顺北区块降低完井泥浆漏失方法研究

漏失井在钻完井过程中液面的降低可能导致液柱压力无法平衡地层压力而发生溢流，为了避免井控事故，起下钻及下完井管柱作业时需要定期向井筒内吊灌泥浆补液。不合理的吊灌方式将产生巨大的泥浆浪费和严重的储层污染，影响后期诱喷作业和油气井产能。以顺北区块漏失井吊灌泥浆为切入点，分析了老式吊灌方式存在的不足，通过漏失函数建立了吊灌泥浆理论模型，确定科学吊灌量，同时提出吊灌无固相油田水可行性，通过降低吊灌比重减小泥浆侵入对储层的影响。新型吊灌技术目前在顺北区块和塔河区块部分井取得了成功应用，为分公司降本增效做出贡献，也为行业内漏失井泥浆吊灌提供参考。     

基于环空液面监测技术的井筒漏失动态模型的建立及应用

井漏失返工况下井筒液面动态变化情况难以获取,盲目作业面临着巨大的井控风险。借助环空液面监测技术,可实时获得井漏时井筒液面高度变化数据,从而预测出漏失平衡点位置,计算出漏失速率。基于数理统计分析原理,利用漏失速率与环空液面高度的关系建立了漏失动态函数模型,并进行了实例计算分析。结果表明：基于井筒环空液面监测数据的漏失模型能够有效地分析井漏动态,可为钻井现场堵漏作业提供重要参考,对保障井控安全具有重要意义。     

存在井间干扰的页岩气井精细控压技术应用

页岩气井受平台部署模式、开发方式和地质复杂条件的影响,同一平台或邻近平台已压裂井、投产井对待钻井形成"井间干扰",导致待钻井地层压力系统敏感、安全窗口狭窄。文章以N209H29-12井受邻平台压裂返排井N209H7-3井"井间干扰"为例,分析常规手段在处理通井、下套管和固井作业期间的施工难题,针对性地提出了精细控压作业方案。现场试验表明,在常规钻井手段无法正常作业情况下,采用精细控压技术,通过确定井筒压力安全密度窗口,进行合理井筒压力控制,仅用8 h恢复施工,用时12 d完成通井、起钻、下套管、固井作业,漏失钻井液仅188. 9 m3,较前期常规手段减少漏失87. 6%,缩短复杂处理时间98. 9%,控压固井合格率达85. 6%,为解决页岩气井井间干扰复杂处理提供了一条新思路。     

天然气井绒囊流体活塞技术不降压压井工艺

较之于机械手段,采用流体手段压井具有工艺简单、安全性高、成本可控等优势,已逐渐成为气井修井作业常用的压井手段,但目前对其尚缺乏系统的施工工艺技术研究。为此,在分析总结国内修井作业中压井技术研究成果的基础上,提出了绒囊流体活塞技术不降压压井修井作业的技术思路,开展了气井绒囊流体用量计算、泵入方式选择、泵入流程设计以及返排方式选择等方面的研究,并结合现场应用实例进行了对比分析。结果表明:(1)根据平衡井筒气泡最大浮力所需内部结构力,计算出绒囊流体活塞的高度和低剪切速率下的黏度,据此确定现场配制流体的性能;(2)根据平衡地层压力要求计算井筒内静液柱压力所需绒囊流体体积,并附加3~5 MPa的安全压力值;(3)作业时,泵入液柱高度为500 m的清水前置液,润湿管柱、井壁以提高泵入效率,并与绒囊流体形成低黏度、低内部结构力混浆段提高返排效率;(4)根据气井管柱连通状态及管柱承压能力选择正反循环泵入方式;(5)修井结束后,根据气井地层能量衰竭程度选择直接气举或破胶气举返排实现复产。现场应用于我国西北、西南地区的3口气井,其中2口井连续气举作业2~3 d,气井产量便恢复至作业前等产量点。结论认为,该项工艺较好地解决了常规降压过程导致安全性差、产能浪费等问题,缩短了气井压井作业周期。     

四川盆地裂缝储层钻井井漏安全起钻技术认识与探讨

随着石油天然气钻探逐渐向深层、裂缝碳酸盐储层转移,钻井过程中发现了严重井漏、喷漏同存等井下复杂问题,如四川盆地高磨区块二叠系和灯影组储层、双鱼石构造二叠系,其储层裂缝发育,井漏严重,常规堵漏效果差,井底压力波动大,溢漏转化频繁,给钻井作业特别是起钻作业带来了严峻挑战。从裂缝储层钻井井漏起钻作业安全影响因素出发,定性分析了常规重浆吊灌起钻方式的缺陷,带压起钻方式的优势和不足,重点介绍了"带压起钻+重浆帽吊灌"方式的工艺流程、技术优势和关键做法,推荐采用"带压起钻+重浆帽吊灌"方式解决起钻严重井漏和井控风险的问题,通过对比得出"带压起钻+重浆帽吊灌"方式是目前裂缝储层钻井井漏起钻作业最安全、最有效的方式。从2014年4月起,"带压起钻+重浆帽吊灌"方式已在西南油气田高磨区块、双鱼石构造等地区广泛应用,应用结果表明,该方式施工便利、安全性高、钻井液漏失量大幅减少、作业时效显著提高,在四川盆地裂缝储层钻井中得到充分认可。     

川渝地区窄安全密度窗口天然气深井固井新技术

川渝地区钻探作业中,长裸眼井段、多压力层系并存、安全密度窗口窄、井漏和溢流共存现象较为普遍,因而固井面临漏失低返、顶替效率低下以及固井后环空带压影响固井质量和井完整性等问题.通过应用精细控压固井新技术,准确掌握地层压力和漏失压力、精确计算固井下套管与泵注期间环空动当量密度,量化作业窗口区间值,使井筒静液柱压力与井口动态...     

压井液漏失对气井井筒储集效应的影响研究

井筒储集效应对试井分析结果极为敏感,国内外对井储系数及井筒储集效应结束时间均做了大量研究,但并未考虑压井液漏失对井储效应的影响。文章结合东海某气藏测试数据,通过数值模拟方法,研究了在不同井况与工况下压井液漏失对气井井筒储集效应的影响。研究表明,压井液密度过大或作业时间过长均会导致漏失量增多,由此对井筒储集效应的影响也越大;此外,地层渗透率越低,也会对井筒储集效应带来一定影响。通过两口井实例验证了结论的可靠性,研究成果可为气井试井分析与产能测试提供参考。     

浅析漏失井固井技术措施及应用

漏失问题将严重影响固井质量,造成水泥石胶结质量差,返高不够,缩短油气井寿命。通过分析漏失类型,总结漏失井固井难点,从加强井眼准备和固井工艺技术措施两方面出发,深入分析一次上返注水泥技术、正注反挤固井和双级固井等固井措施的技术特点和应用条件,并分析了各种固井措施的现场实际应用效果。本课题的研究对提高漏失井固井质量具有指导意义,可为提高作业效率和油气田开发提供保障。     

早期溢流及漏失的新型及时高精度监测计量系统

溢流和漏失是影响油气钻井施工安全的最为严重的两种复杂情况,常用的溢流和漏失监测方法存在着监测不及时、溢流漏失总量计量精度低的缺陷,有可能因为发现不及时或者处理不当而造成井塌、卡钻、井喷等复杂事故。为此,在对比分析钻井现场常用的几种溢流和漏失监测方法的基础上,设计出了一种具备早期监测报警、溢流漏失速度和漏失总量计量以及自动灌浆功能的新型溢流漏失监测计量系统,并通过室内实验验证了该系统的可靠性。研究结果表明:(1)该系统的监测罐被分割为主、副两个腔室,井筒返出钻井液一部分通过主腔室返回振动筛,另一部分溢流进入副腔室;(2)副腔室内部横截面积小,大大提高了液位变化反应的灵敏度,能够更加及时地发现溢流和漏失;(3)主腔室出口管线水头保持不变,出口流量稳定,通过副腔室内液位的变化可以定量地计算溢流漏失速度和溢流漏失总量,溢流漏失速度监测误差小于8%;(4)起钻过程中,监测罐内钻井液在自重作用下进入井筒,可以始终保持井筒满液位,消除了灌浆不及时和灌浆不满的不良现象。结论认为,新型溢流漏失监测系统可以有效地发挥地面测量优势,报警及时准确且经济实用。     

低渗透气田动态监测技术指标计算方法研究

动态监测是气田开发过程中的一项重要工作。针对低渗透气田关井压力恢复缓慢、地层压力测试时间长,重复产能试井工作量大、成本高,井筒液面探测往往受到条件限制等问题,基于气藏工程理论,研究提出了计算气井当前地层压力和无阻流量、井筒液面位置的简易方法。这不仅可以适当减少动态监测工作量,而且可弥补或补救缺失及不成功的动态监测资料,同时为有关气藏工程研究提供了新方法,并起到一定指导作用。计算实例表明,应用简便,结果可靠。     

欠平衡钻井正气举过程井筒瞬态流动数值模拟

正举法气举作业的实施效果直接决定着欠平衡钻完井施工的成败,特别是气举过程中的井下压力动态演变,关系到整个作业过程中的井控安全。正举法气举作业的实质是在井下停止循环的初始条件下氮气连续气举作业,井下流体由静止状态到气体穿越液体滑脱至井口的不同于常规稳态流动的瞬态气液两相流动。针对这一特殊流动研究,完成了停止循环开井条件下气举时井下瞬态气液两相流动特征参数变化数值模拟计算方法和数学求解模型的建立,通过实际井数值计算连续气举时井下瞬态气液两相流特征参数变化得出规律性认识,如氮气沿井眼滑脱上升运动速度逐步加大、顶出钻井液随时间的增多、井底流压瞬时波动在初始阶段最大等。研究成果丰富了欠平衡氮气钻完井施工正举法气举作业的井筒流动模型体系和压力控制方案,增强了该特殊流动规律的认识,为井控安全提供了理论保障。     

空气钻井钻具组合动力学特征及井斜机理研究

研究了用牙轮钻头进行空气钻井时光钻铤钻具组合动力学特征及井斜机理,建立了光钻铤钻具组合的转子动力学模型,分析了空气钻井与泥浆钻井时光钻铤钻具组合动力学特征的区别。结果表明,高碰摩系数使空气钻井时钻具组合反向涡动,空气的低阻力使空气钻井的涡动速度增大。泥浆钻井则相反,钻具组合以较低的涡动速度向前涡动。这些特征的综合作用使得空气钻井时钻头上的降斜力小于泥浆钻井,成为引起空气钻井井眼易斜的主要原因之一。     

颗粒等效直径对岩屑迟到时间的影响和校正

岩屑的迟到时间受诸多因素的影响，传统的理论计算方法很难与实际结果相符，而实物测量受到钻井工况条件的限制很少实施。针对上述问题提出了岩屑等效直径的概念及迟到时间的校正方法。认为影响岩屑迟到时间的因素有井眼环形空间体积、钻井液排量、钻井液性能（密度、黏度）、钻井液流态、岩屑颗粒等效直径、岩屑颗粒形状等，其中岩屑颗粒等效直径的影响是显著的。简介了岩屑下滑速度的计算及滞后时间计算方法以及理论依据，简介了岩屑等效直径的取值方法。通过实例，分析论证了可以用岩屑等效直径计算下滑速度，对岩屑迟到时间进行精确校正。另外此方法可以编程纳入综合录井实时采集软件，实现在线测量，获得及时报警，在岩屑举升效率小于0．5时向工程预警，避免出现沉砂卡钻事故的发生，从而扩展录井工程预报的业务范围。     

气体钻井井壁稳定性分析

首先分析了用钻井液钻井时钻井液与地层的相互作用，并以多孔介质传导、吸附与扩散（水分子和水化离子）、双电层电场与电斥力为基础，建立起钻井液滤液在井周地层中的渗透运移规律和水化应力与地层强度随时间变化的规律，对地层应力应变状态受钻井液的影响进行定量化分析。并将用于校正后由测井资料得到的围岩强度性质及应力状态，从而得到气体钻井条件下井周地层的强度性质及应力状态。最后选择适当的强度准则，形成气体钻井井壁稳定性分析模型系统。以七里北1井的测井资料为基础，运用该模型系统分析了七北101井气体钻井井段的井壁稳定性，其结果与该井钻井实际情况一致，表明该模型系统是准确、可靠的。     

渤海油田过断层井段井壁稳定性分析

针对渤海油田断层附近与区域地应力场差异较大,以区域应力场分析井壁稳定必然带来误差的问题,该文运用几何分解的数学方法对井眼受力及区域应力场进行分析,建立过断层井段坍塌和漏失压力计算新模型.分析模型认为断层面所受正应力与流体压力相等时断层重新张开井下则发生漏失;井壁岩石基质发生剪切破坏或断层发生错动时井下则发生坍塌.新模型...     

Impact of elliptical boreholes on in situ stress estimation from leak-off test data

We developed an inversion technique to determine in situ stresses for elliptical boreholes of arbitrary trajectory. In this approach, borehole geometry, drilling-induced fracture information, and other available leak-off test data were used to construct a mathematical model, which was in turn applied to finding the inverse of an overdetermined system of equations. The method has been demonstrated by a case study in the Appalachian Basin, USA. The calculated horizontal stresses are in reasonable agreement with the reported regional stress study of the area, although there are no field measurement data of the studied well for direct calibration. The results also indicate that 2% of axis difference in the elliptical borehole geometry can cause a 5% difference in minimum horizontal stress calculation and a 10% difference in maximum horizontal stress calculation.     

预弯底部钻具组合横向振动响应的快速求解

底部钻具组合(BHA)的横向振动特性对井眼轨迹控制及井壁稳定性有重要的影响。目前,应用于BHA分析的数学方法主要包括有限差分法、能量法、有限元法和加权余量法。针对带预弯结构和稳定器BHA(Pre-bent BHA)的结构特征,提出一种可快速求解Pre-bent BHA横向振动响应的新型分析方法。首先,建立小变形条件下Pre-bent BHA的三维静力学模型,并用加权余量法和切点优化法求解该模型,得到其在三维井眼内的变形特征;其次,在静力学计算的基础上,根据Pre-bent BHA与井壁的接触特征来确定其上切点的位置,并以此切点位置定义Pre-bent BHA的上边界;随后建立Pre-bent BHA的有限元模型并求解其模态特征;最后,在考虑井壁约束的条件下,利用振型叠加法求解其稳态动力学响应,计算了实际钻井过程中使用的Pre-bent BHA的动态特性,得到其临界转速及工作状态图版。通过与相同结构参数(除弯角外)的常规BHA动态特性对比发现,合适的预弯结构可以大幅改善BHA的横向振动特性。该方法可用于钻前分析以便合理地设计Pre-bent BHA的结构并优选钻井参数,也可用于钻后分析找出Pre-bent BHA失效的初步原因。     

高温高压钻井液密度预测新模型的建立

建立了温度和压力对钻井液密度影响的数学模型。该预测模型更加全面,预测精度更高。利用该模型,建立了井眼中的常密度温度分布规律,以及钻井液静态液柱压力分布及当量静态钻井液密度随井深的变化规律,从而能准确地分析预测出钻井液密度在高温高压下的变化规律。     

地震层速度法预测南海北部深水钻井安全钻井液密度窗口

针对南海北部琼东南盆地深水油气田钻井过程中窄钻井液密度窗口导致的井漏问题,建立了适合深水环境的井壁稳定分析计算模型,应用地震层速度资料对L4井的地层孔隙压力、坍塌压力、破裂压力进行了计算。结果表明,坍塌压力随井深增加而增大,但总体都小于地层孔隙压力,因此将地层孔隙压力作为安全钻井液密度窗口的下限。破裂压力随井深增加而增大,在海底泥面处最小,仅为1.02 g/cm3,地层孔隙压力与地层破裂压力下限的范围仅为0.021~0.092 g/cm3,最大也只有0.290 g/cm3,表明安全钻井液密度窗口窄。结合目标井的实际情况,考虑ECD、激动压力等的影响,推荐了不同层段钻井液密度范围,计算结果与实钻情况吻合,满足实际需要,表明应用层速度计算安全钻井液密度窗口是可行的。     

考虑泥页岩黏弹性的钻井液密度计算方法

泥页岩地层受到外来流体侵入后，岩石具有明显的流变效应，易造成井壁坍塌。为了研究泥页岩井壁受入井流体影响产生的黏弹性力学行为对井壁稳定性的影响，建立了黏弹蠕变本构模型来反映井壁流变失稳破坏的力学机理与演化规律。根据井壁围岩受力推导出平衡方程、几何方程，结合物理方程和边界条件，得到考虑泥页岩黏弹性特性的钻井液密度方程。结合现场钻井数据给出不同时间、不同收缩速率下泥页岩的钻井液密度图版。结果表明:泥页岩地层钻进时，井眼的收缩速率越小，则所需的钻井液密度越大；井越深，钻井时间越长，所需钻井液密度越大。