液脉冲在传播的过程中衰减程度很高,地面设备无法完成对井眼轨迹的监测与控制。通过建立充气欠平衡钻井 MWD信号传输模型,分析制约压力波信号传输的因素,提出调整地面接收器安装位置和改造注气方式两种解决方案并进行现场试验。结果表明:地面传感器的安装位置对信号接收没有影响;改造注气方式将气液充分混合后对信号传输有一定的改善作用,可以提升 MWD的有效测量距离。     

煤层气多分支水平井双管双循环井眼清洁技术

针对目前煤层气多分支水平井钻井中充气辅助携岩技术存在的充气压力难于稳定控制、易产生井壁失稳等事故复杂这一突出问题,利用文丘里原理,借鉴井控模拟系统中的寄生管注气法,研发了一种适用于煤层气多分支水平井钻井的双管双循环井眼清洁技术,建立了该钻井条件下的流体岩屑颗粒系统的多相流有限元模型。现场试验结果表明:①该技术采用了双层套管固井,内层套管底部安装射流发生器;②钻进过程中,从双层技术套管环空注入的钻井液,经射流发生器形成高效转向水射流,并与钻头喷嘴形成的水射流一起增加了内环空流体上返流速;③从模拟仿真结果中发现射流发生器喷嘴与垂向夹角为30°时对岩屑的携带能力最强,并得出了岩屑尺寸大小、不同主辅循环流量、不同钻速等参数对井眼清洁的影响规律。结论认为,该技术增加了环空钻井液排量,大幅度提高了钻井液返速,提高了携岩能力,是目前煤层气多分支水平井清水作为钻井液的技术条件下井眼清洁的有效技术之一。     

煤层气U型井钻井采气技术研究

国内高陡构造煤层气资源丰富、分布较广,开发潜力巨大。针对高陡构造煤储层特点,提出了一种适合开发高陡构造煤层气的U型井钻完井技术,并结合霍林河盆地低煤阶煤层气地质特征,给出了配套的U型井钻完井技术、欠平衡钻井工艺及地面采气技术。结果表明:U型井钻采技术充分利用了直井和定向井的技术优势,可结合煤储层地质特性,利用流体势能原理实现煤层的排水降压采气;采用充气欠平衡钻井技术,通过合理优化注气排量、注气压力和钻井液排量等,可有效保护煤储层,减少储层污染;采用组合U型井钻采技术,可实现多口U型井共用一口直井进行排采,从而节约地面资源,发挥一井多用的作用。     

准噶尔盆地煤层气储层保护及钻完井技术研究

针对准噶尔盆地煤储层特性开展了储层保护及钻井液评价实验,欠平衡钻井方式选择评价分析,多分支井身结构实施方案及工序,以及现有煤层气取心工具的改进等初探研究。获得煤储层敏感性评价等相关实验数据,优选充气欠平衡钻井方式以及多分支水平井主、分支井眼实施工序,优化煤层气取心工具,以此为新疆准噶尔盆地煤层气的有效开采提供工程技术的借鉴。     

欠平衡钻井技术新进展

欠平衡钻井是指在设计条件下 ,钻井液液柱静压头对井底所施加的压力低于要钻地层的压力时所进行的钻井作业。欠平衡钻井包括泡沫钻井、低密度钻井液钻井和注气欠平衡钻井等多种钻井方式。欠平衡钻井技术可减轻地层损害 ,提高机械钻速 ,克服漏失和卡钻 ,是开发枯竭油层的一种好方法。近年来 ,欠平衡钻井的设备已经系统化 ,使欠平衡钻井作业趋于标准化 ;为解决欠平衡钻井日益突出的腐蚀问题 ,目前已经开发出 3类经济可行的防腐方法 :非化学方法、化学方法和非欠平衡方法 ;原来只能在直井和水平井中应用的欠平衡钻井技术 ,现已在多分支井钻井中…     

煤层气欠平衡水平井的井眼清洁监测方法

煤层气欠平衡水平井钻井作业时,由于水平井具有水平位移大的特点,极易造成钻井液携岩不畅等问题,易导致井壁不稳定,增加了井壁坍塌及井漏的风险。为此,基于井眼清洁程度与井筒环空循环压力的变化具有相关性这一特点,把PWD测量的井底压力用于井眼清洁程度监测。采用C++语言开发出一套煤层气欠平衡水平钻井井眼清洁监测系统,该系统通过实时采集数据监测井底的环空压力数据,与理论计算的环空压力数据进行对比,寻找井眼清洁程度与环空压力变化规律及组合特征,用专家系统隶属度脉冲曲线判断井眼清洁程度,从而实时诊断井眼清洁度并对井眼不清洁发出预警,实现了对煤层气欠平衡水平井井眼清洁度的实时评价。实际监测应用结果表明,在井下出现煤层垮塌或钻井液性能变化而表现出井眼重度不清洁预警情况下,需要及时改变注气量、钻井液性能等工程措施,进行钻井液循环排除岩屑在环空的滞留,以消除沉砂带来的安全风险。     

一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫钻井液

欠平衡钻井技术的关键是控制钻井液密度．使井内液柱压力小于储层孔隙压力。介绍了一种适用于欠平衡钻井的充气泡沫低密度钻井液。该充气泡沫钻井液在固体矿产勘探和热气田开采等方面取得了较好的应用效果。这种钻井液为气、液、固三相体系．泡沫剂选用DF-l,稳泡剂为一般的有机高分子聚合物。根据欠平衡钻井要求。通过对粘土、聚合物和泡沫剂的加量进行正交试验,优选出了若干组充气泡沫钻井液配方。应用表明,该充气泡沫钻井液泡沫稳定、密度低、液柱压力小、流变性好、携带岩屑能力强,有一定的抑制地层粘土矿物膨胀分散的能力和抗高温抗污染能力,可以作为欠平衡钻井介质进行试验应用。     

充气欠平衡钻井技术在低压漏失井的应用

充气钻井技术是通过调节注入气量、控制井口回压,降低循环介质密度,形成欠平衡环境的新技术,这一技术能减少储层污染、避免地层漏失等钻井难题。对于裂缝发育的碳酸盐岩压力敏感及窄密度窗口储层,利用充气欠平衡钻井技术,能很好的解决钻井难题,对解决压力敏感、低压漏失钻井难题具有一定的指导意义,在TLM油田YM-X井得到了有效应用。     

欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型研究

为了给欠平衡钻水平井技术提供工程设计依据，根据气液两相流研究方法在欠平衡钻井中的应用评价结果，利用环空及圆管内的气液两相流力学研究成果，建立了欠平衡钻水平井全井段气液两相流模型，用数值求解方法求解了该模型，并通过现场测量数据和试验数据验证了该模型的预测结果。该欠平衡钻井模型能模拟欠平衡钻水平井的全过程，预测欠平衡钻井过程中井底压力变化规律，对欠平衡钻井环空及钻柱内压力的预测精度在5%左右，能够满足欠平衡钻井工程设计的要求。该模型为欠平衡钻井井底压力预测及控制提供了理论依据，保证了欠平衡钻井的成功实施。