深水钻井井壁稳定性评估技术及其应用

深水地层上覆岩层压力低,井眼破裂压力低,安全钻井液密度窗口窄,易发生井壁失稳,因此,准确评估安全钻井液密度窗口对深水钻井十分必要。深水地层井壁稳定性研究难点在于准确评估上覆岩层压力与建立浅层井眼坍塌压力和破裂压力计算模型,针对国外现有模型中对深水地层密度评估存在偏差的问题,从深水地层特性出发,认为深水浅层和深层处于不同的成岩阶段,应采用不同的模型进行密度评估;针对深、浅层井周应力状态的差异,分别对深水浅层和深水深层的井壁稳定性进行研究,得出了安全钻井液密度窗口计算的分段模型。利用该模型对南海某深水气田的安全钻井液密度窗口进行了评估,评估结果与实钻情况吻合,表明该模型准确、可靠,为深水钻井液密度设计提供了重要依据。     

BZ13-1油田井壁稳定性研究及应用

位于渤海中部海域的BZ13-1油田在前期钻井中存在溢流、井漏、阻卡等较多复杂问题,制约了钻井速度。井壁稳定的力学分析方法主要利用钻井资料、测井资料、录井资料等,分析地层压力、地应力、地层强度参数的分布规律,结合岩体强度准则计算坍塌压力与破裂压力,得出钻井安全密度窗口。通过对BZ13-1油田井壁稳定性进行分析,得出了高压层、易漏失层、易坍塌层位置,并据此对开发井进行井身结构设计,分析结果在开发井钻井中取得了良好的应用效果,有效减少了钻井复杂问题。     

中江地区井壁力学稳定性研究

中江地区沙溪庙组地层在钻井过程中一直存在比较严重的垮塌现象，给该区钻井施工带来较大的技术难题和经济上造成较大损失。为弄清井壁稳定性机理，为该区钻井工程的设计与施工提供科学依据，文章从井壁应力状态角度出发，根据岩石力学理论分析和实验，利用钻井、录井、测井、测试、压裂等资料建立了计算中江地区沙溪庙组地层井壁力学系统合理的物理模型和计算方法，建立了该区地层孔隙压力、地应力、井壁破裂压力和井壁坍塌压力剖面，并在此基础上对井壁力学方面的稳定性进行了分析，发现在1600～1840m井段地层坍塌压力较高，与地层压力相当，出现了井壁扩大现象，井壁稳定性差，建议改进钻井液性能，降低地层坍塌压力。     

椭圆形井眼的井壁稳定分析

本文分析了由井眼崩落造成的椭圆形井眼的井壁稳定问题,推导出了椭圆形井眼的地层破坏压力和地层坍塌压力的计算式,结果表明椭圆形井眼的破裂压力和坍塌压力都比圆形井眼大,从而提高了钻井液密度的设计下限。     

苏里格气田定向井井壁稳定性分析研究

通过坐标转换关系,建立了定向井井壁围岩的应力分布函数,分析了定向井井壁周围应力的分布情况.依据库伦-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,建立定向井井壁坍塌压力和破裂压力计算模型,并据此编制了定向井井壁稳定计算分析软件.利用苏里格气田某井的实际数据资料,计算出了定向井井壁坍塌压力和破裂压力,绘制出坍塌压力和地层破裂压力随井...     

南海北部陆坡白云凹陷13.8Ma深水扇沉积

运用层序地层学的方法对珠江口盆地白云凹陷13.8 Ma以来的深水扇进行分析,建立了浅海、陆架区的沉积物(高位时期)与深水沉积(低位时期)之间的联系,进而研究了白云凹陷13.8 Ma以来的深水扇体的岩性和沉积物组成,此方法对于预测不同深水沉积单元的岩性和预测深水沉积系统的沉积物粒度及潜在储层的质量有重要意义。深水油气勘探的关键是精确地预测深水沉积储层,白云凹陷深水勘探有别于浅水陆架勘探,应先预测深水目标的岩性特征和储层条件,再进行地球物理、圈闭评价等工作的勘探流程。     

压力衰竭储层中定向井井壁稳定性分析

在很多油气田开发中后期,储层压力会发生衰竭,压力系数可能降至0．5以下。地层压力降低将导致地应力发生变化,进而影响钻井中的井壁稳定性。因此利用某正断层构造中的地层参数,对储层压力衰竭前后,向水平最大、最小主应力方向钻井情况下,坍塌压力和破裂压力随井斜角的变化情况进行了分析,结果表明在压力衰竭地层钻井主要应防止漏失,并且应避免向水平最大主应力方向钻进大斜度井或水平井。该研究结果可以为压力衰竭地层中定向井钻井设计提供参考。     

珠江口盆地深水区白云凹陷始新世洼陷结构研究

利用新采集的长电缆地震资料及地质、测井和地化资料研究表明,白云凹陷在始新世文昌期由一系列断层控制的半地堑组成,断裂对文昌组沉积的控制作用明显,但晚期白云凹陷的持续沉降以及巨厚的渐新统-中新统地层沉积,掩盖了早期半地堑的形态.断陷期的半地堑控制了湖相烃源岩的分布,对这些半地堑的进一步分析有利于厘清文昌组烃源岩的分布及促进该区的油气勘探.     

超低压水平井井壁稳定性研究与应用——以崖城13-1气田为例

在气田开发中后期的调整井钻井中,由于储层压力衰竭,会产生与常压或异常高压地层中不同的井壁稳定问题,主要体现在钻进中容易漏失,导致井下复杂情况或钻井事故。崖城13-1气田在开发10余年后,主力储层压力系数衰减为0.47左右,是典型的超低压力气藏。针对该气田储层压力衰竭情况,建立了调整井井壁稳定力学分析方法,对崖城13-1气田某大位移调整井压力衰竭后的坍塌压力、破裂压力和漏失压力情况进行了分析。计算结果表明,地层压力降低导致坍塌压力和破裂压力均有不同程度下降,使钻井中坍塌风险降低,漏失风险增加。因此,在压力衰竭储层段钻井液密度设计中需要以压力衰竭后的坍塌压力、破裂压力及漏失压力为参考。实际钻井情况表明,考虑压力衰竭条件下的井壁稳定性分析在崖城13-1气田水平井的应用取得了良好效果。     

南海北部白云凹陷21Ma深水重力流沉积体系

深水重力流沉积是南海北部陆坡主要的沉积类型,以高分辨率三维地震、钻测井等资料为基础,通过地震资料解释和地质分析,对南海北部白云凹陷21 Ma所发育的深水沉积体系进行识别、解释和预测。识别出块体搬运沉积体系、水道堤岸复合体以及朵体3类深水重力流沉积单元。块体搬运沉积体系呈杂乱反射特征,底部发育侵蚀擦痕;水道作为重力流的搬运通道,呈弱振幅U或V形特征;重力流溢流形成的堤岸呈强振幅楔形特征;水道与堤岸构成水道堤岸复合体具有典型的海鸥翼状特征;位于水道前端的朵体表现为强振幅平行-亚平行反射,在平面上具有朵状特征。块体搬运沉积体系逐渐向水道、水道堤岸复合体以及朵体演化的过程中伴随着不同流态的深水重力流之间的相互转化。综合地球物理学、沉积学以及海洋地质学等方法,对南海北部陆坡21 Ma开展重力流沉积体系研究,建立深水沉积模式,对研究深水重力流沉积过程具有重要的理论意义。     

南海北部陆坡白云深水区浅层深水水道沉积

应用分辨率高的浅层三维地震资料,对白云深水区浅层深水水道沉积系统进行研究,以此指导地震分辨率降低的中深层勘探。在白云凹陷浅层的陆坡、陆坡底都发育大量深水水道,按成因可分为3类:侵蚀型、侵蚀/加积型和加积型。深水水道的几何形态随地形坡度的变化而变化,在上陆坡发育单一的深切供应水道,在坡度较缓的限制性环境内,多个较宽浅的水道垂向叠加,在盆底的非限制性环境,多个小型水道侧向迁移。在平面上,水道形态既有顺直型也有弯曲型。白云凹陷侵蚀/加积型水道垂向变化特征表现为粒度整体向上变细,底部为主水道,顶部为有堤水道。深水水道砂岩的勘探具有复杂性,因此找到厚度大、连通性好的水道砂岩尤为重要。     

海洋深水井钻井过程中井筒温度的变化规律

海洋深水油气井钻井过程中,现有的井筒循环温度场计算模型虽然综合考虑了钻井液在循环过程中诸如海水对流换热、隔水管及钻井液、地层导热等多种因素对井筒温度的影响,但却忽略了钻进导致的温度差异,与实际情况不符。为了给深水钻井的钻井液密度设计、井壁稳定性分析等相关工作提供更加准确可靠的依据,在不钻进只循环钻井液过程的温度模型求解温度场的基础上,对补充钻进工况的计算模型应用有限差分法和高斯迭代法进行求解,进而通过节点更新的算法,分析了不同机械钻速的钻进过程对深水钻井井筒温度纵向变化规律的影响。研究结果表明:①同一深度,不同机械钻速下全井温度场的计算结果有明显差异,1 000 m水深的井底随钻温度差异接近10℃;②钻进过程的循环温度场对时间的敏感性远高于机械钻速,与不考虑机械钻速的井筒温度场相比,考虑机械钻速情况下的井筒温度场呈整体增大的变化规律。结论认为,利用该方法可以更好地分析海洋深水钻井过程中井壁稳定性和管柱工况等实际问题,其结果更加符合生产实际。     

井壁稳定性预测方法研究与应用

井壁失稳问题一直是钻井过程中经常遇到的难题。井壁失稳不仅会造成巨大的经济损失,而且决定着钻井工程的成败;因此,寻找一种钻前预测井壁稳定性的方法,以制定相应措施保证成功钻进,这也是亟待解决且对钻井工程有着重大意义的课题。影响井壁稳定的因素多而复杂,目前还没有能够普遍应用的井壁稳定性预测方法。为此,在研究传统井壁稳定性分析方法的基础上,提出了利用黏土矿物理化性能参数预测井壁稳定性规律的模糊综合评价法。在应用过程中对该方法进行了改进:引入层次分析法确定权重,减少了人为因素对模糊评价结果的影响;采用最大隶属度原则分析得出评价结果,增强了预测结果的准确度。在海拉尔地区的应用表明,该方法预测油气井井壁稳定性可信度高,实用性强。     

深水钻井井筒中天然气水合物生成区域预测

综合考虑天然气水合物生成热力学、温度和压力条件,预测深水钻井井筒中天然气水合物生成区域.针对深水钻井的特点,建立了多相流控制方程组(包括各相的连续性方程和动量守恒方程)、环空和钻杆内的温度场方程以及水合物生成热力学方程.针对不同的钻井工况给出了方程的定解条件、方程离散方法以及求解步骤.通过仿真算例讨论了在钻进、停钻和压井过程中相关参数对天然气水合物生成区域的影响规律.结果表明:循环流量越高,抑制剂浓度越大,停钻时间越短,节流管线尺寸越大,水合物的生成区域就越小.算例研究还表明,多因素相结合抑制水合物生成的效果比单因素抑制水合物生成的效果更好.依据此计算方法还可对各参数进行优化.图7参16     

深水钻井井筒中天然气水合物生成风险评价方法

综合考虑天然气水合物相平衡条件、井筒温度-压力场和地温梯度,建立了深水浅部地层天然气水合物生成区域预测方法和深水钻井中井筒内天然气水合物生成区域预测方法。分析结果表明深水浅部地层钻井比深部地层钻井生成天然气水合物的风险更大。在此基础上引入过冷度密度对不同井深处的天然气水合物生成风险进行定量评价,同时基于施工参数的无因次化建立了重点区域天然气水合物生成风险定量评价方法。实例计算表明:深水钻井中海底井口附近和隔水管下部水合物生成风险等级最高;钻井液导热系数、入口温度、排量和NaCl浓度对井筒中天然气水合物生成风险影响最大,可以根据各施工参数的敏感因子并结合现场实际情况定量优化钻井设计和施工,从而降低或避免风险。     

白云凹陷珠海组储层沉积学特征

通过岩心描述、样品和剖面结构分析,以岩石学研究为基础、BYT 井为代表,详细研究了珠江口盆地白云凹陷古近系珠海组砂岩储层沉积学特征,从中划分出三角洲和陆棚2 种沉积体系,探讨了此2 种沉积体系的基本特征,识别出连续进积型和连续退积型2 种三角洲沉积演化序列,建立了珠海组三角洲沉积模式。在此基础上,分析孔隙类型和储层控制因素,将珠海组砂岩储层划分为4 类,并进行了综合评价。提出水下分流河道砂体是最有利储层发育的微相类型,其次为前缘席状砂、水下主河道、河口坝和远砂坝微相。对珠江口盆地白云凹陷BYT 井的储层沉积学研究,有助于我国南海油气资源的勘探开发。     

控制井壁稳定的钻井液技术专利跟踪与分析

调节钻井液性能是解决井壁稳定这一工程性难题的重要手段之一。通过对该领域的专利检索和深入分析,揭示了水化膨胀抑制剂、封堵裂缝处理剂、特种功能组分和多组分协同作用为该领域的主要发展重点,为开发钻井液新技术提供新的思路和方法,对规避研发风险,提高技术起点有重要意义。     

模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究

为研究深水低温环境下油气开发过程中井筒内的传热规律,提高深水低温环境井筒内温度的计算精度,以深水油气流动模拟实验系统中的低温冷却传热实验装置为平台,进行了模拟深水低温环境下的冷却传热实验和气液两相流传热实验。根据对流传热准则方程,数据回归得到深水低温情况下的模拟井筒内对流传热关系式。实验结果表明,在模拟深水低温环境下,流体管内对流传热系数主要受流速的影响,且层流时流速对传热的影响更明显;气液两相流时,不同流型管内对流传热系数不同的根本原因是各流型流动结构不同,液体流速是影响传热的主要因素。     

白云凹陷陆架—陆坡区多次波压制技术

白云凹陷位于中国南海北部陆架—陆坡区,由于水深变化剧烈,目标区地震资料中发育的表面多次波周期变化大,较难压制。传统的预测反褶积、SRME、Radon技术及其组合,压制这种水深变化剧烈的多次波效果不佳。为此,对近年发展的一种浅水表面多次波压制技术即确定性水层多次波压制技术DWD进行了研究,提出将其与SRME和Radon传统方法联合的多次波压制思路。DWD方法是先从水速动校后的最小炮检距的自相关剖面上拾取水底双程反射时间,然后在近道外推后将t-x域地震数据变换到τ-p域,再在τ-p域通过波场外推预测出多次波模型,最后与原始数据进行自适应匹配相减压制多次波。处理结果表明,DWD+SRME+Radon方法组合能有效地压制白云凹陷目标区多次波。与原处理剖面相比,此次处理后的成果剖面品质明显提高,降低了解释风险;同时,用此次处理得到的偏移道集进行叠前波阻抗反演,结果较好地刻画了目标砂体的特征和边界。