自升式多功能平台5000m海洋钻机设计

为提高自升式多功能平台的作业能力和效率,满足复杂海洋环境下执行独立钻井或作为支持平台进行钻井和修井作业的要求,应用模块化设计知识、结构的组合与变异理论、有限元法和应力测试法,设计出一种新型5 000 m海洋钻机。经厂内试验、海上联合调试以及现场应用,新型5 000 m海洋钻机设计、制造、安装与使用符合相关标准及规范要求,在防爆、防渗漏、防潮、耐高温和承载能力等方面具有较高的适应性。     

边台-H26微泡沫欠平衡分支井钻井液技术

针对边台北潜山高凝油油藏低压、低渗的储藏特点以及依据降低钻井成本的原则,将微泡沫钻井液技术和多层次分支井技术相结合,以进一步实现利用钻井技术改善油藏开发效果的目的.现场试验表明,微泡沫钻井体系的流变性、稳定性等性能指标满足了设计要求,现场配置及维护不需要增加额外设备,操作工艺简单,满足了在多层次分支井中使用微泡沫欠平衡技术保护储层的目的.     

深水钻井防喷器选配关键因素分析

深水钻井防喷器组是保证海洋深水钻井安全的最关键设备。介绍了深水钻井防喷器组的基本配置方法,分析了防喷器组配置的关键因素,重点研究了闸板数量和类型、防喷器高度和压力等级、节流压井管线、蓄能器能力与辅助控制系统等。最后指出,应确保所有剪切闸板具有剪切特定钻杆及套管的能力,测试闸板和管子闸板不可混用,万能防喷器可考虑只采用1个;应确保ROV动作满足规范规定的响应时间要求,不推荐声纳辅助控制系统,应对新增辅助控制系统进行风险分析,以确保设计能兼容并能实现相应的功能;合适的防喷器配置有助于保证深水钻井安全,应该针对具体情况,制定统一的深水防喷器闸板和辅助控制系统配置标准规范。     

ZJ60L型石油钻机的研制

为开发沙漠边缘油田而研制成功的ZJ60L型石油钻机,可靠性和技术性能均高于国内在用的同类型钻机水平;新研制的部件均采用成熟的设计结构;所用零部件全部国产化,在保证可靠性前提下能与ZJ60D型及其它型号钻机的零部件通用;钻机设计符合GB1806—86及API有关规范要求;该钻机既能满足沙漠边缘钻井工艺要求,也能适应其它陆地钻井工艺要求。全机性能参数同美国同类型钻机比较,除柴油机功率略低些外,其余基本参数均达到同样水平。目前,该钻机正在塔里木石油勘探开发指挥部进行工业性试验。     

挪威Statoil公司在三维油藏钻井中应用旋转导向技术

挪威老油田的钻井变得越来越具有挑战性,利用三维地质导向技术开发剩余小油藏通常要设计成水平井、聪明井或大位移井。在新区所钻的井也大多数设计成水平井、聪明井或Ｓ型井眼轨迹。Ｓｔａｔｏｉｌ公司帮助开发并大量使用新导向钻井技术以克服常规定向钻井系统的缺点。旋转导向钻井系统能自动导向钻头钻至设计靶点。井下导向系统、地层评价设备和井下压力测量系统可保证井眼轨迹精确,满足地质要求。     

海上油田内挂井槽设计新思路

渤海某油田储量丰富,含油面积大,但油田井网存在控制程度低、井控储量大、注采不完善的问题,导致该部分区块采出程度偏低。针对上述情况并充分考虑利用现有设施,以减少改造工作量和投资为原则,出于快速高效投产和提高钻井平台资源通用性的考虑,从项目开始就本着“降本增效、打破常规”的方针,开展了钻完井牵头指导工程建造专业进行WHPE平台内挂井槽设计的新思路。基于生产平台结构以及设施,对平台进行适应性改造,内挂单筒双井或单筒单井槽口以实现油藏要求;同时根据现有钻井平台的升船气隙、悬臂梁长度、避让障碍物能力等关键因素,指导槽口形状及分布设计,以实现采用常规配置低日费钻井平台、尽量作业多口井的设计原则,降低项目整体投资,提高油田开发收益。该思路方法经实践验证灵活经济可靠,后期可对海上平台和钻井平台建立数据库,实现快速匹配分析和设备改造。     

浅谈胜利油田浅层气藏开发井的井身结构优化设计

井身结构设计是钻井工程设计的重要内容,它不仅关系到钻井施工的安全顺利,而且还关系到钻井经济效益。合理的井身结构设计既能最大限度的避免漏、喷、塌、卡等工程事故的产生,使得各项钻井作业得以安全顺利进行,又能最大幅度地减少钻井费用,使工程成本达到最低。根据胜利油田浅气藏开发井钻井的特点,分析浅气藏的钻井地质环境,研究套管的合理下入深度和层次、合理套管与井眼间隙、不同条件下的下套管载荷,以确保钻井施工顺利进行、满足浅气藏开发要求、简化套管程序、降低成本为原则,通过技术经济评价,确定出适合于胜利油田浅气藏开发井的井身结构以及合适的钻机类型,实现浅气藏的低成本钻井和开发。     

ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件

随着石油勘探开发转向深部复杂地层和钻井工程设计与施工的精细化,钻井工程对软件的依赖性正逐步增强。为了拥有适合于中国石油当前和未来发展需要的钻井工程软件,中国石油集团钻井工程技术研究院经过"十一五"科技攻关,开发了具有自主知识产权的ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足了国内油田钻井工程设计与施工分析的需要。文章对ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件在功能、特点、关键技术和解决的主要问题等多个方面进行了阐述,详细介绍了该软件开发的控压钻井设计与分析系统、地层压力预测分析与监测系统、岩石力学分析系统、钻井液设计及分析系统、固井工程设计与分析系统、欠平衡(气体)钻井设计与分析系统、钻柱力学分析系统、钻井数据库管理系统、钻井实时监控与技术决策系统等功能与应用。     

哥伦比亚Matambo区块深井钻井关键技术

哥伦比亚Matambo区块油藏埋深约5 000.00 m,具有地层倾角大、多套压力系统、地应力高、多断层破碎带、多层大段泥岩、巨厚砾石层及异常高压地层等特点,6口深井在钻井过程中频繁发生井塌、阻卡和井漏等井下故障,导致钻井速度慢、钻井周期长。为提高该区块油气勘探开发效益,在充分分析该区块地质情况和总结已完钻井施工经验的基础上,从井身结构优化、井眼轨道设计与轨迹控制、多参数随钻监测与分析、固井工艺优化及钻井液体系优选等方面进行了技术攻关,形成了适合该区块的深井钻井关键技术,并在G10ST5井进行了现场试验。G105ST5井顺利钻至设计井深,井身质量和固井质量满足设计要求,与该区块其他6口深井相比,钻井周期缩短了20.7 d,平均机械钻速由3.00 m/h提高到7.00 m/h,井下故障损失时间在钻井周期中的占比由原来的15%~30%降至7%,钻井综合成本降低近45%。现场试验结果表明,Matambo区块深井钻井关键技术能够满足深井钻井提速提效的要求,也为其他类似区块复杂深井的优快钻井提供了技术借鉴。      

套管荷载分析与强度设计软件研究

由于钻井技术的进步和目前油气勘探开发的实际要求,深井、超深井及定向井所占比重不断增加。为了满足这种形势的要求,在普通直井和定向井套管强度设计软件的基础上,较全面地研究了深井、超深井套管载荷的特点,综合考虑传统套管设计方法、三轴应力设计方法及套管优化设计方法等,并应用数据库技术,完成了套管强度设计软件的开发研究,它具有普通井、深井、超深井和定向井套管优化设计的诸种功能,并且其输入输出界面支持任意的单位制,便于现场推广应用。     

新型钛合金和铝合金钻杆结构安全性分析

为满足特殊工艺井的钻井要求,开发了新型钛合金钻杆和铝合金钻杆。由于钻杆在钻进中易出现断裂和刺穿等失效事故,为确保新型钻杆在钻进过程中的结构安全性,对新型钛合金和铝合金钻杆分别进行了有限元分析。计算分析表明:钛合金钻杆的工作安全性较高,可用于深井、大位移井、水平井、大斜度井钻井施工;铝合金钻杆结构安全性较低,可通过增加壁厚来提高其结构安全性。     

生物质基液PO-12的合成与性能评价

国内水平井用油基钻井液普遍存在切力低、流变性能差和后续钻屑处理难度大等问题,在性能和环保方面均需要完善。为满足绿色高性能钻井液的发展需求,以天然来源的植物油为原料,采用生物和化学改性的方式,合成了一种性能优异、可生物降解的生物质基液PO-12。性能测试表明,PO-12具有黏温特性优良、稳定性好、抑制性强、抗水解和无荧光的特点,其结构中不含芳香基团,无毒,绿色环保,能够满足水平井和深海钻井需求。以PO-12为连续相,初步形成一种生物质合成基钻井液,性能与油基钻井液相当,为提高水平井用钻井液的绿色环保性能提供了一种新的途径。      

深井井筒油基钻井液密度与液柱压力解析模型

高温高压深井在钻井和完井时,由于钻井液在井筒内受到温度和压力的双重作用,使得地面测量的钻井液密度与井筒内实际密度存在差异,导致井筒液柱压力难以准确计算。分析国内外有关油基钻井液密度的预测模型,前人的模型均为特定配方条件下少数实验数据回归的经验模型,不具有通用性,且计算精度难以满足深井（尤其是超深井）的需求。为此,采用数学解析法建立精确的钻井液密度和液柱压力预测模型。与多位学者的经验模型对比,认为多数经验模型为新建解析模型的简化,该解析模型能更全面准确地反映温度和压力对钻井液密度的影响。在实际应用时,将油基钻井液视为基础油、盐水及固体材料的混合物,通过室内实验数据确定基础油的密度函数,可实现多种配方及油水比的油基钻井液密度及井筒液柱压力的预测。     

鱼骨状分支井数值模拟井指数计算方法研究

随着钻完井技术的不断提高,鱼骨状分支井得到了越来越广泛的应用,但是在对鱼骨状分支井进行数值模拟时,常规的井指数计算方法难以适应模拟复杂井形的需求。针对鱼骨状分支井井筒间严重的干扰影响和复杂的渗流关系,在井指数定义式的基础上,结合鱼骨状分支井解析模型与数值模拟稳态模型,充分考虑油藏各向异性的影响,提出了新的鱼骨状分支井井指数计算方法。在新的井指数计算方法的基础上,对鱼骨状分支井进行了井形参数优化研究。结果表明,分支数目较少时,可以选取较大的分支长度,反之,分支长度则不应过长;分支数目应不小于4个,当分支长度小于50m时,增大分支数目的增产效果不明显;分支角度应不小于45°。     

抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液研究及现场试验

针对现有无固相钻井液抗温能力弱、无法满足高温水平井钻井需要的问题,以两性离子型疏水缔合聚合物PL-5为主剂配制了抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液。对该钻井液的流变性、滤失性、悬浮稳定性、抑制性和储层保护性能进行了室内试验评价,并应用原子力显微镜（AFM）和环境扫描电镜（ESEM）对构建该钻井液液相的聚合物的微观结构进行了观测。室内试验结果表明:该钻井液在160℃下老化后,仍可保持良好的流变性、滤失性和悬浮稳定性;上部地层钻屑的一次滚动回收率达60.1%,下部地层钻屑的一次滚动回收率达87.2%,抑制泥页岩水化分散效果显著;油层岩心的渗透率恢复率可达82.0%以上。抗高温疏水缔合聚合物无固相钻井液在DF1-1气田3口井的水平段钻井中进行了现场试验,结果表明,该钻井液不仅具有良好的流变性、滤失性和悬浮稳定性,而且具有良好的储层保护效果,提速效果显著,能够满足高温水平井钻井需要。      

国产化互联互通旋转导向系统首次应用实践

Welleader旋转导向工具是我国自主研发的旋转导向工具,可与国产随钻测斜、测井工具Drilog配合使用,构建为D+W旋转导向随钻测井系统。传统的D+W系统在数据传输速度方面存在不足,导致该系统在深井、复杂井等重点井型钻井作业中应用受限。D+W互联互通系统依靠互联互通短节实现了Welleader工具与多型国际先进定向井工具的通讯连接,借助第二代BCPM工具,可实现数据快速传输,具有更加广阔的应用前景。结合该系统在渤海油田的首次钻井作业实例,从工具结构特点、现场数据调试、井眼轨迹控制、作业参数优化等方面详细分析新型工具使用特点。以期为后续该系统大规模投入实际应用提供作业参考。     

中江地区井壁失稳机理及对策研究

川西中江构造地层情况复杂，该区块多口井在钻井过程中都出现了严重的井壁失稳，这制约了对该区块的油气勘探开发速度。针对这一情况，文章对中江构造泥页岩的稳定性进行了大量的研究，并从失稳机理入手进行适合该区块钻井液体系的研究，在室内实验的基础上优选出了适合该地区地层钻进的钻井液体系--钾钙基聚磺防塌钻井液。通过现场试验，证明该钻井液体系能有效控制该区的井壁失稳，大幅度降低井下复杂情况的发生。     

Sondex水平井井下爬行器的研究与应用

为了适应国内水平井开发、利用的需要，研发具有自主知识产权的水平井井下工具，研究具有国际领先水平的Sondex水平井井下爬行器并结合国内实际情况加以改进，具有重大意义。介绍了国内在水平井测井新技术的发展和井下爬行工具开发的现状，分析了其不足之处和应用局限性。对Sondex水平井井下爬行工具的结构、工作原理、性能参数、控制系统的组成及实现以及驱动结构方式进行了分析，重点分析了井下爬行器的工作原理和牵引器的结构及相关性能参数，详细阐述了Sondex水平井井下爬行工具的特色和实际应用情况，为水平井井下爬行工具的设计和研制提供了技术支撑和一种新的思路。     

胜利浅海探井井身结构优化及风险分析

在胜利浅海探井作业过程中,随着钻井技术的成熟和新工艺的采用,井身结构不断发生变化,从最初的660.4mm×444.5 mm×311.2 mm×215.9mm×152.4 mm井身结构发展到近期使用比较成熟的914.4 mm×444.5 mm×311.2mm×215.9 mm×152.4 mm,这两种井身结构使用多重套管对薄弱地层进行封固,规避了钻井风险,井下安全得到了很大的保证,在中深井和深井得到普遍的应用。从2006年H9井中深井开始,采用原在浅井中使用的914.4 mm×444.5mm×241.3 mm×152.4 mm井身结构进行钻进,获得了成功,并逐步应用到其它的探井。这种井身结构采用长裸眼井段钻进设计,缩短了钻井周期,提高了作业效益。同时也增加了钻井风险。     

钻井液数据库软件系统的开发与应用

结合中国部分油田钻井液工程的实际情况和特点，在已有研究经验的基础上．对钻井液数据库进行了进一步的开发，并通过现场的反复使用和修改，研究出了易于操作、实用性强、结构合理的钻井液数据库系统。该钻井液数据库系统包括单井数据库和区块数据库两大部分，覆盖与钻井液相关的钻井工程、钻井液、地质、技术管理、保护油层等各方面的多种信息。单井数据库系统采用Vb Access开发，系统主要面向现场技术人员，采集钻井液原始数据，对钻井液处理、性能、固控、保护油气层、井下复杂情况、事故、处理剂消耗、成本等多种资料进行统计分析，同时具有形成报表的功能。区块数据库采用Vb Oracle开发．面向公司领导和技术人员，存储整个油田各区块单井资料和区块整体资料，能够对特定区块的各类数据进行统计分析，为科研和新井设计提供决策依据。