复杂结构井井眼清洁技术研究进展

复杂结构井在海洋油气田、老油田和低渗透油气田开发中应用广泛,但该井型的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,制约了复杂结构井技术的发展。文中分别从井眼清洁的主要影响因素、数学模型及岩屑床清洁工具等方面,对井眼清洁技术进行了系统综述。通过分析井眼清洁的主要影响因素,结果表明,井斜角在30~60°时岩屑床最难清除,增加环空流速、钻杆转速和调整钻井液性能,可在一定程度上提高井眼清洁效果。此外,分析了描述岩屑运移规律的经验模型、分层理论模型及岩屑床清除工具,并对未来井眼清洁数学模型和井眼清洁技术发展趋势进行展望,为今后深入研究井眼清洁问题提供了参考。     

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。     

页岩气水平井井眼清洁评价研究

川渝地区页岩气水平井环空岩屑浓度增加和岩屑床的产生会使井眼清洁程度变差,导致卡钻等事故,需要加快井眼清洁评价方面的研究.鉴于此,根据页岩气钻井现场所用油基钻井液数据,利用切应力误差法和相关系数法优选出适用于该地区的油基钻井液流变模式——卡森模式,建立了环空岩屑颗粒启动临界流速模型和岩屑床厚度分布模型.以CNH17-2井...     

井眼清洁对长水平井井筒ECD影响分析

基于动态岩屑床模型，建立了考虑井眼清洁的长水平井井筒钻井液当量循环密度（ECD）计算方法，分析了机械钻速（ROP）和泵排量对岩屑分布的影响，以及岩屑堆积对井筒ECD的影响。结果表明，环空岩屑床厚度随着机械钻速的增大而增大，在环空返速不变的情况下，ECD会同步增大；增大泵排量能提高井眼清洁程度，井眼清洁程度较差时，小排量钻进也会导致环空ECD过大。     

大位移水平井常见问题机理分析及对策

从DK304BC井斜井段,水平段井眼净化不好,造成卡钻直至无法钻井,被迫改钻小井眼,引伸论述水平井大斜度井段井眼不清洁的危害,岩屑床形成机理及影响因素,通过研究,分析与使用,提出对付水平井岩屑床的对策,认为“常规清洁法”,利用旋转自动导向系统以及小井眼钻井的方法可以解决大位移水平井岩屑床问题。     

大斜度井保持井眼清洁的有效方法

大斜度钻井过程中,钻屑在40～60°井段易堆积形成岩屑床,对井下安全危害极大,容易引发憋钻和卡钻事故。解决大斜度钻井中岩屑床的堆积,不应只考虑清除钻屑的问题,重要的是如何清除井眼低端的钻屑沉积床。进行钻井排量设计时经常使用不合理或不完整的数学模型以及使用高粘度的钻井液清洁井眼,使清洁井眼工作变得更加困难。而使用重塞钻井液可有效地破坏已形成的岩屑床。“重塞”在环空中可产生异乎寻常的“射流”把钻屑由井眼低端驱走,并且加重的钻井液可以产生更高的浮力,也有助于驱动井眼中的钻屑和淤泥。提出了重塞钻井液的设计方案,并提出了相应的建议。     

岩屑流量测量装置发展现状及前景展望

钻井井眼的清洁程度是影响钻井施工作业安全和钻井时效的重要因素之一.通过研发岩屑流量测量装置,实时测量从井筒上返至地面的岩屑流量,与钻井理论计算产生的岩屑量进行比较,不但可以监测井眼的清洁程度,同时还可以初步判断不同地层的井径情况.岩屑流量测量装置在石油勘探开发领域的应用,有利于提高钻井施工作业现场工作效率,降低钻井施工...     

水平井岩屑体积平衡计算方法研究与应用

水平井的水平段由于岩屑重力效应及钻具偏心严重,产生的岩屑或掉块极易滞留环空,导致井眼清洁不良和井壁失稳问题,严重影响井下安全。为了实现水平井施工现场井眼清洁定量化监测与分析,设计了一种井场岩屑流量测量装置,研究水平井岩屑体积平衡计算方法,建立水平井岩屑体积平衡分析流程,实现水平井钻进过程岩屑体积随钻跟踪。现场应用表明,利用水平井岩屑体积平衡计算方法可以帮助定量评价井眼清洁异常情况,通过施工优化,提高井眼清洁程度,降低卡钻风险。     

基于井眼清洁程度与水力学耦合的环空压耗最小化计算方法

在钻井过程中,岩屑在井眼中堆积形成岩屑床,会引起环空压耗增大。针对井眼清洁不充分造成的环空压耗大的问题,根据质量及动量守恒理论,将岩屑运移与钻井水力学计算相耦合,建立了井眼清洁程度与环空压耗相关的数学模型,并利用全尺寸岩屑运移试验数据进行了模型验证。利用所建模型,分析了排量、井斜角、环空尺寸、机械钻速和钻井液流变参数对环空压耗和井眼清洁程度的影响。结果表明:大位移井和水平井中由于存在岩屑,环空压耗并非随排量增大一直增大,而是存在一个临界值;排量小于临界值时,环空压耗随着排量增大而减小;排量大于临界值时,环空压耗随着排量增大而增大。根据分析结果,建立了基于井眼清洁与水力学耦合的环空压耗最小化计算方法,利用该方法可以优化钻井参数,控制环空压耗,指导钻井设计和钻井施工。      

水平井井眼清洁定量化监测评价技术

为了监测和评价水平井井眼清洁程度,研制了岩屑返出量监测装置,以准确监测岩屑返出情况。基于岩屑返出量数据和工程录井实时采集的数据,建立了岩屑返出量监测装置在2种工作模式下,倾倒时段漏接岩屑补偿方法与实际返出岩屑体积计算方法;基于岩屑返出率与掉块监测结果,研究形成了水平井井眼清洁定量化监测评价技术。该技术在川南泸州区块多口页岩气水平井进行了应用,实现了监测井段岩屑返出体积与返出率实时准确监测,并多次预警井眼清洁异常情况,保证了水平段的顺利钻进。水平井井眼清洁定量化监测评价技术为水平井井眼清洁程度监测及卡钻复杂风险预防提供了一种新的技术手段。     

考虑井眼清洁条件下的小井眼钻井液性能优化研究

新疆油田玛湖部分区块采用长水平段(超2000 m)小井眼技术进行钻井和开发。在钻井过程中,井眼不清洁导致的卡钻,井筒压力过大导致的漏失问题严重制约了该区块的高效经济开发。钻井液性能的优化是解决上述问题的关键方法之一。为此,采用了CFD数值模拟的方法,建立了环空固液两相流模型,探究了不同钻进参数下钻井液不同流变参数(赫巴流变模型)对岩屑运移和环空压耗的影响。根据数值模拟结果可知:(1)提升钻井液密度有利于提高携岩能力;(2)不同钻进参数下,钻井液流变参数对岩屑运移作用效果不同;(3)钻井液流变参数并非越大越有利于岩屑运移;(4)结合玛湖区块特征,确立了最优钻井液流变参数范围,并将该范围成功的应用于现场。     

塔河油田中半径水平井钻井液技术难点与对策

塔河油田中半径水平井存在直井段易缩径、三开井段井壁易坍塌、斜井段和水平段岩屑携带困难等技术难点，室内通过流型调节剂、防塌抑制剂和润滑剂的优选，开发出了性能优良的聚磺混油防塌钻井液体系，并制定了相应的现场施工技术措施。TK449H井、TH48—1井两口水平井的现场试验证明：聚磺混油防塌钻井液具有良好的防塌抑制性、流变性和润滑性，现场钻井液维护处理技术工艺合理、可操作性强；流变性控制理想，井眼清洁，携岩洗井效果好；试验井井壁稳定，井径较规则。聚磺混油防塌钻井液适合在该地区中半径水平井钻井中推广应用。     

海上高温高压天然气水平井临时隔离储层悬空水泥塞技术

南海西部高温高压水平井采取悬空水泥塞临时隔离高温高压储层。水泥塞质量要求高,处于大井斜高温高压井段,水泥塞底部距小井眼储层水平段斜深仅150 m、垂深仅40 m左右。注水泥塞作业对井底的波动压力大,水泥浆防窜和防漏矛盾突出。在高密度油基钻井液环境下注水泥塞,泥饼清洗困难,影响胶结质量。水泥浆用量少,易混浆和被钻井液污染。因此,通过提前转化钻井液、优化注水泥塞管柱结构、提高水泥塞支撑能力、优化前置液、水泥浆和水泥浆附加量、提高顶替效率工艺、优化替浆量精确设计及计量工艺、创新水泥塞管柱内壁清洁新工艺等方面的研究,形成海上高温高压天然气水平井储层临时封井悬空水泥塞技术。该技术在中国南海西部海域莺琼盆地7口高温高压水平开发井中应用,一次注水泥塞成功率为100%,为高温高压大斜度井段、高密度油基钻井液环境以及小井眼复杂工况下悬空水泥塞质量的提升提供了技术参考。     

海上高温高压天然气水平井临时隔离储层悬空水泥塞技术

南海西部高温高压水平井采取悬空水泥塞临时隔离高温高压储层。水泥塞质量要求高,处于大井斜高温高压井段,水泥塞底部距小井眼储层水平段斜深仅150 m、垂深仅40 m左右。注水泥塞作业对井底的波动压力大,水泥浆防窜和防漏矛盾突出。在高密度油基钻井液环境下注水泥塞,泥饼清洗困难,影响胶结质量。水泥浆用量少,易混浆和被钻井液污染。因此,通过提前转化钻井液、优化注水泥塞管柱结构、提高水泥塞支撑能力、优化前置液、水泥浆和水泥浆附加量、提高顶替效率工艺、优化替浆量精确设计及计量工艺、创新水泥塞管柱内壁清洁新工艺等方面的研究,形成海上高温高压天然气水平井储层临时封井悬空水泥塞技术。该技术在中国南海西部海域莺琼盆地7口高温高压水平开发井中应用,一次注水泥塞成功率为100%,为高温高压大斜度井段、高密度油基钻井液环境以及小井眼复杂工况下悬空水泥塞质量的提升提供了技术参考。      

欠平衡水平井王平1井饱和盐水水包油钻井液技术

王平1井是江汉油田的第一口中曲率水平井，储层岩性为盐间非砂岩层，水平井段采用欠平衡钻井技术。该井钻井液技术难点为：抑制岩盐析出，防止井径扩大；井身设计为“马鞍”型，且靶区共有5个靶点，使得钻柱与井壁的接触更加紧密，摩阻与粘附力增大；大斜度井段和水平段的携岩问题和井眼的清洁问题较为突出；如何降低饱和盐水钻井液的密度，满足欠平衡钻井施工的要求，保护好油气层，是该井能否钻探成功的关键。应用结果表明，饱和盐水水包油钻井液有效地抑制了盐岩层的溶解和坍塌，保证了井眼轨迹的平滑，而且钻井液润滑性能好，起下钻、电测和下套管作业均畅通无阻；由于应用了新型处理剂PMPH，保证了钻井液具有较高的切力，增强了悬浮和携带岩屑的能力，避免了岩屑床的形成；钻井液密度始终在1．35－1．51g/cm^3范围内，满足了欠平衡钻井对密度的要求。王平1井投产后初产量为65t/d，稳产量为12．2t/d。     

大位移井钻井技术在渤海QK17-2油田开发中的应用

总结了国家863-820-09-01课题,海底大位移先导实验井渤海QK17-2地区4口大位移井钻井作业的经验,该项目在西区平台往东区钻4口大位移井,平均井深4551m,平均垂深2008m,平均水平位移3668m,平均井斜86°,平均水垂比1.83(最大为1.94)。该项目在渤海首次采用大位移井开发周边油田、大位移水平井技术批量钻开发井、水平井裸眼砾石充填完井、大斜度井水平井注水泥固井、松软地层大井斜及大井眼造斜及井眼轨迹控制、水基钻井液井壁稳定及井眼净化套管漂浮下入、水平井及大斜度套管磨损保护、MWD/LWD测量、扭矩摩阻计算及预测等10大技术,在此基础上,指出存在的问题及今后努力的方向,这对于渤海今后应用大位移钻井技术开发油田具有更加广泛的指导和借鉴意义。     

大庆油田页岩油水平井钻井液技术

为了解决大庆油田齐家-古龙区块页岩油水平井井壁失稳的问题,对古龙区块地质特征、施工难点和失稳机理进行总结分析。针对施工中遇到的井壁稳定、钻井液流变性控制、井眼净化等油基钻井液技术难题,提出相应的技术对策。优选SFD-1、无荧光防塌剂BY和Soltex等关键封堵处理剂,并对目前使用的油包水钻井液配方进行优化和室内评价。实验结果表明,优化后的钻井液具有良好的性能,高温高压滤失量小于3 mL,抗岩屑侵可达30%。该钻井液技术在大庆油田古龙区块**2HC井进行现场试验,施工顺利,井下无复杂事故发生,能够解决长水平段井眼失稳问题,在大庆油田页岩油勘探开发中具有应用前景。      

筛管液压丢手装置的研制与应用

长北气田采用双分支水平井技术配合裸眼完井进行天然气开发,为预防钻遇泥岩层和煤层坍塌的问题,在水平裸眼段内下入预钻孔筛管以支撑井壁。由于井眼环境复杂,长北气田的水平井作业存在着长筛管下入困难、短筛管重量轻不易顺利丢手、常规丢手工具遇阻时无法旋转解阻、常规球座施工后需另外下钻钻除等技术难题。研制了筛管液压丢手装置,该装置具备旋转功能,允许筛管串在下入过程中采取旋转的方式通过阻点;具有两种丢手方式,既可通过液压方式丢手,也可通过机械方式丢手;设计了可提出式球座机构,在施工后可随着送入工具整体提出,无需下钻钻除。该筛管液压丢手装置通过了一系列地面性能实验,并在长北气田CB23-2井和CB23-3井两口水平分支井进行了应用,完成了4趟筛管下入作业,成功解决了现场难题。     

长庆致密气超长水平段水基钻井液技术

2020年长庆气田在致密气井区先后完成了3口超长水平段水平井,水平段长度分别为3321、4118和4466 m,均使用水基钻井液完成施工,不断刷新亚洲陆上最长水平段记录。超长水平段给降摩减阻、钻屑清洁、泥岩防塌等工作带来极大难度,针对这些难点并结合地层岩石结构特点进行了针对性的技术攻关,形成了超长水平段井眼净化、井眼稳定等技术和CQSP-RH水基钻井液体系,现场应用效果良好,水平段井壁保持稳定,完钻钻具下放摩阻控制在500 kN左右、套管摩阻控制在350 kN以内,顺利完井。随着长庆油气田开发力度的加大,为了动用水源保护区、林区并提高单井产量,长水平段井的开发成为必然,这些井的顺利完成,为油气田的后续开发带来了极大的示范作用      

泥浆性能影响环空岩屑运移的实验研究

在文献调研的基础上,对泥浆性能影响环空岩屑运移进行了实验研究。讨论了动塑比、表观粘度、塑性粘度、有效粘度、泥浆密度等因素对无因次岩屑床面积的影响。结果表明:层流下泥浆携岩能力随动塑比升高而增加,紊流时泥浆动塑比值与携岩能力关系不大;提出了一种极限粘度的概念,低于极限粘度时,泥浆携岩能力随粘度升高而降低,高于极限粘度时,两者关系相反;泥浆密度增加可使环空岩屑床面积大大降低。低粘紊流是清洗大斜度井与水平井的最佳措施。