小井眼环空水力学评述

讨论了小井眼环空水力学中的环空压耗的理论及其主要影响因素,导出了环空压耗的具体表达式,描述了库特流、戴劳旋涡和戴劳数等流变模式,钻具的各种运动形式,钻井液粘滞性及流变性对环空压耗的影响。小开眼钻具外径与内径之比(k值)较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性、流态发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Her-schel-Bulkley模式描述钻井液的流变性,考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响,导出了计算小井眼环空循环压耗的模型,将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明,该模型具有较高的精度,可以满足现场作业的要求。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大，环空间隙较小，引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化，许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，导出了计算小井眼环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。     

塔河油田小井眼侧钻水平井钻井液技术

小井眼钻井特定的井眼结构与钻井工艺条件决定了其环空水力学与常规井眼有较大区别,因此其钻井液技术也具有一定的特殊性。在选择小井眼钻井液的合适流变模式的基础上,分析了小井眼窄环空间隙对钻井液技术的特殊要求,提出了实现小井眼钻井的钻井液技术参数和措施;并且通过对塔河油田侧钻小井眼TK209CH水平井的钻井实践,进一步论证了小井眼钻井中钻井液参数合理选择的必要性。     

小井眼环空压耗模式的建立及其在吉林油田的应用

小井眼环空压耗计算与常规井不同。文中通过对大量试验数据分析,回归得到了钻柱旋转和偏心弯曲对小井眼环空压耗影响的经验模式,并在常规井压耗模式基础上建立了小井眼环空压耗模式。给出了小井眼中由轴向流动雷诺数和旋转泰勒数共同判别钻井液流态的经验表达式。编制了小井眼水力参数优化和钻井液流变参数优选的程序。计算结果表明小井眼中的环空压力损失与钻柱内压力损失的比值高达25%~30%。利用吉林油田庙1-40井的数据,对理论模式及室内试验结果进行了现场验证。验证结果表明,利用文中建立的小井眼压力损失模型去预测现场小井眼中的压力降,相对误差在6%以内,证明所建立的压耗模型完全可以满足工程施工的需要。对该油田庙5-40井水力参数进行了预测计算,计算结果同样表明了模式的准确性。     

小井眼环空压耗的室内试验研究

小井眼环空水力学与常规井区别很大。在室内小井眼环空实验架上对小井眼环空压力损失进行了试验研究。模拟环空钻井液返速、钻柱旋转速度、钻柱偏心弯曲程度、钻井液性能和钻具接头等对压耗的影响,取得上千组试验数据。试验结果表明:随环空返速增加,小井眼环空压耗增加很快;在转速较低时随转速增加压耗反而有所下降,但下降幅度很小,在转速较高时钻柱旋转时压耗的影响很大;随偏心度增大,环空压耗降低;随环空间隙减小,压耗对钻柱旋转变得更为敏感;随钻井液幂律流性指数增加,环空压力损耗增大;随宾汉塑性粘度增加,环空压耗增加;随钻井液密度增加,环空压耗增大;钻具接头对小井眼环空压耗的影响很显著。     

小井眼钻井液性能研究

由于小井眼环空间隙小,小井眼钻井较常规井钻井具有更大的难度,对钻井液提出了更高的要求。研究了适合海上某井密度为1.50g/cm3的小井眼钻井液的配方及性能。结果表明,该小井眼钻井液具有流变性、滤失量、抑制性、润滑性等良好的综合性能,很好地保证了目标井的当量循环密度(ρec)的控制,从而有效地防止小井眼环空间隙小、ρec过高而压漏地层,能够满足目标井小井眼钻井要求。     

小井眼环空压力损耗计算

在大井眼环空压耗计算模型的基础上，根据小井眼钻井的特点，从理论上分析了影响小井眼环空压耗的诸多因素，建立了以钻井液流变性、钻柱偏心，钻柱旋转和钻柱接头为主要影响因素的直井、近直井小间隙环空压耗计算模型，同时给出了模型中诸因子的确定方法。为便于现场应用，给出了计算步骤和计算实例，定量分析了钻柱偏心、钻柱旋转和钻柱接头对小间隙环空压耗的影响。     

深水表层钻井循环压降计算研究

考虑深水低温对钻井液流变性的影响,采用分段计算不同深度井段钻柱内循环压降,然后迭加的方法计算钻柱内总的循环压降.海水越深海底钻柱内温度越低,采用分段计算然后迭加的方法计算钻柱内循环压降更准确.环空层流循环压降计算,运用相关系数法对深水表层钻井液流变模式进行优选,最适合的流变模式是幂律模式.若用宾汉模式计算环空层流循环压降,其计算结果比幂律模式计算结果高好几倍.因而要准确预测环空循环压降必须采用优选出的钻井液流变模式计算环空循环压降.     

滴西区块侧钻小井眼水平井钻井液技术

小井眼井投资成本低,并可采用开窗侧钻使老井复活,是油田经济有效开发的一条途径。小井眼钻井需克服环空压耗高、岩屑携带等技术难题。通过对地层进行分析,滴西区块采用新型高效钻井液体系,分段进行钻井液性能和水力学设计,在二叠系以上地层采用紊流,钻井液的低剪切流变性可保持泵压在24 MPa内,钻井液抑制性和密度支撑对二叠系地层稳定效果良好;石炭系地层采用紊流-层流过渡流型,提高切力和地层胶结作用,保持泵压在26 MPa内,钻井液流型对井壁扰动小,水平段携岩能力强,机械钻速同比提高66.4%。现场应用证明,高效钻井液体系在滴西区块可发挥井壁稳定和提高钻速的优势。      

小井眼技术的发展与评价

本文报道了用氯化铁水合物催化肉桂酸和异戊醇的酯化作用，探讨了氯化铁催化合成肉桂酸异戊酯的条件。     

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根据模糊集中的模糊一致关系理论，运用一致矩阵法，对小井眼钻井多目标方案10个指标进行评价分析后，明确指出四种方案的优先顺序，这与小井眼钻井模糊层次评价模型一致。分析结果表明模糊一致矩阵法符合人们思维决策的一致性，它能有效评价小井眼的多目标钻井方案,为科学决策提供了可靠的科学依据，因而具有广泛的应用前景。     

考虑壁面滑移效应的高密度油基钻井液流变性研究

壁面滑移效应会严重影响高密度油基钻井液流变性测量的准确性,需要对其进行检测和校正。基于Tikhonov正则化方法,建立了高密度油基钻井液流变性测量过程中的壁面滑移效应校正方法;利用六速旋转黏度计,进行了考虑滑移效应的深层页岩气井现场高密度油基钻井液流变性测量试验,分析了高密度油基钻井液壁面滑移特性,优选流变模型并计算了流变参数。计算结果表明,与校正前的流变参数相比,滑移校正后的深层页岩气井现场高密度油基钻井液的动切力更小,而流性指数更大且接近于1.00,其真实流变性可用宾汉模型表达;壁面剪切应力大于临界剪切应力时,滑移速度随壁面剪切应力增大而呈指数增大。研究结果表明,测量高密度油基钻井液流变性时会产生滑移效应,滑移校正前后的流变模式与流变参数存在明显差异,因此应消除滑移效应的影响。      

深水钻井液关键外加剂优选评价方法

常规深水钻井作业由于其特殊的深水低温高压环境,对钻井液的性能提出了更高的要求,在深水环境下,钻井液对气体水合物的抑制性能和低温下良好的流变性能是深水钻井液的关键性能,而赋予这些性能的外加剂——气体水合物抑制剂和流型调节剂则为深水钻井液的关键外加剂。目前水合物抑制剂的评价方法一般采用温度/压力法,即通过实验过程中温度和压力的变化来判断气体水合物的生成与分解,从而判别抑制剂性能的好坏。对流型调节剂的优选评价,一般是通过测定钻井液在作业范围的全温度段的流变性能来体现的,要求钻井液具有恒流变的特性,即钻井液的塑性黏度、动切力、六速旋转黏度计低转速下的读数(φ6,φ3)在作业范围的全温度段的变化较小。     

智能流体研究进展及其在钻井液中的应用与展望

智能流体作为一种物理性能“可控”的智能材料，在航天、生物、医疗以及微电子等行业得到了广泛应用。根据智能流体响应条件，将智能流体分为了外场可控智能流体(以磁流变流体和电流变流体为代表)和刺激响应可控智能流体(以智能水凝胶为代表)，系统总结了智能流体的流变机理、研究现状，指出将纳米材料引入智能流体是目前研究热点。在此基础上，介绍了可应用于钻井液中的智能流体室内研究进展，分析了智能流体应用于钻井液的可行性。最后结合智慧油田发展需求，提出了开发智能钻井液、研发智能钻井设备以及智能钻井液操控系统是未来智能钻井发展新方向。     

胜利油田小眼井套管开窗侧钻技术

根据套管开窗定向侧钻技术在胜利油田研究、发展和实施的具体情况,着重介绍了小眼井套管开窗侧钻定向井、水平井的开窗侧钻、井眼轨迹测量与控制等施工工艺和技术措施,并结合营66－侧37井和梁11－侧34井的具体施工情况,对小眼井套管开窗定向侧钻技术方法和效果作了进一步说明。     

High temperature and high pressure rheological properties of high-density water-based drilling fluids for deep wells

To maintain tight control over rheological properties of high-density water-based drilling fluids, it is essential to understand the factors influencing the rheology of water-based drilling fluids. This paper examines temperature effects on the rheological properties of two types of high-density water-based drilling fluids (fresh water-based and brine-based) under high temperature and high pressure (HTHP) with a Fann 50SL rheometer. On the basis of the water-based drilling fluid systems formulated in laboratory, this paper mainly describes the influences of different types and concentration of clay, the content of a colloid stabilizer named GHJ-1 and fluid density on the rheological parameters such as viscosity and shear stress. In addition, the effects of aging temperature and aging time of the drilling fluid on these parameters were also examined. Clay content and proportions for different densities of brine-based fluids were recommended to effectively regulate the rheological properties. Four rheological models, the Bingham, power law, Casson and H-B models, were employed to fit the rheological parameters. It turns out that the H-B model was the best one to describe the rheological properties of the high-density drilling fluid under HTHP conditions and power law model produced the worst fit. In addition, a new mathematical model that describes the apparent viscosity as a function of temperature and pressure was established and has been applied on site.     

油基钻井液高温高压流变参数预测模型

在高温高压深井中,钻井液流变性受温度和压力的影响较大。研究油基钻井液的高温高压流变特性,建立宾汉流体的流变参数预测模型,对于现场及时调整钻井液性能、精确计算环空压降、实现高温高压井当量循环密度的精确预测及合理控制井底压力具有重要意义。对具有典型配方的油基钻井液在高温高压下的流变特性进行了研究,通过对实验数据进行多元非线性回归分析,建立了预测高温高压条件下油基钻井液表观黏度、塑性黏度和动切力的数学模型。由模型得到的预测值与实测值具有较好的吻合性,相关系数均在0.98以上。该模型可用于深部井段流变参数的预测和现场水力参数的精确计算。     

马氏漏斗黏度计测定钻井流体流变参数新方法的建立

目前使用马氏漏斗黏度计作为流变仪使用,所得到的数学模型计算过程繁琐、精度不足,无法满足现场测定钻井流体流变参数的需求。笔者针对牛顿型与非牛顿型钻井流体,优化了流量系数、壁面剪切速率、壁面剪切应力及流变曲线的数学模型,得到了测定牛顿黏度、表观黏度、塑性黏度以及动切力的新数学模型。结果表明,模型下矿物油、合成油、燃料油、绒囊冲洗液及甲酸盐钻井液的流变曲线与HAAKE MARS Ⅲ流变仪所测得的流变曲线之间存在很强的正相关性,相似度很高;模型下5种钻井流体的牛顿黏度、表观黏度、塑性黏度以及动切力的测量值与ZNN-6旋转黏度计的测量值之间的误差分别为1.40%、4.29%、2.78%与10.13%;说明了,建立的新方法可准确、简便地求得钻井流体的流变参数,计算准确度与ZNN-6旋转黏度计相符,可满足现场钻井流体流变学设计的需求。