羌塘盆地天然气水合物钻探试验井取样技术与施工实践

羌塘盆地天然气水合物钻探试验井工程位于羌塘盆地西北部,海拔4998~5100 m。羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区,所处的水文地质及工程地质环境极其复杂,多年冻土层经反复冻胀融沉,地层破碎。另外,该处地层节理、裂隙、小断层和地下水极其发育,施工条件十分恶劣和困难。从取心钻具结构改进、钻头设计、冲洗液配方以及钻孔结构等方面总结了近年在羌塘盆地实施天然气水合物钻探试验井工程的实践和经验,为未来高海拔地区天然气水合物及其他矿产资源勘探提供参考。     

低粘度高比重钻井液在华泽煤田勘探中的应用

在云南宣威华泽矿区钻探施工中,地层复杂、岩层坍塌及煤层气释放等原因造成起下钻遇卡和憋车烧钻事故。通过对事故原因的分析及地表钻井液试验,确定了钻井液技术对策,优化了钻井液配方,应用表明该钻井液配方能够有效的防止钻孔井壁失稳。     

天然气水合物泥浆制冷系统的野外试验研究

天然气水合物钻探取样过程中,泥浆制冷系统具有十分重要的作用。介绍了吉林大学研制的天然气水合物泥浆制冷系统的结构及工作原理。通过在西藏羌塘盆地、祁连山木里盆地和东北漠河盆地大兴安岭地区的野外应用试验,表明该套系统应用范围广,工作性能稳定可靠,可用于高海拔、高纬度的冻土带等特殊地区的水合物钻探。     

致密油水平井井壁稳定的钻井液技术研究与应用

井壁稳定问题是一个长期困扰石油工程的重大技术难题,在全世界范围内广泛存在。近年来,在肇源油田施工的致密油水平井由于使用现有的高性能能水基钻井液不能满足井壁稳定需求,容易发生井壁坍塌、缩径等复杂问题,严重时甚至导致井眼报废,造成巨大的经济损失。通过对肇源油田致密油水平井井壁失稳层位和岩性特点进行分析,确定了合理的钻井液密度,并且优选出适合该区块水平井的盐水钻井液体系,对肇源油田致密油水平井的开发具有重要的意义。     

中牟页岩气区块泥页岩井壁稳定影响因素分析及技术对策

井壁失稳是钻井过程中常常遇见的难题之一,尤其在钻遇泥页岩井段。针对河南中牟页岩气区块在山西组-太原组泥页岩钻进过程中发生井壁坍塌掉块、卡钻、井径扩大率大等复杂情况,利用MY1井钻井岩心从泥页岩类型划分、孔渗特征、微观结构、岩石力学以及地应力等方面开展井壁稳定性影响因素实验分析。通过分析可知,中牟区块泥页岩属硬脆性泥页岩,造成井壁失稳的主要因素为地层非均质性强,岩石脆性程度较高,微裂缝发育,易导致井壁机械剥落、坍塌掉块。通过合理控制钻井液密度、优化井身结构及钻井参数、研发低自由水强封堵钻井液提高井壁稳定性,在区块钻井实践中取得了较好的应用效果,基本解决了井壁失稳难题。     

羌塘盆地岩石物理力学特性分析及孔壁泥浆稳定技术

羌塘盆地是青藏高原年平均地温最低、冻土层相对较厚的地区,所处的水文地质及工程地质环境极其复杂。由于羌塘盆地勘探程度低,深孔钻探的实钻资料较少,缺乏对该区深部岩层的岩石物理力学特性研究。因此,结合地球物理测井技术、取心和实验测试结果对羌塘盆地天然气水合物钻探QK-7孔钻遇地层岩石物理力学参数进行分析,并对冻土带异常孔隙水压力极复杂地层孔壁泥浆稳定技术进行总结和探索,以期为羌塘盆地油气资源战略开发深孔钻探的顺利实施提供实践经验。     

RMR技术在海域天然气水合物钻探中的适应性分析

深水表层天然气水合物沉积体埋藏浅、地层软、未固结,泥浆密度窗口窄,使用常规隔水管泥浆循环钻进钻遇水合物分解会引起井周孔隙压力及储层水合物饱和度发生变化,导致水合物储层泥浆密度窗口更窄,引发井壁以及井口失稳等问题,并且时间长、成本高。文章介绍了无隔水管泥浆回收(RMR)技术原理,对该技术在深水表层海域天然气水合物钻探中的适应性进行了分析。结果表明,RMR技术利用双梯度原理,能有效解决目前深水表层钻井窄密度窗口难题;实时监控系统提高遇险机动性,严防硫化氢等气体发生泄漏;能够简化井身结构,缩短建井周期,降低建井成本;同时对海洋零排放,安全环保。     

三塘湖盆地致密油水平井钻井液技术研究与应用

为解决新疆三塘湖盆地山前构造钻井技术难题,特别是在钻遇强地应力构造、大段泥岩和凝灰质页岩井段过程中出现的泥岩水化膨胀及凝灰质泥岩微裂缝发育引起的井壁失稳问题,研制出一种强封堵性钾盐聚合物钻井液体系配方,室内评价表明:该钻井液体系在120℃热滚时性能稳定,防塌封堵性能和抑制性能良好,岩屑一次回收率在95%,二次回收率在82%。现场应用表明:采用强封堵性钾盐聚合物钻井液体系,可以有效解决上部井眼缩径、下部井壁坍塌、高摩阻高扭矩、钻头泥包、起下钻遇阻等长期困扰三塘湖盆地山前构造安全快速钻井技术难题。     

有限元法确定煤层气井钻井液密度窗口模型应用

随着国内市场对天然气需求量的迅速增长,如何成功开发宁武盆地储量丰富的煤层气资源已成为目前非常规气藏开发的一个重要课题。结合宁武盆地地应力状态、地层孔隙压力、地层强度参数、井斜角和方位角等参数,科学确定适合煤层气井钻进的钻井液密度窗口,成为宁武盆地煤层气项目能够高效、安全实现产业化发展的关键因素之一。通过ANSYS软件对宁武盆地9号煤层建立有限元模型,分别分析了不同地应力方向时不同井斜角钻井液密度对井眼扩大率的影响规律,针对不同方位和井斜得出了适用的钻井液密度窗口,对于下一步宁武盆地煤层气井产业化开发中有效控制煤层坍塌,降低复杂情况,提高钻井效率及提高煤层气开发综合效益提供了技术支撑。     

西藏鸭湖地区天然气水合物调查井钻探施工技术

西藏羌塘盆地是公认的天然气水合物有利找矿区,钻探取心是鉴别天然气水合物最直接、最准确的手段。为满足天然气水合物钻探需求,制定了大直径取心、低温泥浆护心的技术方案。试制了跟管取心钻具和大直径绳索取心钻具;逐步完善低温泥浆配方;研制出新型高效泥浆冷却装置。在鸭湖地区天然气水合物调查井施工中,克服地层复杂、环境恶劣等难题,完成钻探取样施工,终孔深度700.70 m,岩心采取率满足地质要求。查明了地层岩性、冻土厚度、气源、岩石物性特征等,不仅为天然气水合物资源评价也为其他油气资源调查提供了地质资料、技术支撑和人才储备。     

层理性地层钻井稳定性分析模型

针对钻井工程常遇的层理性地层,以应力张量坐标转换关系和井孔应力集中方程为基础,引入弱面剪切滑动和岩体Mogi-Coulomb双强度准则,建立了分析层理性地层井壁稳定性的模型。对含层理弱面的典型油气储层中钻井的合理钻井液密度和安全钻井方向进行研究,结果表明:层理面的存在加剧了井壁围岩的破坏,且改变了围岩破坏的位置;水平井坍塌压力随着钻井方向变化而连续性变化,其在特定钻井方向取得最小坍塌压力;斜井取得最小坍塌压力的方位与层理面在空间中并不垂直,空间中关于主平面对称的斜井破裂压力相同;既可获得较大钻井液安全压力窗口又可取得较小坍塌压力的方向为优选钻井方向,在钻井液压力窗口变化大的倾向上钻井需严格控制钻井轨迹曲线。     

鄂尔多斯盆地大牛地气田水平井A点前钻井液工艺技术

针对鄂尔多斯盆地大牛地气田水平井A点前钻井施工过程中易发生井壁失稳、煤层坍塌等复杂情况的现状,选用"减少储层损害、减少环境污染"的"双保"(易降解,有利于环境保护;易酸化解堵,有利于保护油气层)天然高分子钻井液体系及分段采取合理的维护处理措施,取得了良好效果.     

胶莱盆地白垩纪科学钻探施工技术探讨

结合胶莱盆地白垩纪科学钻探工程钻遇地层的复杂情况,介绍JK1号钻孔使用的钻孔结构、钻具组合、冲洗液选型、钻进技术参数等钻探施工技术措施。针对钻进中遇到的泥岩地层水化分散、钻孔超径和钻头泥包等难点,着重探讨了超前孔裸眼钻进、低固相抑制性冲洗液和钻头选型等解决方案。     

贵州省遵义县ZK1地热井钻井液技术

为了满足贵州省遵义县ZK1地热井钻进施工中引进的螺杆钻进工艺对钻井液性能的要求,应对该井复杂的地质条件,综合分析了地层的特征和复杂程度以及螺杆钻进工艺所需的钻井液性能参数,在实验室进行了钻井液配比实验。通过该井的应用实践,表明所采用的钻井液性能良好,适应性强,粘度适中,滤失量合理,形成的泥饼薄而致密,对防止孔壁的缩径垮塌起到了良好作用,减少了孔内事故发生率,对螺杆钻进能够提供足够的动力,完全能够满足螺杆钻进工艺要求,提高了钻进效率。     

河南中牟页岩气区块地层特征及钻探问题研究

页岩气主要以吸附和游离状态贮藏在海相、陆相和海陆过渡相泥页岩中,这些岩石的沉积过程、时间和类型不同,表现出了地层或岩石的物理化学性质各向异性的特点。页岩气钻探所遇地层主要是不同时代的泥岩、砂岩、泥质砂岩、砂质泥岩等,这些岩石对钻井液中水分子具有极强的敏感性。所以,在钻探过程中常遇到起下钻遇阻、孔内沉渣多、重复破碎、卡钻等问题,由此花费大量的时间处理,从而减少了纯钻时间。这些问题的根本原因则是由于岩石膨胀缩径、孔壁崩塌超径所造成的。本文首先对河南中牟页岩气区块地层特征进行了描述,并就牟页1井钻探问题从钻孔缩径和超径2个方面进行了理论研究和分析,最后从钻井液和钻探工艺选择方面提出了原则性的建议。     

近坍塌压力的防塌钻井流体樊庄煤层气井实践

樊庄区块15号煤层坍塌压力较高,如何实现井筒近坍塌压力同时保证井壁稳定是保证安全高效钻井的关键。室内抑制性实验,发现绒囊钻井流体比表面积为0.02 m2/g、线性膨胀率仅为1.63%、泥页岩回收率达90.2%,抑制性能明显强于其他实验流体。承压能力实验表明绒囊钻井流体承压能力较强,在驱压70 MPa下煤芯柱塞仍未漏失。现场应用两口井验证在近坍塌压力情况下井壁稳定并施工安全。U型井樊试X2Y井三开使用清水钻进出现大量掉块,替入绒囊钻井流体后井壁稳定。钻进过程中钻井液密度0.86~1.10 g/cm3,塑性黏度7~15 MPa·s,动切力4.60~12.26 Pa,动塑比0.57~0.88 Pa/(MPa·s)。顺利与直井连通,完钻。多分支井沁平X-Y-3H井使用钻井液密度0.93~1.21 g/cm3,塑性黏度7~17 MPa·s,动切力4.00~10.22 Pa,动塑比0.39~0.70 Pa/(MPa·s),无大范围掉块、坍塌等现象发生,煤层钻遇率达到95%。     

低固相冲洗液在赣南再里地区的应用研究

钻进过程中,孔壁的稳定性和冲洗液的渗漏是影响钻进效率和钻孔质量的重要因素。孔内情况越复杂,施工周期越长,对冲洗液性能的要求也越高。赣南再里地区施工区构造发育复杂,地层中存在大量的松散、胶结性差的砂岩以及高岭土、绿泥石等水敏性地层,钻探施工钻孔容易缩径,孔壁稳定性差,极易出现剥落、掉块、坍塌等现象,试验采用了低固相不分散冲洗液,取得了良好的钻进效果。     

钾铵基聚合物钻井液抑制性研究

大牛地气田石盒子组泥岩发育,钻井液抑制性不足,易发生井壁失稳事故,严重影响施工安全和施工进度。在分析石盒子组泥岩段失稳机理的基础上,开展了钾铵基聚合物钻井液抑制性研究。放大蒙脱石和伊蒙混层矿物含量,评价和优选出具有高效抑制性的钾铵基聚合物钻井液体系。该体系具有较低的线性膨胀率和较高的滚动回收率,对大牛地气田预防泥岩段井壁失稳具有重要的实际意义。