基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻实时预警方法

川南工区是中石化重点页岩气勘探开发工区,该工区地层压力系数高、钻井地质条件苛刻,导致该工区钻井复杂、故障频发,其中卡钻故障最为突出,严重制约了川南页岩气的安全高效开发。现有卡钻识别技术存在监控信息综合利用能力差、风险预警不及时、主观性强等问题。本文通过分析钻井作业过程中卡钻故障的专家知识判断,确定了卡钻风险对应的关键表征参数,并研究了卡钻发生位点的关键表征参数的变化趋势,得到了相应的变化规律;在此基础上建立了基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻实时预警方法。选取WY-XX井为实例进行分析,软件预警结果与实际井下风险相吻合,验证了模型的准确性和可靠性,准确率达83%。     

基于综合录井数据的地层岩性智能识别方法

常规确定岩性的方法如元素录井、岩屑录井等受迟到时间影响，不便于直接用于实时预测井下复杂情况。若能实时掌握钻井参数变化和岩性信息，对提前预测井下复杂，辅助水平井地质导向及时发现油气层等具有重要意义[1]。介绍了一种基于综合录井资料实时识别近钻头处地层岩性的实用方法，该方法充分利用随钻获取的钻时、扭矩等实时数据，以及反映岩性的DC指数、可钻性级值等关键参数，采用支持向量机智能识别算法实时处理随钻资料，并于新疆油田某重点井应用且效果良好，该方法克服了传统静态岩性识别方法的局限，能够为钻井实时监测提供较为准确的岩性剖面。     

模糊聚类分析在石油钻井地层分类中的应用

石油钻井地层的合理分类是优选钻井方式、钻头类型和钻井参数重要依据.现有方法的分类标准和依据各不相同,给现场应用带来了很大的困难.通过收集不同地区、不同地层的钻完井资料,统计分析不同地层使用效果较好的钻井方式,将其地层抗钻特性作为聚类分析的数据来源;以地层抗钻特性参数为聚类指标,利用模糊聚类分析方法对现场钻井统计数据进行归类和分析,实现了根据地层抗钻特性对石油钻井地层进行分类的目的,为钻头类型和钻井参数的优选提供了合理依据.     

随钻测井仪器井下数据及信号通讯传输模块设计

随钻测井仪器至今已经发展为三代,第一代可提供基本的方位和地层评价测量。第二代随着电子电路技术的飞速发展,可提供更多的井下测量参数,同时也可实现由地面向井下传输指令数据,这其中的代表技术是旋转导向以井下地层电阻率和方位伽马测量等。第三代称为LWD测井技术(Logging While Drilling),在钻井的同时,实时地得到各项所需的地层参数,并能实现地层的实时绘制。而在第三代测井仪器中,需要随时将井下的仪器状态和测量数据传输到地面工控机,也随时需要从地面对井下的仪器下达指令,这个过程需要大量使用数据及信号通讯传输模块,基于数学模型,设计了一种可应用于井下主控电路的数据及信号通讯传输模块。     

随钻测量系统的井下数据传输方式的研究

随着钻井智能化程度的不断提高,井下与地面的信息传输已成为钻井工程领域的重要研究课题,它在随钻测量与控制中占有十分重要的地位。通过信息传输系统可以实时监测随钻信息及地质参数等,进而可以对井下的执行机构进行实时调控。但是信号传输的经济性、可靠性、传输速度以及工艺上的易操作性等问题一直是随钻测量技术发展的关键。而对信号传输方式的选择,对于井下与地面信息的传输具有重要的影响,目前国内对于井下与地面的信息信号传输方式的研究和选择主要是从原理方面进行定性的研究。从各类信号传输方式的原理入手,结合各种传输方式的数学模型,系统地介绍了电缆传输、光纤传输、声波传输、电磁传输、泥浆传输等传输方式的特征及优缺点,及各种传输方式在国内外所取得的最新的仪器成果,为相应的随钻仪器研发提供参考。     

基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备设计

为实现针对井下钻进设施的实时控制，研究设计了一套基于无线测量技术的煤矿工程随钻设备，综合运用倾角传感器、工具面向角传感器、磁方位角传感器等小型传感设备来采集钻井设施当前的姿态参数，通过防爆计算机对各项参数实施编码与计算，并在视频器上实现钻进轨迹参数的图形化显示。经应用试验后发现，研究所提出的煤矿工程随钻设备信号传输距离长、解调准确率高，可充分兼容结构较为简单的钻杆，控制过程稳定。     

对国内钻参仪实现监控钻进的可行性探讨

钻井参数监测仪的使用使我们由经验打钻向科学打钻迈出了一大步.钻参仪监测钻进技术发展的最终目标是实现监控钻进,即实现钻探过程的自动化.但目前钻井参数监测只能实时监测井上参数,不能实时监测钻头工作参数(井下参数);不具有实时判层和优化钻进参数等智能.讨论了实现这些功能的可行性.     

老君1井侧钻施工技术

由于川东北地区井深,地温高,地层岩石硬,相应的耐高温井下测量仪器缺乏,一旦出现井下埋钻具事故,侧钻的难度和风险会非常大.就老君1井填井侧钻的施工过程作简要的阐述,目的是为了在本地区进行侧钻钻井施工时,提供相应的技术参考.     

准噶尔盆地石炭系地层防斜打快技术

准噶尔盆地深部石炭系地层勘探潜力巨大.前期钻探实践表明,石炭系地层地质条件极其复杂、岩石可钻性差、井斜问题突出等因素严重影响了钻井速度、增加了井下风险,为了加快石炭系地层的勘探开发进程,开展了防斜打快技术研究.首先分析了石炭系地层防斜打快技术难点及井斜原因,通过开展气体钻井、“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井以及自动垂直钻井等提速技术的优势及适应性分析,指出它们是目前解决石炭系地层防斜打快问题的3种有效钻井技术;通过利用“井斜趋势角”指标对塔式钻具、单稳定器和双稳定器钟摆钻具等3种常用防斜钻具组合的降斜能力对比分析,3种防斜钻具的降斜能力均随钻压增大而显著降低,并且当钻压较大时,单稳定器钟摆钻具的防斜能力较强,当钻压较小时以双稳定器钟摆钻具的降斜能力为最佳,对于今后石炭系地层的防斜打快施工具有一定指导意义.     

裂缝性地层钻井技术研究

天然裂缝性地层的安全钻进一直是钻井工程师需要面临的技术难题.在钻井过程中,井底的钻井液液柱压力通常高于地层孔隙压力,从而导致钻井液容易发生漏失.尤其是钻遇裂缝性地层时,大量的钻井液漏失在增加钻井液成本的同时,还将带来一系列井下复杂事故.因此,需要对裂缝性地层的钻井技术进行研究,从而避免或减少漏失问题的出现.     

基于地层倾斜规律的防斜打直钻井技术研究

地层自然倾斜、钻具组合、钻井参数是影响钻井井斜方位变化的主要因素。根据地层层面空间网格数据,建立了地层倾角、倾向的计算方法,并针对典型防斜打直钻具组合和钻井参数之间的关系进行了力学分析。应用结果表明,井眼实钻轨迹与设计轨迹基本相同,形成了利用地层自然倾斜规律,在钻井自然中靶的同时,释放钻压提高钻速的防斜打直优快钻井技术,对于高陡构造油气藏的高效开发具有重要的理论意义和工程实用价值。     

华北JX井Ф215.9mm井眼“一趟钻”钻井关键技术

针对华北油田JX井二开Ф215.9mm井眼钻井轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、井眼清洁困难、地层岩性变化大、易垮塌、漏失等难题,在使用Landmark软件计算井下岩屑床分布、不同钻具组合形式下钻头侧向力的基础上,通过开展水力振荡器、井眼清洁工具应用,进行钻头优选,优化钻具组合、钻井参数,以及聚合物钻井液配合新型防塌、防漏、润滑剂等技术,实现一趟钻钻进馆陶组、东营组、沙河街组地层,进尺1883m,机械钻速达20.25m/h,事故复杂率为零,多项技术指标明显优于区块同类型井。JX井二开"一趟钻"钻井技术的成功实施,为华北油田束鹿凹陷提质高效开发提供借鉴意义,为复杂井眼轨迹、多组地层井段实施"一趟钻"钻井技术提供了经验。     

英卖力地区深井钻井认识

塔里木油田英卖力地区具有地层压力跳跃性大的特点.上部地层易缩径,并含有浅气层;中部地层含有高压盐水层;下部地层成岩性好可钻性差,膏泥岩段和纯盐层厚;储层为高压凝析气藏,储层厚.英卖力地区地质岩层较为复杂,夹层较多,岩石可钻性变化频繁,极易造成钻头损伤,在该区块钻井易发生井漏、溢流、缩径卡钻、沉砂卡钻等事故,根据已钻井资料显示,英卖力区块曾发生多起井下事故,为了适应该地区深井钻井要求,减少或避免井下复杂和事故,提高机械钻速,结合该地区的地质特点与深井钻井特点,经实钻经验的总结,制定了一套技术措施,以指导钻井施工,并在实践中完善.     

苏北盆地小关地区优快钻井技术

苏北盆地小关地区地质结构复杂,断层、断块发育,地层倾角大,研磨性强,可钻性差,易斜、易垮、易卡钻,优快钻井难度大。通过对该地区施工的地层特点、施工难点的分析,提出井身优化技术、优选钻头及钻井参数技术、MWD随钻定向技术以及复合金属离子钻井液技术。通过上述技术的应用,提高钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井风险,为加快勘探开发工作提供有效的钻井保证。     

井下工程参数随钻测量系统的研制

井下工程参数随钻测量系统是监控钻井过程中的井下工程参数的重要工具。通过井下工程参数随钻测量系统,现场技术人员可以实时掌握井下钻压、扭矩、转速、振动和温度等工程参数,进而了解和分析井下工况。本次设计的井下工程参数随钻测量系统以MC9S08DZ60单片机为核心,利用可靠性技术,完成工程参数测量系统。详细叙述了井下工程参数随钻测量系统的原理、电路设计和试验。该系统采用高温高能电池组供电,经过高效的电源转换电路,将电池组电压转化成所需的电压,信号采集处理电路将传感器测得的信号进行整形、滤波、放大、A/D转换,最终变为数字信号供给主控进行运算并存储。目前该仪器完成了5口井的现场试验,试验表明:仪器在井下复杂工况下,工作稳定正常,测量数据准确,符合定向井、水平井施工的要求。     

盐膏层钻井工艺技术研究

盐膏层是石油天然气钻井过程中经常钻遇的地层,由其引起的井下复杂情况和诱发的各种井下恶性事故,对钻井、完井工程危害极大,一直是国内外石油工程界特别关注的问题。但由于其原因复杂,制约因素多,使之成为国内外钻井、完井工程至今未能完全解决的重大技术难题。     

新型井下工程参数测量系统的研制与应用

为了实现大庆钻井井下工程参数测量技术突破,同时解决现有井下工程参数测量系统可靠性低的问题,研制了2套具有自主知识产权的新型井下工程参数测量系统,该系统采用独特的套筒式结构设计,具有可靠性高、测量性能强、抗温能力突出等特点,试验结果表明该系统满足井下工程参数测量需要,为进一步升级为随钻上传式打下了基础。     

矿山竖井掘进机凿井工艺及技术参数

通过分析国内外普通凿井、机械破岩为核心的钻井法、竖井掘进机钻井技术的发展,研究提出我国竖井掘进机凿井工艺,即反井钻机钻进导井,竖井掘进机扩大成井,破碎岩石通过导溜进入井下巷道运输。经分析提出采用专用井架提升钻杆实现竖井掘进机上提下放,并通过钻杆悬吊电缆、风水管路,提供竖井掘进机工作所需电力、水源,专用多功能吊盘实现破岩掘进和支护平行作业,通过钻头结构优化设计,采用井架、钻杆一次从井筒内将竖井掘进机直接提吊出井,解决设备井下拆卸难题。同时根据竖井掘进机采用滚刀破岩,依照适应的地层条件、工程条件,在合理的钻进速度基础上,确定了破碎岩石所需钻压和转速、功率、支撑力等参数,为竖井掘进机整机结构设计提供参考。     

增压机在处理基岩地层压差卡钻事故中的应用

压差卡钻是钻井施工中经常遇到的井下事故,处理不及时会给钻井工程带来巨大的经济损失。通过分析压差卡钻事故发生的原因及其特点,并结合工程实例介绍了用增压机处理基岩地层中压差卡钻事故的方法及其操作规程和注意事项。     

PDC钻头在S3-4H井二开井段的应用

塔河油田位于塔里木盆地北部,是中国第一个古生界海相亿吨级大油田,是西北油田分公司在塔里木盆地发现并重点开发的油田区块.主力油藏埋藏在5000m以下地层,钻遇地层多而且复杂,钻井过程中易发生钻井液漏失、井眼坍塌、卡钻等井下复杂情况和事故,开采难度大.S3-4H井是西北油田分公司在塔河油田S3井区轮台断凸轮台1号构造上布置的一口重点开发水平井,钻达井深5126m,该井接近山前构造,地质构造复杂,钻遇多套地层压力系统,上部地层存在高压水层,地层易缩径,地层坍塌应力高,易发生卡钻事故,地层倾角大,对井斜控制困难,中下部地层岩石可钻性差;该井二开井段裸眼段长,井眼大,环空岩屑携带困难,同时该区块施工井数少,可参考邻井资料少等一系列问题增加了该井钻井施工难度.本井通过前期认真调研分析地层岩性特征、地层压力系统变化规律,与生产厂家一起对钻头进行了优选,对钻井参数和泥浆性能等进行优化,取得了良好效果,极大地提高了二开井段的机械钻速,同时减少了复杂情况的发生,节约了钻井成本.