深水钻井水力参数计算及优选方法

基于常规钻井水力参数设计理论,结合深水钻井井身结构特点,给出了适用于深水钻井的理论最优排量、循环压耗及钻井液当量循环密度计算方法,针对不同井段、不同钻井液流态下钻杆内及环空内的压耗进行了计算和分析,提出了深水钻井水力参数优选方法。进行了实例计算分析,结果表明本文提出的深水钻井水力参数计算和优选方法计算精度高,符合深水钻井实际情况,对深水钻井水力参数设计具有一定的指导意义。     

深水控制泥浆帽钻井水力参数设计与计算

深水控制泥浆帽钻井技术可以应对严重漏失地层和高压、高含硫地层的钻井问题,但钻井水力参数的设计与计算较为困难。为此,结合深水钻井工艺流程,建立了深水控制泥浆帽钻井井底压力计算模型,给出了深水钻井不同工况下的钻井液密度确定准则和钻井液当量循环密度计算方法,并基于井筒内循环压耗分析得到了水面泵和水下泵的泵压计算方法;针对严重漏失地层和高压、高含硫地层的井筒压力分布特点,给出了该工况下的泥浆帽高度计算方法;结合井眼清洁准则和漏失量与漏失压差的关系,给出了牺牲流体排量计算方法,并以此为基础提出了深水控制泥浆帽钻井水力参数设计流程。以一口深水井为例,对控制泥浆帽钻井水力参数进行了算例分析,结果表明:泥浆帽高度主要由井底压力的大小决定,钻井液密度与排量的大小可对其产生一定影响,所以通过调节泥浆帽高度可以控制井筒压力。      

深水海底泥浆举升钻井技术及其应用前景

为了解决深水钻井中遇到的问题，由Conoco公司领导的工业联合项目组研发了海底泥浆举升钻井（以下简称SMD）技术。采用该技术进行深水钻井时，隔水管内充满海水，泥浆用小直径管线从海底返回，在返回环空中形成两个压力梯度，实现双梯度控压钻井。文中着重介绍了SMD的理论依据、系统工作原理、系统关键设备以及SMD井控程序的HAZOP分析等。从技术适用性、经济性、装备以及可能存在的风险等方面对该技术在南中国海钻井中使用的可行性进行研究，并展望其应用前景。     

深水平台控压钻井技术浅析

窄密度窗口、漏溢同存、高温高压已成为深水钻井实现安全高效钻探所面临和亟待解决的难题。控压钻井技术已在我国陆地和浅海取得良好应用效果，国内深水领域还未系统开展控压钻井工艺和装备的攻关研究。调研分析我国南海某工区钻井工程需求，文章在此提出将旋转控制头安装在张力环下方的深水控压钻井技术，从系统的组成和功能方面阐述控压钻井隔水管水下子系统和控压钻井平台管汇系统；从平台工作状态、控压钻井隔水管水下子系统部署时序、钻井液循环特点等方面与自升式平台控压钻井进行对比分析；以井底压力为研究目标开展平台升沉、大排量钻井、增注/节流参数等因素对其影响的模拟计算。在此基础上指出我国深水控压钻井应从工艺、井底压力波动机理及控制方法、实时水力计算软件研发等方面开展攻关研究，满足深水钻井工程需求，助力深水油气资源高效勘探开发。     

深水钻井用旋转分隔器及其设计计算

为解决在海洋超深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术。SMD技术是用于深水和超深水钻井的新技术,采用该技术需要设计研发新的钻井设备。鉴于此,着重阐述了SMD系统关键设备之一的海底分隔器(SRD)的工作原理,对其结构进行了分析并建立了三维模型,给出了关键部件的强度校核公式。海底分隔器的设计计算为海底旋转分隔器的样机制造提供了理论基础。     

双壁钻杆钻井井底压力的计算方法

对双壁钻杆低压钻井过程中双壁钻杆的最大下入深度和井底压力的计算方法进行了研究,使用马古3井的有关数据进行了实例计算。结果表明,双壁钻杆的最大下入深度与地面注气增压设备的出口压力、泥浆泵的泵压、地面管汇、钻杆内外压耗以及钻头水力参数等因素有关,使用双壁钻杆钻井可有效地降低井底压力,是一种较有应用前景的低压钻井工作方式。     

大位移井水力参数设计及计算方法

分析了大位移井钻井中岩屑运移以及钻井液环空流动的特点。通过总结归纳现有的大斜度井钻井中岩屑床厚度计算以及环空压耗计算模型,结合大位移井钻井的特点,建立了一套大位移井钻井中水力参数设计及计算方法,为大位移井钻井水力参数设计提供了一种实用手段。     

深水钻井液举升钻井技术的水力学计算

为解决深水钻井过程中遇到的一系列问题,石油工业界提出了海底钻井液举升钻井(SMD)技术,由于该技术是用于深水和超深水钻井的新技术,迫切需要新的水力学计算方法和理论。海底钻井液举升技术采用相对较小的回流管线从海底回输钻井液,而隔水管内充满海水,在回流环路中形成两个压力梯度。根据海底钻井液举升钻井技术的使用环境及特点,推导了海底钻井液举升钻井系统的水力学计算公式,并编制水力学计算程序,依据算例对该系统的特点进行了分析,为深水钻井操作提供了理论依据。     

桩深1井钻井水力参数设计与效果分析

针对深井钻井的特点，系统地分析了３１１ｍｍ和２１６ｍｍ并眼钻井水力参数对钻井速度的影响规律。给出了深井中循环压耗及井底水力能量的计算结果。桩深１井试验表明，提高深井段钻井水力参数后，机械钻速可提高１１％以上，并有利于安全钻井。     

控压钻井钻碳酸盐岩储层水平井水力延伸极限的研究

水平井是碳酸盐岩储层的有效方式,但是过低的漏失压力是限制碳酸盐储层水平段延伸极限的最主要因素。根据控压钻井工艺方法,文章建立了碳酸岩储层控压水平井水平段水力延伸极限的计算模型,确定了控压钻井方式下最优的钻井液密度,且根据流体力学理论,分别对环空非水平段循环压耗和水平段环空压耗进行计算,进而求出了水平井水平段的水力延伸极限。最后通过实例验证,与常规钻井相比得出控压钻水平井可有效延长水平段的延伸极限,并分析了排量、安全密度窗口度、岩屑床高度和井口回压对水平井水平段水力延伸极限的影响,为在裂缝性储层中开展控压钻水平井作业提供技术支持。     

考虑海底增压的深水钻井当量循环密度预测方法

针对深水井筒ECD预测与控制方面存在的不足,建立了考虑温度和岩屑影响及有海底增压管线举升系统情况下的深水钻井ECD预测模型,以实例计算分析了深水钻井中有海底增压管线举升系统情况下ECD变化。结果分析表明,钻柱内的排量一定时,增注排量越大,ECD值越小;在有海底增压管线举升系统时,本计算条件下ECD值均未超过漏失压力,因此该种参数工况下应该为安全状况;在无海底增压时,随着排量的降低,环空ECD逐渐增加,且ECD增加值较大;当排量小于一定值时,ECD的增加会导致在钻井过程中的地层漏失。因此在深水钻井过程中应该特别注意在隔水管段的井眼清洁问题,除了控制机械钻速、泵入清扫液等措施以外,还应适量采取增加排量来及时清除钻屑,保持井眼清洁。最后对比分析了模型的有效性,在本计算条件下与PWD实测值偏差最大1.36%,对深水钻井水力参数优化设计及井控具有一定的参考意义。     

海底泵举升双梯度钻井技术进展

海底泵举升钻井液方式的双梯度钻井技术是一种非常规钻井方法,它依靠海底泵和1条小直径上返管线把钻井液和钻屑从海底循环到海面。海底泵举升钻井液钻井技术主要分为SMD系统、DeepVision双梯度钻井系统及SSPS双梯度钻井系统。在介绍海底泵举升钻井技术优势及风险的基础上,对双梯度钻井技术的发展现状进行了阐述。我国的双梯度钻井技术研究刚刚起步,主要是对注空心球、隔水管气举等方案的双梯度钻井原理、水力学计算及实施方案等进行研究。建议加快我国深水油气资源的勘探步伐,形成一套能指导我国深水油气开发的钻井技术体系。     

深水钻井井涌余量计算方法及压井方法选择

井涌余量是钻井过程中正确判断能否安全关井,以及采用何种方法压井的重要参数,目前对于深水钻井中井涌余量的计算仍存在诸多不足。为此,采用理论推导和实例验证的方法开展了深井钻井体积井涌余量计算方法的研究。以套管鞋处地层、套管抗内压、防喷器和节流装置4个对象的承压能力为约束条件,在考虑深水井筒温度剖面、节流管汇和环空循环压耗的基础上,建立了体积井涌余量的计算模型,并以南海某深水实例井的计算结果验证了模型的可靠性,最后得出该井可以安全关井且应用工程师法压井更为安全的结论。这与现场所采取的措施相符合。在此基础上与文献中所建立的未考虑温度和压耗的计算模型进行比较,分析了节流管汇、环空压耗以及井筒内温度对井涌余量大小的影响:如果不考虑压耗和温度的影响,会导致体积井涌余量变小,使得压井条件更苛刻。此外还研究了泥浆池增量与溢流发生深度对井涌余量的影响规律,提出了相应的提高井涌余量的技术措施。     

深水无隔水管钻井液回收钻井水力学计算

为解决深水钻井中遇到的一系列难题,国外研发出无隔水管钻井液回收钻井技术(RMR),该技术去除了隔水管,利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。由于RMR技术是最新发展的技术,目前尚无合适的水力学计算理论和方法。根据无隔水管钻井液回收钻井系统的工作条件及特点,推导出无隔水管钻井液回收钻井系统的水力学计算公式,编制水力学计算软件,进行了算例分析,并与文献中数据进行了对比,验证了计算公式和程序的正确性。     

深水钻井喷射法安装表层导管极限下入深度确定

准确了解深水钻井导管喷射极限下入深度对安全、高效深水钻井具有重要的意义。根据导管喷射下入系统的受力分析,对影响导管极限下入的土质参数及施工参数进行了研究,土质参数的影响因素主要包括土体抗剪强度和土体摩阻力;施工参数的影响因素主要包括喷射钻压、喷射排量及导管垂直度。基于对喷射过程中导管下入系统合力为0 的工况进行研究,建立了深水钻井导管极限下入深度的预测模型;运用预测模型对南海某深水井的导管喷射进行了实例计算,得出了实际工况下导管喷射最小下入深度及最大下入深度。现场应用结果表明,该研究成果对安全喷射施工设计具有指导意义。     

考虑深度和声波偏量的密度拟合对地层压力预测精度的影响

随着深水钻井技术的不断发展,窄密度窗口钻井愈发常见,深水地层压力预测精度要求随之增加。深水地层密度拟合是上覆岩层压力预测及地层压力分析不可或缺的基础,单一模型不能准确预测深水地层上覆岩层压力。鉴于此,对比伊顿指数法的孔隙压力预测过程,以非线性拟合为基础,在Power Law模型的基础上引入声波偏量对密度的影响,分析声波偏量与密度的非线性关系,提出一种修正的密度拟合模型。模型在理论上综合考虑地层正常压实情况及声波速度变化反映的密度异常,更符合实际,解决了单一模型无法准确拟合深水地层密度的难题,破裂压力预测误差由6.36%降低至2.73%。     

深水钻井增压管线开启判别及参数优化研究

深水钻井过程中钻井液从套管环空返至隔水管段时,由于隔水管段环空尺寸突然增大,钻井液流速降低,携岩效率下降,从而导致钻井事故的产生,而深水区域目的层压力窗口非常小,难以通过增大海上平台钻井泵排量的方法来提高隔水管段携岩效率.鉴于此,基于井筒流动与传热理论,考虑钻井液流变性随温度变化特性,提出了深水钻井增压管线开启判别方法...     

白云凹陷深水区井壁稳定性研究及应用

白云凹陷深水区是珠江口盆地重要的储量增长点,但是深水钻井安全钻井液密度窗口窄,钻井风险高,因此准确评估白云凹陷深水区井壁稳定性的规律和特点,对白云凹陷下一步的开发十分必要。针对白云凹陷深水区的钻井情况和地质特点,研究了地层压力体系特征,认为幂律模型和Eaton模型能够获得精度较高的地层密度和地层孔隙压力,得出了地层压力体系随水深的变化规律,其中地应力和破裂压力受水深影响明显。利用得到的地层压力对白云凹陷深水区的安全钻井液密度窗口进行了评估,认为白云凹陷深水区井壁坍塌风险较低,漏失风险高,主要是砂岩渗透性漏失,钻井液设计时需考虑其影响。