超深、超长水平井测井工艺技术研究与应用

塔河油旧水平井测井技术主要为湿接头测井工艺。受井深、测量井段长、井底温度高、部分井需要加测特殊项目等因素影响,塔河油田水平井测井技术存在湿接头对接一次成功率不高、仪器耐温性能要求高、常规工艺不能满足特殊测井项目作业要求、测井电缆井口运行安全风险、钻具输送井下风险等难点。通过优化钻井液循环方式、改进斜井段对接工艺、设计新型湿接头公头外壳等方式,保证了一次对接成功率;对井下仪器性能进行检测、按井下实际情况组合仪器串,确保仪器在高温环境下稳定运行：密度姿态保持器和套筒式扶正器较好地解决了密度、微电阻率扫描成像、偶极子声波等特殊项目在水平井、大斜度井中的施工问题;自主研发的井口电缆防碰装置确保了钻具输送测井作业时,电缆在井口的安全。根据各井工况综合采用以上措施后,塔河油田水平井测井一次成功率达到了94％。     

老气田测井项目优化——以川西气田侏罗系气藏为例

川西气田侏罗系气藏已开发30a,属于老气田,地层、岩性、油气水分布等地质情况已明确。在不影响钻井安全、储层评价、测试选层情况下,对不同井型、井别井从测井系列、测井工艺、测井井段等3个方面进行优化:常规开发井全井段不进行标准测井、综合测井,扩边水平井段、扩边定向井段或导眼井段在井筒条件较好情况下保留综合测井;探井一开不进行标准测井;二开制井身结构井一开固井后不进行工程测井;标准测井取消自然电位测井项目;非特殊情况固井质量测井不测变密度项目;水平井水平段取消双井径(裸眼完井除外)、微球聚焦测井项目;采用电缆短接法、水平井测井电缆保护器对湿接头测井方式进行改进。优化方案在2013~2014年钻井地质设计中已累计应用127井次,节约测井费用877.57万元,节省钻井周期104d,降本增效成果显著。     

新疆油田常规钻机钻浅层稠油水平井钻井完井技术

新疆油田拥有丰富的浅层稠油资源，采用常规直井钻机钻浅层稠油水平井开发因地面距离目的层垂直井段短，使得钻井完井工艺面临一些特定的技术难题。结合新疆油田九8区应用常规钻机及常规水平井工具、仪器，钻成国内垂深最浅（垂深仅146．3m）的HW9802超浅层稠油水平井，从井身结构设计、井眼剖面优选、浅层高造斜率的实现方法、实钻井眼轨迹控制、大尺寸套管柱的安全下人等方面进行介绍。该井完钻井深421．8m，完钻垂深144．09m，井斜91．2°，闭合方位222．17°，水平位移329．42m，成为当时国内应用常规直井钻机所钻垂深最浅的水平井。     

胜利油田长水平段水平井钻井技术现状与认识

长水平段水平井技术已经成为低效油气田开发的重要技术手段.近年来胜利油田相关技术发展迅速,初步形成了长水平段水平井钻井关键技术,包括以井眼轨道优化设计为核心的工程设计技术,以底部钻具组合优化设计为基础的长水平段优快钻井技术,以及满足多种油气藏保护和井筒安全要求的钻井液技术和长效固井工艺技术.先后在大牛地气田、长庆油田、胜利油田、腰英台和川西等地区进行了现场应用,完成金平1井、高平1井、渤页平1井等重点工程项目.其中,高平1井利用自有技术实现了位垂比4.02、水平段长3462.07m的工程目标,创造了国内陆上油田多项钻井施工纪录.长水平段水平井钻井关键技术发展迅速,但仍需结合具体区块特点,在工程设计、井身质量监控、随钻地层界面识别、钻井液循环利用和完井开发一体化设计等关键环节进行深入研究,特别是加强旋转导向、近钻头地质导向、智能完井等高端技术的攻关力度,提高整体技术水平.     

腰平1井钻井设计和施工难点分析

腰平1井是松南气田第一口火山岩气藏水平井,主要目的层为营城组。由于井眼轨道设计需考虑靶点垂深的不确定性和工具造斜率的不确定性,故选择了易于控制和调整的"直—增—稳—增—水平"五段制轨道类型。井身结构设计以简化结构、提高钻井速度为目的,具体为技术套管下至泉二段造斜点上部,并配套相关工艺技术。欠平衡设计时采取井筒环空循环介质循环当量密度略低于据储层孔隙压力折合的当量密度即可的思路,地层流体一定要有控制地流入井筒,同时还需考虑地层稳定性。针对大尺寸井眼防斜打直、火山岩地层可钻性差、多套地层护壁难度大等施工难点采取相应对策,取得了较好的施工效果。腰平1井钻井周期仅135.83d,比设计提前了15.1%;平均机械钻速2.60m/h,比同区块直井提高了6.7%;最大井斜为83°,实际井底水平位移868.90m,水平段长度480.61m。建议今后进一步开展东部地区提高深井大尺寸井眼钻井速度、火山岩气藏钻井方式等方面的深入研究。     

美国Barnett页岩气开发中应用的钻井工程技术分析与启示

美国Barnett页岩气开发十分成功,有较多经验可供参考。井身结构设计要满足多次压裂的增产方式和长达30～50a生产周期的要求;丛式井成为降低开发成本、增大对储层控制能力的有效技术;水平井技术是页岩气开发的关键技术,水平井的成本一般是垂直井的1～1.5倍,而产量是垂直井的3倍左右;水平段钻进中,常使用油基钻井液和PDC钻头,在保持水平井眼稳定性的同时,提高机械钻速;低密度、高强度固井完井技术,能为后期储层改造和开发做好准备;随钻伽马测井曲线,可用于较准确地识别页岩储层,若水平井技术结合geo VISION随钻成像服务和RAB钻头附近地层电阻率仪器等LWD技术,可以更为合理的控制井眼轨迹。提出国内钻井工程技术集成与发展的建议:实现地面上集成、集中的"小间距丛式井组"(井工厂),做到"组少井多";实现储层中水平井眼轨道空间分布,合理开发"地下立体井网",做到"少井高产和高采收率";追求"钻井速度高、井眼质量好、钻井成本低"的钻井模式;开展长水平段水平井或水平分支井钻井技术的整体研究:研究满足后期开发和压裂需求的完井方式,在成本允许的条件下采用泡沫水泥固井技术,研制特殊套管、封隔器、分支工具等材料和新型井下工具。     

沙特钻修井技术

针对沙特油田产层开发特点,介绍了中原钻井在沙特钻井承包施工中采用的边漏边钻、边涌边钻、清水解卡、小井眼钻井、短半径水平井钻井、多底井钻井等先进技术,有效地降低了钻井成本,利用了每口井的资源,大大提高了单井产量,对国内钻修井技术的发展有一定参考作用。     

辽河双6区块储气库水平井钻井与完井技术

辽河油区地质条件复杂,尤其是东部断陷盆地形成复杂破碎的断块构造加上储层复杂多变的陆相河流相沉积,给储气库建设带来了较大的难度.鉴于此,开展了枯竭油气藏双6区块储气库水平井钻完井技术研究,在有利部位优选主力层段部署水平井10口.针对储气库水平井钻井完井技术难点,进行井身结构和套管柱强度设计.施工中采用φ210mm 1.5°单弯螺杆(带φ308mm球扶)钻具和MWD仪器,采取滑动钻进和复合钻进方式进行造斜井段施工;采用φ172mm 1°和1.25°小度数单弯螺杆(带φ212mm球扶)钻具和LWD仪器进行水平井段施工.同时还采取了有针对性的油层保护技术以及安全钻井技术.技术套管固井采用双级注水泥固井工艺,为了保证固井质量,研发了防窜水泥浆体系——胶乳体系.通过现场应用,形成了一套比较完整成熟的储气库井配套综合技术.     

伊朗雅达油田S4井水平井钻井液技术

伊朗Y油田水平井水平段长在900～1000m,平均钻井周期为69d.该工区水平井施工存在二开井段盐膏层污染严重,潜在异常高压盐水层;Ph、Iam和Lf地层泥灰岩、页岩易水敏剥落,造成井壁失稳;斜井段漏失,滑动钻进“托压”严重,斜井段井眼清洁困难等技术问题.为此,对水平井钻井液体系配方和工程技术措施进行优化,改善钻井液抗污染、封堵防塌及润滑防卡性能,加强井眼净化及摩阻控制.“多元协同”防塌技术解决了井壁失稳问题;随钻防漏与细颗粒堵漏技术解决了定向段渗漏地层措施受限问题;液体润滑剂、固体润滑剂、乳化石蜡和聚合醇复配使用润滑效果显著,该井滑动钻进摩阻小于10kN,未出现明显的“托压”现象,并从现场验证了液体润滑剂最佳加量应小于3％.S4井现场试验表明,优化后钻井液技术措施效果显著,钻井过程无复杂事故发生,钻井周期缩短至57d.     

钻井现场综合信息在发现Belketaief气藏隐蔽气层的应用

钻井现场的工程数据,如泥浆密度、地层压力、钻时气测值、循环后效气等,由于主要被作业人员用于现场井控,而往往不被室内测井、地质解释研究人员所重视。实际上,对于比较活跃的油气层,在钻井以及测试过程中,通常会通过工程参数的异常变化表现出来。以中油国际(CNPCI)阿尔及利亚勘探项目Belketaief高产气藏的勘探发现为实例,把钻井工程数据与测井、试油数据相结合,通过分析钻井泥浆与压井泥浆密度差异,分析色谱仪记录的压井循环后效气测数据,并经过与测井图对比,发现气测异常井段与本井各套砂层组之间存在很好的位置对应关系。同时,对比钻时气测值与循环后效气测值,利用电缆地层测试获取准确的压力剖面,逐一监测单砂层流动性,最后成功找到一套测井资料解释时漏失的低电阻高产油气层,挽救了一个濒临废弃的老区块。将后效气测色谱记录的数据、钻时气测值与压井循环后效气测值和其他工程数据,融入到对油气田勘探的综合评价中,可以从不同角度审视油气藏的内在特征,有助于识别和发现隐蔽的油气藏。     

我国深井钻井技术发展的难点及对策

分析了目前我国深井钻井技术面临的主要难点:井段内存在多套压力体系,喷漏共存;钻遇地层复杂,井壁稳定性差,井漏、井涌、井塌、缩径、卡钻等井下复杂情况频发;机械钻速低,钻井周期长,钻具易损坏;在地层倾角大的地区直井防斜难度大;深井井下温度高、压力大,钻井液、井下工具和测量仪器性能要求高;固井施工难度大。展望了深井钻井技术的发展趋势,并结合国内外钻井技术发展的最新进展,提出了加快我国深井钻井技术发展的对策:应用套管钻井技术、膨胀管技术,改善井身结构提高整体钻井速度;提高钻压、转数,增加钻头的切削能力和寿命,提高深部井段机械钻速;最大限度地扩大气体钻井的使用范围;增强地层承压能力,实现井壁稳定;降低固井施工难度,提高封固质量;提高工程事故的预防与快速处理能力。     

地热井内U型管换热器供热装置的理论分析

通过对等长对流增速Ｕ管井下换热器的分析，建立了理论模型，导出流动控制方程和增速管人口无混合流和有混合流时的环流控制方程，可确定环流器及有关温度参数。     

智能钻杆通讯关键技术研究

随着旋转导向钻井技术、随钻测井和随钻地震等地质导向钻井技术,以及钻井动态参数的井下诊断和控制技术的不断发展,石油钻井、完井进入信息化、智能化和自动化阶段,要求能对钻井过程随钻实时采集、传输、处理、反馈,并应用地质和井眼信息,及时调整施工工艺,确保作业快速、安全。泥浆脉冲测量作为随钻测量(MWD)和随钻测井(LWD)工具数据传输到地面的现代工业标准之一,在实际钻井中的数据传输速度往往只有1～2bit/s,不能满足众多参数随钻实时快速传输要求,限制了信息技术与钻井技术的结合。信息的高速大容量传输成为制约新技术发展的瓶颈。智能钻杆技术的研究,旨在由地面向井下输送电力的同时,建立地面与井下设备之间的双向、高速信息通道。该技术的研究与应用,既能促进井下软、硬件向智能化发展,又能构建地面与井下的网络系统。介绍了目前开发中的电力线载波通信技术、电力线工频通信技术和磁感应传输技术的原理、性能和特点。     

Prediction of downhole circulating and shut-in temperatures

An accurate prediction of downhole circulating temperatures during geothermal well drilling is needed for cement slurry and mud design. At present, API correlations are used to predict bottom-hole circulating temperatures for geothermal wells. Presented in this paper are field data which show that the API predictions overestimate the bottom-hole circulating temperatures for wells with high geothermal gradients. New empirical relationships are suggested to predict downhole circulating temperatures for deep, high temperature wells. Also, an analytical formula for predicting downhole shut-in temperature is presented.     

Wellbore temperature and pressure calculation model for coiled tubing drilling with supercritical carbon dioxide

To better control the state of carbon dioxide during supercritical carbon dioxide drilling, a mathematical model is established to analyze the wellbore carbon dioxide temperature and pressure influencing factors. In this model, the influences of formation temperature change and fluid-friction-generated heat on wellbore temperature distribution are considered. Additionally, the impact of casing, tubing, and cement sheath thermal resistance on heat transfer are considered. The model is validated by comparing the wellbore temperature data calculated from this model with data from previous models. Based on the model, the factors that may affect the wellbore carbon dioxide temperature and pressure are analyzed. The results show that the downhole temperature decreases with the decrease in nozzle diameter and geothermal gradient, and with the increase in injection rate. The injection temperature significantly affects the wellbore temperature near the wellhead, but it does not affect the downhole temperature. Therefore, for low geothermal gradient formation, reducing the injection rate and increasing the nozzle diameter are two effective methods to maintain the CO₂ at the downhole in the supercritical state. The pressure inside the coiled tubing increases with the increase in injection rate and decrease in nozzle diameter, but the injection temperature and geothermal gradient has little effect on the pressure inside both the coiled tubing and annulus.     

气体钻井条件下钟摆钻具组合运动规律模拟实验研究

为保证井下安全,气体钻井常常不使用或少使用稳定器,此时钻具组合更易发生弯曲而引起井斜。底部钻具组合（BHA）的动力学行为是气体钻井时发生井斜的主要原因。本文通过室内模拟实验,模拟研究气体钻井条件和不同钻进参数下BHA的运动状态及规律。研究结果表明,钻进参数、井壁摩擦系数等对BHA运动状态影响显著：钻压一定,转速低于门限转速时,BHA稳定正向涡动或规则摆动;转速在门限转速附近时,BHA无规则运动,运动状态不稳定：转速高于门限转速时,BHA稳定反向涡动。钻压一定时,提高转速使BHA反向涡动,有利于防斜打直;当转速一定时．提高钻压不利于防斜打直。在进行空气钻井时,可考虑在钻柱上应用滑套式扶正器（或滑套机构）并采用必要的技术措施减小摩擦系数,以减轻钻柱的振动,使BHA沿井壁较稳定地反向涡动,有助于提高防斜打直效果。     

Ф139．7mm套管开窗侧钻存在的问题及对策

Ф139．7mm套管开窗侧钻属于小井眼微间隙钻井。针对近年套管开窗侧钻中出现的开窗失败、小井眼井控问题、井下安全钻进、尾管悬挂器失效以及钻井液携带岩屑问题进行分析，提出了有效的解决措施，对进一步提高开窗侧钻小井眼微间隙钻井技术具有一定的促进作用。     

φ139.7mm套管开窗侧钻存在的问题及对策

φ139.7mm套管开窗侧钻属于小井眼微间隙钻井。针对近年套管开窗侧钻中出现的开窗失败、小井眼井控问题、井下安全钻进、尾管悬挂器失效以及钻井液携带岩屑问题进行分析,提出了有效的解决措施,对进一步提高开窗侧钻小井眼微间隙钻井技术具有一定的促进作用。     

页岩气水平井钻井液技术的难点及选用原则

我国页岩气资源勘探开发已全面铺开。针对页岩气的成藏特征,页岩气开发以浅层大位移井、丛式水平井布井为主。由于页岩地层裂缝发育、水敏性强,长水平段钻井中不仅易发生井漏、垮塌、缩径等问题,且由于水平段较长,还会带来摩阻、携岩及地层污染问题,从而增大了产生井下复杂情况的几率。解决井壁稳定、降阻减摩和岩屑床清除等问题是目前页岩气水平井钻井液选择和设计的关键。选择页岩气水平井钻井液的原则是确保井壁稳定、润滑、防卡和井眼清洗。油基钻井液可提高水润湿性页岩的毛细管压力,防止钻井液对页岩的侵入,从而有效保持井壁稳定,同时还具有良好的润滑、防卡和降阻作用,是国内外目前采用最多的钻井液体系。当采用水基钻井液的时,利用低活性高矿化度聚合物钻井液或CaCl2钻井液以降低页岩和钻井液相互作用的总压力;采用浓甲酸钾、Al3+盐,可以通过脱水、孔隙压力降低和影响近井壁区域化学变化的协同作用产生良好的井眼稳定作用;对于有裂隙、裂缝或层理发育的高渗透性页岩应使用有效的封堵剂进行封堵;但对于强水敏性页岩地层,水基钻井液在抑制性方面仍然存在局限性。从环境保护的角度出发,甲基葡糖苷钻井液在井壁稳定机理方面与油基钻井液相似,未来可望作为有效的钻井液体系之一。随着以页岩气为代表的非常规油气资源的不断开发,为了满足安全钻井和环境保护的需要,未来页岩气水平井钻井液技术的研究应围绕高效、低成本水基钻井液和低毒油基钻井液来展开。