钻井异常状态实时监测与智能决策系统的研究

提出一个新型的钻井异常状态实时监测与智能决策系统模型,该模型将钻井工程信息管理,钻井参数实时采集和智能化决策支持技术集成为一体,提出了由领域层、推理层和任务层组成的知识模型,提出基于本体的安全优化钻井领域知识构架,提出在井场局域网及其与基地、总部连接的远程网络环境下,利用多智能体的协同监控实时钻井异常状况的系统模型.     

钻井风险评价系统DrillRisk的研发与应用

钻井风险控制是提高钻井综合效率、确保施工安全和实现降本增效的关键环节,但目前国内研发的钻井实时风险监测系统缺乏钻前潜在风险预测及钻后风险跟踪评价的能力。基于钻井风险发生机理,采用地质因素和工程因素相耦合的方法,建立了钻井潜在风险可能性及严重度量化评价模型,基于钻井风险发生时的征兆规律建立了风险监测预警模型,同时融合钻井风险案例知识库,研发了钻井风险评价系统DrillRisk,构建了"钻前-钻中-钻后"的闭环评价体系。利用5口井的历史数据进行了模拟应用和模型改进优化,并在10余口井进行了现场应用,结果表明,在地质资料较为全面准确的条件下,常见风险的发现率达到86%,对高级别风险的防控起到了重要作用。钻井风险评价系统DrillRisk为区块钻井方案持续优化和最终实现"无风险"钻井目标提供了可行的技术手段。      

半潜式钻井平台系统VRML仿真关键技术研究

为深入研究半潜式钻井平台结构和功能,建立其仿真系统具有重要意义.按照实际比例建立了钻井平台、钻机井架、绞车、天车、顶驱、游车等的零件及其装配体三维模型,并装配出钻井平台系统模型.在此基础上,研究了半潜式平台系统仿真技术中虚拟现实下VRML文件优化,采用了预优化处理、基于面片数的优化、基于节点复用的优化、基于数据精度的优化以及基于文件压缩的优化等不同的优化技术,设计出半潜式深水钻井平台系统VRML虚拟仿真模型以及系统完整总体结构.     

钻井地质力学参数空间建模技术

常规钻井地质力学参数预测方法广泛用于近井眼地层,但在推广至三维地层空间时建模精度和分辨率较低。针对此问题,基于层速度与地震属性之间存在的密切非线性映射关系,提出运用智能优化算法通过地震属性反演求取层速度的思路,据此构建了新型钻井地质力学参数空间建模技术。首先处理与分析目标工区内完钻井的声波测井和井旁地震记录等资料,针对所钻遇的各套地质层系,利用神经网络算法分层段确定工区内地震属性与层速度之间的定量映射关系,并将其推广至全工区范围内,用于预测未钻区域的层速度,进而建立目标探区三维空间上的各类钻井地质力学参数模型。在鄂尔多斯南部镇泾探区的现场应用情况表明,运用该技术建立的钻井地质力学参数三维空间模型具有较高的参数预测精度和成像分辨率,以此为基础进行的钻井工艺及措施优化具有较强的针对性和适用性。该钻井地质力学参数空间建模技术具有精度高、适用面广的特点,有利于指导钻井提速提效工作,具有推广价值。     

深水半潜式平台上甲板钻井设备布局研究

半潜式钻井平台广泛应用于海洋油气钻探和开采作业,平台上层甲板钻井设备布局对平台钻井作业性能有着重要影响。结合半潜式钻井平台的布局特点,利用包容盒法对上甲板钻井设备进行简化。将最短材料输送距离和最小质心横偏量作为上甲板钻井设备的布局目标,确定布局约束条件,建立上甲板钻井设备布局数学模型。并用遗传-模拟退火算法进行优化,求解得出布局方案,待布物质心横偏量最小能达到0.206 m,大大小于许用值0.700 m。优化结果表明模型与算法的有效性,适用于半潜式钻井平台上甲板的布局优化设计。     

钻机自动送钻系统模糊最优控制

为了便于钻机自动送钻系统模糊最优控制的离线仿真寻优，以实际钻井现场测试的送钻过程数据为依据，建立了三层BP神经网络，拟合钻井送钻过程模型。以系统输入与输出之间的误差平方积分最小为优化目标，以模糊逻辑控制的量化因子、比例因子、修正因子、模糊量隶属函数的类型和模糊量论域的界限等参数为优化变量，以送钻过程神经网络模型为被控系统，进行离线仿真寻优，得出模糊控制器的最优参数，并以这些参数为基础进行自动送钻系统控制实验。研究结果表明，用三层BP神经网络构建送钻系统模型，拟合效果好，收敛快；先离线仿真寻求控制参数的最优值，以此为基础再进行在线控制是可行的；对于钻机自动送钻系统，模糊最优控制比常规模糊控制的控制效果更好。     

阿姆河右岸B区巨厚盐膏层大斜度井安全钻井

为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸 Ｂ区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案     

大型丛式井组平台位置优化方法

丛式井组钻井平台位置优选是丛式井钻井技术中的关键问题之一。根据地质靶点的分布情况,将“控制靶点位移之和最小”,或“控制井眼长度之和最小”,或“控制钻井成本之和最小”等条件作为优选平台位置的指标（目标函数）,建立了丛式井钻井平台位置优化数学规划模型,并根据遗传算法的理论原理对模型进行了求解。实例分析表明,所建立的模型及遗传求解方法能够在综合考虑地面限制条件等环境因素的前提下,优选出钻井平台位置,并满足现场安全钻井施工的要求,同时大幅度降低了钻井综合成本,发挥出了丛式井钻井技术的优势。     

控压钻井分级智能控制系统设计与室内试验

自动控制系统是控压钻井的核心技术,是控压钻井作业成功的关键。在控压钻井自动控制系统中引入了分级递阶智能控制的概念,将控制系统分为反馈控制、预测和监测控制和多目标优化控制3个层次,建立了分级智能控制的概念设计,并论证了多级控制策略的可靠性和工作特点;同时在参数预测与监测控制中引入了模型预测控制算法（MPC）,结合实时数据测量、流动模型和控制回路的系统分析,提出了一种持续对井眼流动模型和钻井力学模型进行数据更新的方法,并给出了控压钻井井底压力实时模型预测控制的方法和流程。      

基于遗传算法的自动送钻钻压动态优化

针对目标函数的钻压优化和BP神经网络的钻压优化方法存在的不足,建立了动态成本目标函数,并利用遗传算法对动态成本目标函数进行优化,最后应用实例对优化送钻在成本上的优势进行了验证。根据建立的动态成本目标函数和钻井采集的实时数据,利用非线性回归理论完成待优化的成本目标函数参数的求取。优化结果表明,优化钻压钻井方式有效延长了钻头寿命,缩短了起下钻时间,节省了钻井成本;与恒钻压钻井方式相比,优化钻压钻井方式每米成本上升较慢。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。     

干热岩钻井液技术新进展

热岩钻井液遇到的2个主要关键问题是抗高温和堵漏能力。分析了干热岩钻井施工的地质特点和钻井液技术难点,调研了干热岩钻井液体系及现场应用情况,总结了适合不同地层条件的国内外干热岩钻井液新技术,以及现阶段存在的问题,展望了未来的发展方向。目前干热岩钻井液仍是以聚磺钻井液为主的水基体系,已研究出抗高温泡沫钻井液、充气钻井液、液氮流体等,他们在现场的应用效果明显;具有地层伤害小、抗温抗盐、地层适应性强、环境友好等特点的体系是干热岩钻井液未来的发展方向。      

浮式钻井平台主要钻井设备选型分析

由于受各种因素的影响和约束,深水钻井设备的选型成为一个难题。主要分析了浮式钻井平台钻井设备参数与钻井深度的关系,包括钻机最大钩载及顶驱、绞车、转盘等参数计算,为深水平台钻井设备选型提供理论依据。     

海洋深水钻井的钻井液研究进展

在参阅大量海洋深水钻探方面的技术文献资料的基础上 ,对海洋深水钻探中的钻井液使用作了归纳和总结。目的在于借鉴国外成功经验 ,为我国今后开展这方面研究工作做一些技术信息方面的铺垫 ;还结合国外海洋深水钻井液研究现状 ,提出了对海洋深水钻井的钻井液研究的几点建议。     

硅酸盐钻井液泥包形成的趋势研究

硅酸盐钻井液因其优异的防塌抑制性常应用于泥页岩地层,但其在钻进过程中极易发生钻具泥包现象。笔者通过分析硅酸盐钻井液极易产生泥包的原因,选取用膨润土制成2.0 mm～3.2 mm的泥球来模拟钻屑用于实验研究,利用自制直径为25 mm的钢球,老化罐的滚动模拟井下钻进情况,通过硅酸盐加量、硅酸盐模数、膨润土含量、KCl加量及不同防泥包剂对硅酸盐钻井液体系产生泥包的实验研究,探讨了不同因素对硅酸盐钻井液产生泥包的程度及趋势的影响。结果表明,硅酸盐模数对泥包影响不大;随着硅酸盐含量的增加,泥包程度呈上升趋势,但加量超过9%后泥包程度相差不大,建议加量在3%～5%之间;随着膨润土加量的增加,泥球的直径呈先减小后增大的趋势,膨润土加量为1%时,泥球直径最小;KCl在一定浓度内降低泥包的产生,过量的KCl反而会促进泥包生成,最佳浓度为3%～6%;加入3%防泥包快钻剂WETMINE能有效防止钢球泥包的产生。通过与钻井液体系流变性相结合,优选出能最大程度减少钻具泥包的硅酸盐钻井液体系关键外加剂的加量,为选择合适的外加剂提供参考依据。      

石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

旋冲钻井技术因碎岩效率高、钻头磨损小、钻井成本低等技术优势,自诞生以来在矿山、石油钻井、地质勘探、地热钻井等领域有着较为广泛的应用,同时被认为是有效解决深井硬地层钻进难题的可行之策,应用前景十分广泛。文章在概述旋冲钻井技术原理及射流式冲击器工作原理的基础上,对旋冲钻井技术在石油钻井中的应用效果、配套钻井工艺技术以及该技术的应用前景进行了深入探讨。     

钻前调整钻后恢复方法研究

钻前调整和钻后恢复方法研究可以搞清油井生产参数调整、注水井注水方案调整与压力调整的量化关系,进一步明确各类油层钻前调整界限;可确定不同井的提前关井时间,缩短关井周期.通过对钻关过程中的动态变化特征研究,搞清不同井网和不同沉积单元间的压.力、产液和含水变化特征,加深对油层动用状况的认识,为后期开发调整提供依据;根据钻关后各套井网的压力变化幅度、产液量下降幅度和含水变化幅度,确定各类油层的钻关恢复原则.为其他区块降低钻关影响、平衡各类油层压力、控制区块含水上升提供可借鉴的依据.可达到提高新钻井固井质量和减小钻关对产量的影响的目的.     

深水聚胺高性能钻井液试验研究

聚胺高性能钻井液是性能最接近油基钻井液的水基钻井液,在深水钻井领域具有广阔的应用前景。为降低钻井液成本,在研制聚胺强抑制剂的基础上,考虑水合物抑制及低温流变性等因素,通过优选处理剂,构建了适用于深水钻井的聚胺高性能钻井液体系,并对其进行了综合性能评价。结果表明,该钻井液可抗150 ℃高温,且低温流变性优良,2 ℃和25 ℃的表观黏度比和动切力比分别为1.36和1.14;其抑制页岩水化分散效果与油基钻井液相当,体现了其强抑制特性;在模拟1 500 m水深的海底低温高压(1.7 ℃,17.41 MPa)条件下,具备120 h抑制水合物生成的能力;抗钙、抗劣土污染能力较强;无生物毒性,能满足深水钻井环保要求。其主要性能指标基本达到了用于深水钻井的同类钻井液水平,可满足深水钻井要求。      

磨砺科技利器 打造钻探铁军

西部钻探工程公司自2008年初成立3年多以来,按照"推广一代、研发一代、储备一代"的发展思路,加快科技创新步伐,打造科技利剑,不断提升工程技术服务水平,在油气勘探开发中发挥了主力军作用,共完成钻井进尺758.82×104m,完成测井23203井次、录井6004口、水平井等特殊工艺井553口。钻井井身质量合格率达100%,固井合格率达99.92%,测井解释合格率达100%,录井油气层解释合格率达100%,有力保证了西部油气田的增储上产。在工程技术服务领域激烈的市场竞争中,现正以新的发展方式探索前进,并以此谋求更大的发展空间。     

钻井船漂移状态下隔水管-井口系统安全分析

常规钻井平台位置警戒圈根据隔水管的静态分析方法确定,无法考虑风、浪、流等载荷作用下平台的运动轨迹,也不能确定平台达到极限位置的时间,存在一定的局限性。为此,建立了基于钻井平台-隔水管-水下井口系统的动态耦合方法,采用FLEXCOM软件建立了钻井平台漂移分析的有限元模型,得出平台动态漂移轨迹与漂移情况下隔水管-井口系统的载荷状态,并结合平台应急解脱作业的响应时间,提出了钻井船允许的漂移时间和漂移距离的计算方法。分析结果表明:漂移分析模型综合考虑了风、浪、流等载荷的影响,能够动态预测平台动力定位失效情况下钻井船的漂移轨迹;在隔水管-井口系统的选型设计时,要针对具体井开展漂移分析计算,根据计算结果评估漂移时间和距离是否满足平台响应的时间要求,根据分析确定限制因素,针对性地采取强化措施。所得结论对于保证深水钻井隔水管系统和水下井口系统的完整性具有重要意义。