“NEW-DRILL”提速新工具在元坝气田的应用

元坝气田陆相深部的自流井组和须家河组地层岩性致密,非均质性强,砾岩含量高（最高可达50%）,地层研磨性强（可钻性为8 级以上）,且钻井液密度高（最高可达2.4 g/cm3）,压持效应大,导致牙轮钻头磨损速度快,单只钻头进尺少,是制约元坝钻井提速的关键层段。为了解决这一关键层段钻井提速问题,针对元坝陆相深部高压致密研磨性地层的钻井难点,从破岩工具入手,通过对破岩机理的进一步研究分析,提出了要应用为钻头提供持续的扭矩、恒定转速和钻压的动力工具,以增加钻头的破岩能力,减少钻柱的震荡,减少切削时滑脱和钻压波动,同时配合高效的PDC 钻头或孕镶金刚石钻头,从而提高钻井效率的思路。为此,元坝气田开展了“NEW-DRILL”提速新工具的现场应用,获得了成功,取得了明显的效果。使元坝气田三开平均机械钻速由0.76 m/h 提高到2.06 m/h;周期由150~170 d 缩短到90~110 d。缩短率为35%,有效地解决了元坝气田钻井提速的技术瓶颈问题。现场应用表明,“NEW-DRILL”提速新工具能够有效提高陆相地层的机械钻速,具有进一步推广应用前景。     

动态描述技术在元坝气田须三气藏中的应用

针对元坝气田须三气藏地质与物探对储层刻画难度大的问题,引入气藏动态描述技术对须三气藏重点井建立了动态模型,获取了地层渗透率、地层压力分布、井控有效面积与储量等参数,开展了气井动态产能分析。通过动态描述方法解答了气田开发一些关键问题,并对气井的生产动态做出较可靠的预测。     

元坝气田海相超深水平井钻井技术

元坝气田长兴组气藏储量巨大,但由于气藏埋深接近7000m,面临地层压力系统复杂、井底温度高、陆相下部地层常规钻井机械钻速低、超深小井眼钻井提速难度大、深部井段钻井液维护困难等诸多技术难题。针对超深、地层压力系统复杂、岩性及流体分布情况复杂等钻完井工程难题,明确了不同井区必封点深度,优化了套管设计方案,形成海相超深井五开制井身结构方。根据工程地质特征,结合现有钻井技术手段,陆相上部地层应用气体钻井技术,下部地层采用扭力冲击器、复合钻井和涡轮钻井提速,海相地层采用PDC钻头复合钻井技术,斜井段采用螺杆滑动定向和复合钻进,配合使用抗高温低摩阻钻井液,形成了元坝超深水平井全井段钻井技术体系。应用于12口海相开发井,提速效果显著,能够满足元坝气田高效开发的需要。     

深部岩石力学与深井钻井技术研究

深部地层防斜打直问题和深部硬地层快速钻进问题是深井、超深井钻井中两大技术难越，是制约深井、超深井钻井发展的技术关键。深部井眼岩石力学的研究，特别是深部井眼岩石可钻性和岩石各向异性的研究，是解决深井、超深井钻井关键技术的重要课题。文章充分调研了国内外深井、超深井钻井状况，分析深井、超深井钻井存在的主要技术难题、钻井岩石力学在深井、超深井中的应用状况、深井、超深井钻井的关键技术及钻井岩石力学在深抖、超深井钻井中的作用，分析了深部岩石力学在深井、超深井钻井中的井眼稳定技术、井斜控制技术、高效破岩技术和地层压力的钻前定量预测等关键技术上的发展前景。     

元坝地区钻头优选技术应用研究

针对元坝地区深部地层钻速慢、钻头磨损严重的问题,根据声波时差与地层岩石可钻性之间的相关性,建立了岩石可钻性的计算模型,并结合已钻井的测井数据,对元坝地区的钻头类型进行了优选研究,分析了地层岩性的可钻性级值,提出了适用于不同地层的钻头类型推荐方案.现场应用结果统计分析表明,所选钻头类型能够很好地适应于元坝地区深部地层,对于提高机械钻速和有效进尺发挥了重要作用,进一步缩短了钻井周期.该技术为元坝地区钻头类型的优选提供了重要的技术支持和参考方案.     

视地层水电阻率正态分布法在元坝气田探井解释中的应用

为了精细评价元坝气田储层特性,开展了视地层水电阻率正态分布方法研究。文章主要介绍了视地层水电阻率正态分布的理论基础,根据该气田不同储层的正态分布特征,总结出了利用该方法识别储层流体性质、开展厚层精细解释、评价储层非均质等方法,为储层精细评价提供了新的依据。     

元坝区块超深井钻井提速关键技术应用

元坝超深井提速受大尺寸井眼长、致密性硬地层多、同一裸眼井段压力体系多且差异大、深层地层高温、高压、高含硫等因素制约,机械钻速提高困难,钻井周期长。为此,对空气钻、个性化PDC钻头选型及井下工具、预弯曲钻具组合、钻井液体系等方面进行优化,形成了一套元坝区块超深井提速模板。现场应用表明,元坝701井通过空气钻和个性化PDC钻头实现陆相地层提速,在须家河组地层最高机械钻速达2.02 m/h。在易斜地层使用小度数螺杆的预弯曲钻具组合,相比常规钻具组合能更好释放钻压,在防斜和提速方面达到平衡。     

元坝气田井筒堵塞物清除技术

元坝气田投产以来,多口井出现了井筒堵塞,严重制约了气井的正常生产。对元坝气田典型井的堵塞物样品进行元素分析、无机成分XRD分析、有机成分IR分析、热重分析及其在酸液和乙醇中的溶解性分析,认为元坝气田不同气井的堵塞物成分存在差异。针对这种差异,在室内分别研制了有机解堵酸液和无机解堵酸液;并结合具体的井筒堵塞程度,分别配套了针对井筒节流和井筒完全堵死的有机、无机堵塞解堵工艺。元坝气田8口井应用井筒堵塞物清除技术进行了解堵作业,日增产气量316×104 m3,经济效益显著。井筒堵塞物清除技术可在类似超深高含硫气井中推广应用。      

全波列声波测井在地应力分析中的应用

以阵列全波列声波测井资料为主,结合常规测井、高分辨率地层储角测井资料以及ＰＦＴ地层压力测井资料对地层岩石综合力学机械特性进行了深入的分析。在正确、合理地处理资料并计算数据的基础上,重点讨论了岩石破裂压力在井眼稳定性分析中的应用。特别是钻井过程中钻井液比重的确定。利用数理统计的方法得到了区域性声波阻抗与横波时差的经验公式,对于没有进行全波列声波测井的井也可以由该公式计算出横波时差,从而进上步求出岩石     

岩石强度法压力监测在高温高压井中的应用

在石油钻井过程中,岩石的抗钻强度主要受井下地层岩石性质的影响,地层孔隙压力是影响岩石抗钻强度的一个重要参数。根据室内模拟试验和大量现场实钻数据分析,建立了岩石抗钻强度与地层孔隙压力的关系。在钻井施工过程中,可根据井下地层岩石抗钻强度的变化来监测地层压力的变化,该方法在中国南海西部油田进行了应用,取得了良好的效果。     

苏里格气田PDC钻头的优选与应用

针对苏里格气田目的层深、地层老、可钻性差,常规钻井钻速慢、牙轮钻头很难提高钻速等实际问题,对苏里格气田的岩石可钻性和钻头选型进行了研究,建立了 岩石可钻性剖面图和钻头选型剖面图;优选了适合苏里格气田钻井的PDC钻头;通过现场试验,大幅度提高了苏里格气田的钻井速度,取得了显著的效果。     

不同钻井方式下的井底岩石可钻性研究

岩石可钻性指标是钻井工程中的一项基本数据,当前计算岩石可钻性的方法很少考虑井底围压对岩石可钻性的影响。首先,论述了围压对井底岩石强度的影响,分析了不同渗透性条件下求取井底围压的差异;其次,建立了围压下的岩石可钻性计算模型,并对液体测井数据进行了校正以获取气体钻井的岩石力学参数;最后,应用MathCAD软件编程分析了不同钻井方式下的可钻性级值。分析表明,气体钻井与常规钻井方式相比,泥岩地层可钻性级值能减小1~2个级别,而砂岩地层可钻性级值可减小2~4个级别。理论分析与试验分析结果吻合度高,有助于钻前预测机械钻速。      

An Experimental Study on Creep Characteristics of Salt Rock and Gypsum-salt Rock in Puguang Gas Field

Abstract

Through the determination of mineralogical compositions of the salt rock and gypsum-salt rock in Puguang gas field and the creep experiments on these rocks, the authors analyze the impacts of mineralogical compositions, deviatoric stress, temperature, and confining pressure on creep behavior and proposes the constitutive equation of steady-state creep rate by combining with the creep curve and rock parameters obtained by the experiments. The experiment results indicate that the main mineralogical compositions of the salt rock and gypsum-salt rock in Puguang gas field are sodium chloride and calcium sulfate, where the content of sodium chloride can be up to more than 93%; the inherent mineralogical compositions are the internal factors that impact the creep characteristics of rock, along with the content of sodium chloride increasing, the rates of transient creep and steady-state creep increase accordingly; and as the deviatoric stress and temperature increase, the steady-state creep rate increases too. However, the impact of confining pressure is very small. The authors obtain the parameters of Heard's creep constitutive equation by fitting test data, working out the steady-state creep rates of salt rock and gypsum-salt rock under different deviatoric stresses and temperatures, which provides the theoretical basis of the calculation of safe mud density window and the analysis of abnormal casing deformation for the formations of salt rock and gypsum-salt rock in Puguang gas field.     

普光气田气体钻井钻具失效情况及其规律研究

气体钻井技术不同于常规钻井液钻井,截至2007年,普光气田开展气体钻井现场施工30余井次,在该气田勘探开发建设工程中发挥了重要作用。但是,在气体钻井现场应用中已经暴露出不少问题,其中最大的问题之一就是断钻具事故频繁,多数进行气体钻井施工的井,或多或少地发生过断钻具事故。对普光气田气体钻井的断钻具事故进行统计分析发现,气体钻井钻具失效形式以断为主,牙轮钻头钻井钻具失效频率远高于空气锤钻井;钻杆断口多呈现腐蚀疲劳和应力腐蚀特征,而钻铤断口规则,表现为疲劳断口特征。最后,初步给出了预防气体钻井钻具失效的4项技术对策,并提出今后的攻关研究方向,为今后的理论研究和现场试验有较好的实际指导作用。     

气体钻井井底应力场数值模拟研究

通过分析气体钻井井底岩石边界条件,建立了轴对称井底岩石物理模型。利用有限元方法求解,对1 000～3 000 m井深条件下的井底岩石应力场进行数值模拟计算,并对井眼轴线、井底面、井壁进行岩石力学特性分析。分析结果表明,井轴最大主应力在1.6～2.8倍井径距离后,应力逐渐低至水平地应力,破岩难度增加;井底面0.0～0.8倍井径区域存在低应力区,有利于岩石破碎;在井底面向上0.0～0.2 m井壁范围内出现拉应力增加趋势,易出现井壁失稳现象。     

利用测井进行地层弹性特征及应力场分析

地应力测试是获得地应力数据的直接手段 ,理论上它比其它方法有更高的精度 ,但它却存在明显的不足 :1测量数据有限 ,不能得到连续地应力剖面 ;2成本高 ;3对有的地层 (如特薄层 )不能进行地应力实测 ;4分层地应力测试困难。在四川成都洛带地区 ,根据对地应力分布规律和影响它的诸多因素的分析 ,引用前人的研究成果 ,充分利用测井信息 ,建立地应力计算的半经验公式模型 ,利用测井资料确定模型中的各参数 ,不仅可以方便迅速得到沿深度连续分布的地应力剖面 ,而且节约了昂贵的地应力测试费用 ,具有明显的经济意义和实用价值     

异常高压特高产气井井下管柱力学分析

对异常高压、特高产气井完井及生产过程中的管柱受力进行分析,是确保气井长期安全生产的重要课题之一。现有的管柱力学计算方法基本是建立在Lubinski模型的基础上,只能分析、计算封隔器坐封好后由于温度、压力的改变而产生的温度效应、活塞效应、鼓胀效应和螺旋弯曲效应,而对于封隔器坐封前后管柱受力的变化、浮力的转移、生产过程中气体的粘滞力则没有现成的计算模型。文章通过将管柱受力分解为管柱入井、假定工况不变且无位移情况下的封隔器坐封以及工况改变且有位移时的封隔器坐封三步,在逐步推理的过程中分析了克拉2气田3口异常高压、特高产气井在完井过程中的管柱受力问题,对封隔器坐封前后浮力的转移、坐封过程管柱受力的变化进行了分析计算。并且采用新方法对生产过程中气体的粘滞力进行计算,最终给出了针对异常高压、特高产气井完井及生产的安全建议。     

声波测井资料在岩石可钻性及钻头选型中的应用

在进行钻井工艺设计中 ,对钻头的选择及其可钻性的评价主要选取本地区具有代表性强度和硬度的岩心进行室内可钻性实验 ,进而对地层岩石可钻性进行分级评价。这种方法由于取心的局限性 ,尤其在新区井少的情况下限制了此方法的应用。通过分析声波时差与影响岩石可钻性地质因素的关系 ,建立了声波时差与岩石可钻性指数的评价模型。利用该模型对油田实际资料进行了分析 ,根据可钻性剖面确定了合适的钻头类型 ,取得了良好的应用效果