钻井液液面监测与自动灌浆装置的研制

针对钻井作业过程中的井涌和井漏,研制了钻井液液面监测与自动灌浆装置。该装置通过超声波液面监测器监测钻井液罐液面的变化,判断钻井过程中是否发生井涌和井漏。通过自动数钻杆机构,结合溢流检测器、计量罐液面监测器和灌注砂泵,实现在起下钻过程中自动灌注或停注钻井液。现场应用表明,监测器能达到0·1m~3的精度,能正确判断起钻和下钻状态。     

钻井液循环系统减缓液面波动装置研发与应用

钻井施工过程中需要对溢流、井漏进行及时监控，发现问题后要立即采取相应井控措施。为实现"1 m3发现，2 m3关井"的目标，对现有溢流监测装置进行了改进。将钻井液高架槽的单挡板改为双挡板结构，利用挡板1降低钻井液流动速度，减缓钻井液液面波动；利用挡板2调节液面高度，实现液面高度差变化的精确计量。根据U形管原理设计了钻井液罐浮球式装置，不仅消除了滤圆筒外液面的波动，同时解决了气泡聚集的问题，能够精确计量发生井漏或溢流后钻井液罐中钻井液的体积变化量。改进后的溢流监测装置在塔河油田60余口井进行了推广使用，其中6口井发生溢流时，该装置均能准确地发现溢流，关井后溢流量均在2 m3以内，较传统的人工方法能够更加及时准确地发现溢流。现场应用表明，该装置能有效提高发现溢流、井漏的灵敏性，解决现场发现溢流滞后的问题，可为精确发现溢流提供技术支撑。      

基于谱减算法的声波法测油井动液面的信号处理

在声波法测油井动液面中,由于受到油套环空中各种噪声的影响,得到的液面反射信号异常复杂,使真实的液面反射波位置湮没在液面反射信号中无法辨识。分析了影响声波法测油井动液面的噪声产生原因,利用油套环空中的背景噪声,将谱减法用于声波法测油井动液面的信号处理中,处理后原来反射声波信号中不容易辨识的液面反射波位置可以清楚地显现出来。结果显示,利用谱减法处理油井动液面信号可以消除背景噪声的影响,提高对液面反射波位置的辨识能力,可以得到准确的液面深度值。     

气井开井瞬间井筒积液液面变化规律研究

井筒积液是产水气井不可避免的现实问题,深入了解其开井生产过程中液面的变化规律,对选择合理的排水采气工艺是非常必要的。在前人理论研究的基础上,主要对产水气井开井后液面的变化规律进行了研究,得出了开井瞬间井筒液面距井口高度随开井时间的变化关系,采用油田现场数据对该变化关系进行了计算验证。计算发现,该变化关系能够比较真实地反映现场生产实际情况,在该前提下对影响气井开井瞬间井筒液面变化的各因素（操作因素、气藏因素和流体因素等）分别进行了敏感性分析,为含水气井在实际生产中制定合理的工作制度提供了理论依据,对现场应用具有一定的指导作用。      

井筒液面高度监测试验与现场应用

在钻井勘探过程中,判断井筒液面高度主要通过钻井液池体积变化量进行计算得出,目前钻井液池体积变化量用液位仪进行测量,由于钻井液罐容积较大,液位的微小误差往往造成钻井液量的较大误差,进而影响井筒液面高度测量的准确性。为提高液位测量准确性,采用气枪声呐装置实施井筒液面高度监测,在压井管汇、圆井口1#阀门、钻具内、防溢管4个位置进行"连续和单次"试验,将测量位置与理论计算进行对比分析,对不同测量位置的回波幅度与适应性进行对比分析。现场试验表明,气枪声呐装置井筒液面高度监测能够准确测量井筒液面高度,满足生产需求;回波幅度大小依次为水眼钻具内钻台位置、圆井口1#阀门位置、压井管汇位置、防溢管位置;现场安装位置可根据不同钻机选择;与录井参数结合,可进一步提升录井综合服务能力。     

动液面在线连续监测技术在超低渗油田的应用

将动液面自动监测装置与数字化网络平台相结合,实现了动液面远程在线连续监测。通过对低产井动液面的连续监测,可动态监测油井产液情况,并根据动液面变化曲线,确定了低产油井的合理间抽时间。将摸索出的油井间抽制度在现场应用,应用后间抽井产量变化不大,抽油泵效明显提高、节能效果显著。     

钻井液漏失位置测量仪的研制及试验

钻井液漏失危害严重，一旦发生井漏需要及时准确判定漏失位置，目前，井底漏失层位较易判断，但针对其他井深位置的漏失，漏失层位的判断非常困难。为解决这一问题，研制了一种判定漏层位置的测量仪器，可以通过测量温度、压力和流量3种参数，综合判定漏层位置。该测量仪采用短节的方式安装于近钻头位置，可随钻具下入井眼进行测量。该测量仪在胜利油田营96-斜1井进行了现场试验，结果表明，其对漏层位置的判定具有较高的精度，可节省测量时间，为堵漏方案的制定提供参考，但该测量仪在测量数据的实时性上还需要进一步提高。      

基于环空液面监测系统的自动在线监测研究

随着信息技术和制造技术的发展,井漏作为在钻井过程中经常遇到的问题,迫切需要一种自动在线
环空液面监测系统预测漏层位置、成功堵漏以确保井控安全性。在介绍环空液面监测原理的基础上,自动在线环
空液面监测系统对手动环空液面监测系统进行了较大的改进。ＰＬＣ控制装置的引进、ＴＷＭ软件分析系统和ＰＬＣ
控制系统的结合,界面操作方便性和安全性大大提高,远程控制距离可达１００ｍ。该研究可以自动在线、安全快捷
监测漏层位置,试验证明该研究可行性强、准确性高,具有广泛的应用前景。     

基于GPRS的油井动液面远程测量装置的实现

针对油井动液面无法连续自动测量、分析不及时的现状,设计了一种基于GPRS的油井动液面远程测量装置,采用GPRS无线网络进行传输,实现了动液面的远程自动测量、数据无线传输、液面实时监控,提高了油井动液面分析的实时性和准确性。     

基于DSP的油井动态液面测量系统

为及时准确地测量油井液面深度,研制了以TI公司32 bit定点DSP芯片TMS320C2812为核心的油井动态液面测量系统.该系统由声波发生器、检波器和波形采集处理装置等3部分构成,利用声波发射信号与液面回波信号的时差和声速计算液面深度.它利用有效信号与干扰信号前沿跳变速度的显著差异,用差分算法处理原始测量信号以消除干扰,利用TMS320C2812内部的12 bit ADC和高性能的32 bit中央处理器进行信号采集和处理.该设备已在某油田使用.     

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塔里木轮南地区碳酸盐岩裂缝性油气藏地层压力系数与地层破裂压力系数相近,钻井液安全密度窗口小于循环压耗,钻井过程中井漏和溢流经常同时发生,无法进行正常钻进和起下钻作业。针对喷漏共存以及碳酸盐岩不能实现稳产等难题,通过对解放１２８水平井和轮古２大斜度井的欠平衡钻井实践,总结分析了水平井、大斜度井欠平衡钻井的准备及其相关钻井技术。采用了环空打一个重“泥浆帽”,关井,钻具内用清水作为冷却液边漏边钻,顺利地完成了一口造斜点５０６０ｍ,斜深５７５０．３０ｍ（垂深５３４１．７３ｍ）,水平段长２５９．４７ｍ的水平井;使用边喷边钻钻井工艺,成功地钻成了一口造斜点５１０２ｍ,斜深５５００ｍ（垂深５３６８．１３ｍ）,水平位移２７７．２ｍ的大斜度井（井斜６６°）。利用“吊罐”起下钻技术,解决了井漏情况下的换钻头、测斜、中测、电测、完井等作业。     

科索1井溶洞性漏失层堵漏技术

溶洞性漏失层的堵漏技术是钻井过程中的难题。科索1井在钻至井深48050 m时井口失返,在历时285 h,经过5次桥浆堵漏、1次注水泥堵漏和1次凝胶聚合物堵漏失败后,采用成像测井技术对漏失层的大小和位置进行了准确判断;以漏失层特征为基础,针对常规架桥封堵难以满足施工需要的实际情况,选用大的块状材料为架桥材料、可凝固材料为填充物,形成高强度、承压能力强、持久的堵塞层,成功解决了科索1井溶洞性恶性漏失的堵漏难题,形成了有流动水情况下的溶洞性井漏堵漏技术。      

三相可循环微泡沫钻井液的研究及其在彩南油田的应用

根据新疆准噶尔盆地彩南油田96口开发井资料统计,发生不同程度漏失的井为70口,漏失率达72.9%.主要漏失井段为400～700 m,次要漏失井段为1800～2000 m.漏失现象为随钻有进无出.随钻井漏严重影响了钻井速度,使钻井综合成本增加.针对上部井段低压裂缝地层严重漏失问题,研究出了三相可循环微泡沫钻井液体系.该体系主要采用起泡剂、稳泡剂、固泡剂配制而成,能反复循环使用,无需特殊脱气和充气设备,同时保留了普通泡沫钻井液的部分优点.室内对微泡沫钻井液体系组成、微观形态分析、稳定性评价、当量密度计算等方面进行了研究,形成了三相可循环微泡沫钻井液技术.现场应用效果表明,该钻井液体系具有稳定性高、现场配制简单、性能优良、抗污染能力强和防漏堵漏效果好等优点.     

深层脆性页岩井钻井液漏失机理及主控因素

四川长宁区块页岩气资源丰富,但在水平井钻井中钻井液漏失问题突出,制约了长宁区块页岩气资源勘探开发进程。基于单井测井数据与地震解释数据,建立了长宁区块页岩气地层裂缝、地应力及地层压力展布模型,研究了三者与钻井液漏失情况的响应关系。结果表明:长宁区块构造背斜高部位裂缝密度大,地层埋藏浅地应力小,闭合裂缝的开启临界压力与裂缝延伸临界压力都较小,地层孔隙压力低,钻井液漏失情况严重;构造向斜低部位裂缝密度相对于构造高部位小,地层埋藏较深地应力大,闭合裂缝的开启临界压力与裂缝延伸临界压力都较大,地层孔隙压力高,钻井液漏失情况不突出。长宁区块断层裂缝发育,钻井液漏失主要为压差性漏失和闭合裂缝扩展性漏失。研究结果揭示了长宁区块深层页岩钻井液漏失机理,明确了其主要影响因素,可为长宁区块页岩储层防漏及效益化开发提供科学依据。     

杭锦旗区块锦58井区钻井液技术实践与认识

杭锦旗区块锦58井区钻井过程中普遍存在严重漏失及井壁失稳问题,为此,开展了该井区钻井液技术研究。在深入分析井漏和井壁垮塌原因及主要技术难点的基础上,从"预防为主"出发,优选钻井液处理剂、优化钻井液配方和性能,确定了随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术,以达到兼顾防漏防塌、确保安全钻进的目的。该技术在锦58井区的JPH351井、JPH393井和JPH404井等3口水平井进行了现场应用,大大减少甚至避免了漏失和井壁失稳问题,取得了显著效果。其中,JPH351井钻井过程中顺利钻穿刘家沟组易漏地层,堵漏时间缩短40%以上,减少了漏失次数,缩短了处理时间;石千峰组和石盒子组地层井壁稳定,平均井径扩大率仅为4.73%;水平段累计钻遇长泥岩段11段513.00 m,泥岩占比达35.92%;3 200.00~3 292.00 m泥岩井段揭开52 d后仍未出现井壁垮塌失稳问题。应用结果表明,随钻承压防漏堵漏和井壁稳定技术能够解决该井区的井漏与井壁失稳问题,保障高效安全钻井,具有推广应用价值。      

中低温地热井钻井完井工艺技术研究与实践

为了提高中低温地热井工程质量,保障单井产能,优化了地热井钻井完井工艺技术,形成了适用于砂岩热储的二开井身结构和适用于基岩热储的三开井身结构;采用悬挂器连接、连接重叠段固井水泥密封的方式,防止泵室段底部水层窜通;优化了适用于不同地区、不同储层完井的花管、绕丝筛管和割缝衬管的设计参数;针对热储层极易漏失的特点,发展了钻井液正循环钻进、清水正循环钻进、清水充空气正循环钻进和气举反循环钻进等4种钻进工艺;根据生产需求,明确了地热井测井参数要求、固井技术要点及组合洗井工艺。该技术在清丰XBXZ-1井现场应用后,下入多级泵试水24 h,流量120 m3/h,水温68℃,静液面15.50 m,动液面48.00 m。中低温地热井钻井完井工艺成功解决了地热钻井完井过程中存在的钻井液漏失严重、水位衰减快、沉砂严重和开采水层与表层水之间的互窜等问题,具有较好的推广应用价值。      

泥浆盖帽强钻技术在威远页岩地层的应用

钻井作业中发生漏、喷或塌时,对治理难度大、耗时长的复杂井可采用泥浆盖帽强钻,通常采用清水作强钻液,这就要求待钻井段地层必须稳定。威201-H3井已钻井段的龙潭组为区域垮塌层,而待钻的龙马溪地层为该区域易塌层,该井钻至1044.24m发生有进无出的恶性井漏、堵漏效果差,同时井漏液面下降造成严重的溢流显示。使用泥浆盖帽并采取吊灌方式保持一定液面高度、平衡漏层上部井段的气层和稳定垮塌层,进入待钻易塌层使用复合盐高分子防塌强钻液快速钻至固井井深,从而实现了安全、快速、低成本的钻井施工,泥浆盖帽强钻技术进一步扩大了使用领域,并探索出了适宜威远地区页岩气井快速处理喷、漏、塌复杂井的工艺,实现页岩气低成本钻井目标。     

桥浆混水泥堵漏技术在迪那11井的应用

迪那11井位于库车坳陷东秋立塔克构造东倾末端1号构造带上，取心发现岩心顶部有2条相互平行长0．34mm，宽0．5－1．0mm的半张开垂直缝，表明库车山前构造的井漏，既有水平裂缝漏失，又有垂直裂缝漏失，影响了现场对漏失类型判断以及采取相应的措施，通过分析堵漏材料的作用机理，选出3种不同密度的钻井液进行桥浆混水泥堵漏技术，经迪那11井应用表明，对于天然裂缝，诱导裂缝，高渗透非胶结地层发生的井漏，采用桥浆混水泥的技术进行堵漏，能够有效地解决井漏问题，但是为了提高堵漏成功率，应尽量缩短配浆时间，减少堵漏剂在地面的相互作用，才能取得良好的堵漏效果，桥浆混水泥堵漏技术操作简单，成本低廉，效果明显，可随漏随堵，满足了迪那11井施工要求，为高密度钻井发生井漏提供了一种有效的堵漏方法。