涠洲12-1油田水平井无固相有机盐钻井液技术

涠洲12-1油田在应用无固相有机盐钻井液钻进储层时,存在钻井液流变性不能满足长裸眼水平段井眼清洁要求、暂堵剂粒径分布不合理和储层保护性能差的问题。为此,通过优化增黏剂的加量和暂堵剂的粒径分布对无固相有机盐钻井液配方进行了优化。性能评价表明:优化后的无固相有机盐钻井液具有较高的低剪切速率黏度,可以提供良好的携岩和悬浮岩屑的能力;储层保护性能优良,岩心的渗透率恢复率大于90%;抑制性能较强,泥页岩线性膨胀率仅为10%,岩屑滚动回收率高达96.48%。4口井的现场应用结果表明:采用优化的无固相有机盐钻井液后,涠洲12-1油田水平井段未发生起下钻遇阻;表皮系数由20.0以上降为-3.0,产油量为配产的2倍。这表明,优化后的无固相有机盐钻井液能满足涠洲12-1油田水平段钻进的要求,可解决水平井段井眼清洁和储层保护效果差的问题。      

以钻杆“准螺旋”状态模拟钻井液携砂状况

钻井过程中的钻柱状态，并非是无规则地贴附在井壁上．而是呈“准螺旋状”沿井眼轴线方向排列。分析了岩屑床形成的力学模型、水力学模型以及它们共同作用的模型，研究出了不同钻柱状态对钻井液流动的影响。在发生钻柱“准螺旋”状态的井段。钻井液所携带的岩屑更容易形成岩屑床。利用钻杆的“准螺旋状”性质，提出了一种模拟和预测钻井液在水平井与大斜度定向井井眼内携砂效果的新方法，根据该方法可判断钻井液携砂情况。并较准确地指出井眼内由于钻井液携砂不良而易于沉砂的位置。同时编制了相应的模拟软件。该软件结合渤海秦皇岛32—6平台的钻井实践进行了验证。获得了较满意的结果。     

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。     

水平井携岩实验装置设计与改造

水平井钻井液携岩问题是一个古老而崭新的课题。随着钻井技术向"优质、快速、安全"方向的发展,这一问题越来越受到人们的重视。本文通过对水平井实验装置的研究及改造,对水平井的岩屑运移规律有了直观的了解。实验中,观察并测量了环空流体返速、流态、钻杆的旋转及偏心、岩屑尺寸形状及不同钻井液等因素对岩屑运移的影响。通过分析实验数据,得到对水平井携岩的影响因素。     

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。     

水平井钻井液技术研究

水平井钻井施工过程中,在水平段存在静态悬砂、动态携砂问题,在井眼易形成岩屑床,影响井下安全及正常钻进,因此开展水平井钻井液技术研究解决这一问题十分必要。     

水平井段泡沫流体瞬态携屑数值模拟研究

考虑层间质量传递和地层流体的侵入,建立了描述水平井段泡沫瞬态携岩机理的一维双层流动模型.基于修正的SIMPLE算法对模型进行数值求解,岩屑床厚度预测采用试算法,对泡沫携岩影响因素进行了敏感性分析.结果表明:岩屑床随钻时从钻头沿井筒延伸,一定时间后达到动态平衡;无量纲岩屑床厚度随着泡沫特征值和泡沫流量的增大而减小,随着钻杆偏心度、岩屑粒径和机械钻速的增大而增大,地层气和水的侵入有助于提高泡沫携岩效率.该模型为水平井泡沫钻井的水力参数设计和井眼净化技术提供了理论依据.     

C2P1水平井钻井液技术难点及对策

C2P1井位于陈2断块南部周9断层高部位,钻探目的层为阜三段,完钻井深为2550 m,水平段长401m.C2P1水平井是"直增-增变-稳平-降变-稳平"的复杂井眼轨迹.该井钻井液存在携砂困难、井壁易失稳、易产生岩屑床、摩阻扭矩控制难度大、储层易受污染等技术难点.在斜井段和水平段采用复合金属离子聚合物正电胶润滑防塌暂堵钻井液钻井.现场应用表明,复合金属离子聚合物正电胶钻井液性能稳定,抑制性强、悬浮携岩能力好,易于维护,水平井段混油12%以上,确保了钻井液具有良好的润滑性能,降低了摩阻和扭矩.该钻井液满足了水平井钻井施工的需要.     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。     

水平井、大位移井井眼净化技术研究

水平井、大位移井井眼净化已成为影响勘探与开发速度的关键因素,是目前亟待解决的重大技术问题。鉴于此,对影响水平井、大位移井井眼净化的因素,即钻杆偏心度、环空返速、转速、钻井液性能等方面进行了详细分析,并对近年来国内外水平井、大位移井井眼净化新技术进行了分类归纳总结,从实时监控调节设备参数、井眼净化机械设备以及携屑剂等方面进行了介绍,其中,携屑剂涉及加重携屑剂、高粘度携屑剂、纤维携屑剂、岩屑包裹剂以及浮选携屑剂等。以上井眼净化新技术对于保证安全钻井、提高钻井速度、缩短钻井周期及加快油气资源勘探开发进程具有一定的理论意义和实用价值。     

介绍几种新型钻井液体系

1 水平井钻井液体系在水平井钻进过程中 ,若钻井液的动态携砂能力不足 ,悬浮效果差 ,钻屑容易向井壁的低边下沉 ,形成较严重的岩屑床 ,必然导致钻进过程中 ,钻具的扭矩过大 ,摩阻增加 ,甚至发生卡钻等井下复杂情况。水平井钻井液是由提粘切剂、降虑失剂和具有暂堵作用的特殊粒子组成的一种无粘土相新型聚合物弱凝胶体系。该体系具有很高的动塑比 ,有利于动态携砂清洁井眼 ,特别是在井壁附近低剪切状态下形成的高粘弹性区域 ,其粘度高达 5 0 0 0 0～ 10 0 0 0 0ｍＰａ·ｓ ,具有很好的动态悬砂能力。在停泵状态下 ,该体系的净切力恢复迅速没…     

超临界二氧化碳在水平井钻井中的携岩规律研究

为弄清以超临界二氧化碳为钻井流体钻进水平井时的携岩机理,基于DPM模型,采用数值模拟方法对用超临界二氧化碳钻进水平井时的携岩规律进行了分析。数值模拟结果显示:水平井段环空中岩屑颗粒是分层移动的,随着岩屑向出口运移,岩屑会逐渐向水平井段下部沉降;随着排量和压力的增大、环空间隙的减小,超临界二氧化碳的携岩性能逐渐增强;而随着环空温度升高和岩屑粒径的增大,其携岩性能逐渐减弱。研究结果可为应用超临界二氧化碳钻进的水平井钻井设计提供参考。      

岩屑床清除工具携岩效率仿真分析

在水平井的造斜段,尤其是钻斜度大于65°的定向井过程中,岩屑容易沉降、堆积,形成岩屑床。在停泵期间,钻井液停止循环,加速了岩屑在井眼低边沉积。岩屑床会造成蹩泵,还会使钻具下部的扶正器产生相当大的摩阻转矩,或造成扶正器泥包,甚至导致卡钻。介绍了非线性螺旋型岩屑床清除工具的结构和工作原理。建立螺旋槽型、直棱槽型、光杆型3种岩屑床清除工具的CFD模型,进行液固耦合的携岩流场仿真分析。结果证明非线性螺旋型岩屑床清除工具具有更高的岩屑清除效率。     

川南海相深层页岩气水平井钻井关键技术与实践

川南海相深层页岩气资源丰富,是当前及未来页岩气开发的重要接替领域。由于深层页岩气具有层序多、井底温度高、地层压力高、优质储层薄等地质工程特征,在钻井中面临着导向仪器和钻井液耐温性不足、井眼轨迹控制难度高、工具井眼清洁困难、钻速慢及井下复杂风险高的难题。通过优选耐165 ℃高温旋转导向系统提升钻井时效降低趟钻次数,研制高效破岩PDC钻头提高机械钻速,采用降密度控压钻井降低井底钻井液密度,研发岩屑动态称重装置及可降解携砂纤维实现井眼高效清洁,利用钻井液地面降温系统保障井下工具正常作业,采用地质工程一体化导向钻井模式精准识别钻遇岩性和层位,形成了深层页岩气水平井钻井关键技术。现场应用结果显示,L203井区单井钻井周期由199 d缩短至82.6 d,Z201井区单井钻井周期由239.5 d缩短至118 d,实现深层页岩气铂金靶体平均钻遇率92.8%,对今后深层页岩气钻井提速提效具有示范指导作用。     

玛131示范区水平井井眼清洁技术研究

玛131示范区开发过程中,在大斜度井段和水平井段易出现井眼清洁问题,造成卡钻等事故,从而影响机械钻速和井下安全,制约玛131示范区优快钻井提速发展。文中分别从水平井岩屑运移规律及影响因素、不同井段岩屑清除机理、转速和排量对岩屑运移的影响规律等方面开展研究,形成一套高效井眼清洁技术,得到钻井液6转读数、钻井过程中和起钻前循环洗井的转速是确保井筒有效清洁的两个最关键因素。示范区实施过程中重点关注钻井液6转读数、转速和施工排量,大幅减少短程起下钻和通井技术措施,井眼清洁状况良好。通过开展携岩性能评价形成了玛131井区水平井井眼清洁关键参数模板,为推动玛湖地区整体开发进程奠定基础。     

冀中地区大位移定向井无荧光钻井液技术

大位移定向井钻井液技术 1.井眼净化 大位移定向井斜井段岩屑容易下沉,在井壁形成岩屑床,使用正电胶钻井液可以提高钻井液的携砂能力。室内试验及现场应用表明,钻井液中正电胶干剂含量在0.2％—0.3％时,钻井液的动切力为3—9 Pa,塑性粘度为10—18 mPa·s,能有效地解决大位移定向井携砂及岩屑床的问题。     

侧钻井钻井液携屑能力试验研究

利用全尺寸携屑模拟实验装置进行了携屑试验,得到了侧钻水平井井眼内岩屑的运移规律,指出了环空岩屑成床的临界环空返速为0.85~1.2 m/s,形成岩屑床的临界井斜角为40°~60°。提出了衡量钻井液携屑能力的参数及指标,评判出钻井液携屑能力的参数临界值为1.5。推荐了现场施工的环空返速范围为1.2~2.0 m/s,钻井液性能参数设计应满足携屑能力参数≥ 1.5为宜。大庆油田的施工实践,证明了文中结果的正确性。     

提高水平井钻井液携岩能力的实践及认识

通过分析岩屑携带和沉降规律，得出钻井液流变性是影响岩屑携带能力的首要因素。在室内实验和现场实践的基础上，指出生物聚合物是满足水平井钻井液需要的优良流变性调整剂，同时确定了钻井液流变参数控制原则。     

幂律流体中岩屑颗粒沉降速度实验

钻井过程中,任何井型都需要钻井液有效携带岩屑上返,以保持井眼清洁;但由于岩屑颗粒与钻井液存在密度差,遇到接单根、停钻等工况,岩屑颗粒就会在钻井液中沉降。对于大斜度井和水平井,岩屑沉降后会堆积在造斜和水平井段,形成岩屑床,造成恶性井下安全事故,因此,深入研究岩屑颗粒在钻井液中的沉降规律十分重要。文中首先综述了不同形状、不同粒径的固体颗粒在牛顿流体中的阻力系数和沉降速度计算模型,分析了牛顿流体中固体颗粒雷诺数和阻力系数之间的关系;应用与研究固体颗粒在牛顿流体中沉降的相同方法,并通过室内实验,得到了不同粒径岩屑颗粒在幂律流体中的沉降速度模型、颗粒雷诺数与阻力系数之间的关系模型。     

大位移水平井段岩屑运移实验研究

以相似系统理论建立了大位移水平井携岩实验装置,并根据颗粒雷诺数相似推导了实验装置与原型的参数相似关系,实验研究了环空返速、钻井液密度及有效黏度、岩屑密度及粒径大小、钻杆转速及偏心度、井斜角、机械钻速和井眼尺寸等10个参数与无因次岩屑床厚度的变化关系,在此基础上采用非线性回归方法建立了大位移水平井稳态无因次岩屑床厚度方程,并根据文献对模型进行了验证。模型对于确定大位移水平井井眼净化最小携岩排量和优化机械钻速具有参考意义。