渤海钻探随钻测压技术创新纪录

日前,渤海钻探公司测试工程作业部喜传捷报:2013年度首口随钻测试井冀东油田NP 36-P 3001井成功获取随钻测试数据,并创造了下井深度6000m的测试随钻施工新纪录,受到甲方一致好评。近年来,随着国外海上勘探开发活动的不断发展,环空压力随钻测量技术越来越受到重视,随钻测试技术随之得到迅速发展。环空压力随钻测量系统应用于控压钻井和深井欠平衡钻井,为其提供准确的井底压力、温度等测量数据,通过了解井下压力、温度变化,掌握钻井液中岩屑携带情况以及钻头水功率的大小,准确地求取井底的负压值,提高井底负压控制精度和     

海上深水钻井井筒温度压力预测与分析

海上特别是深水钻井作业井筒温度压力准确预测是保证钻井作业安全以及钻井/钻井液设计与评估的重要参数。由于海水和地层双重影响井筒温度变化较大,而钻井液物性(密度、流变性等)受井筒流动传热的影响较大,同样钻井液物性的改变反过来也会影响井筒温度压力的准确预测,如果钻井液参数视为常数,按照地面条件下钻井液物性预测井底压力和温度则其精度难以保证,在钻井液密度敞口非常小的地层,可能会产生井漏、溢流等井下复杂或事故。本文分别对深井水基钻井液的密度、黏度等物性参数预测模型进行了优选,建立了深井钻井井筒流动传热模型预测井筒压力温度,并分析了工艺参数对井底压力温度的影响。本研究为准确井底压力温度、预防钻井复杂事故,保障海上深水安全高效钻井具有较高的指导价值。     

井底数据采集在欠平衡钻井中的应用

用于欠平衡钻井的井底数据采集系统由缓冲器、传感器、DSP芯片、USB接口、电池等组成,能精确测量井底压力和井底钻井液温度,以便掌握井底欠压值和井底钻井液性能。西部钻探公司克拉玛依钻井工艺研究院2006年研制成型,并于当年经过欠平衡现场实验。先后应用于乌35井,马庄1井和沙南5井。     

SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器

为了准确地获取地层压力,实时调整环空压力,及时调整钻井液的密度,控制井底的当量循环密度,研制了SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器。该测试器分为井下测试系统、地面信息接收及处理系统2部分,井下测试系统负责完成地层压力的测试并存储和上传数据,地面信息接收及处理系统负责对数据进行接收和处理。现场试验表明,该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5℃,井下供电功率达到160 W。可随钻实现数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度。     

渤海油田科学探索井地层压力预测技术

在油气钻探过程中,地层压力预测是一项十分关键的基础工作,特别是对于科学探索井,精确的地层压力预测能够为钻井液密度选择、钻井参数优化和井身结构设计提供科学依据。基于渤海某科学探索井的地震资料,以及周边区块已钻井的地质、地震、钻井、测井、测试等资料分析,得出了科学探索井地层孔隙压力、破裂压力、坍塌压力及漏失压力剖面,建立了合理的钻井液安全密度窗口。现场应用结果表明,该地层压力预测结果具有很高的预测精度,很好地指导了该科学探索井的钻完井施工,取得了良好的应用效果。     

井下压力温度测试技术在徐深5井的应用

针对深层欠平衡钻井存储式随钻井下压力温度测试工具和配套软件存在的问题，进行了改进与完善，解决了井下仪器的振动问题，延长了钻井过程中的有效工作时间，改进后的工具在徐深5井进行了应用，该井是大庆油田深层加快勘探的一口重要的欠平衡预探井。通过应用，实测出该井第三次开钻井段钻井过程中不同情况下的井底压力、温度。利用关井求压时的井底压力变化能够准确地计算出地层压力、井底负压值的大小，对比设计井底压力值，为科学指导下步钻井，精确控制井底负压值提供依据。利用井底压力的实测值与理论值之间的误差分析表明，由于岩屑的影响造成井底压力增加，导致井下出现过平衡，影响欠平衡钻井的效果。同时，还介绍了实测井底压力温度数据在环空岩屑携带的情况、实际钻头压降大小和井下流体温度变化等方面的应用。     

窄安全密度窗口地层钻井起下钻井底压力瞬态波动规律

窄安全密度窗口地层压力敏感,钻井起下钻作业引起井底压力波动,易诱发溢流、井漏等井下复杂。
文章以一维瞬态流动模型,考虑井筒液－固两相介质,建立了起下钻井底压力瞬态波动理论模型,并通过数值模拟
研究了影响钻井起下钻井底压力瞬态波动的主要因素。研究表明,起下钻速度、井深、钻井液密度、起下钻深度是
影响井底压力波动的主要因素。起下钻速度、钻井液密度越大,井深越深,起下钻深度越深,起下钻作业引起的井
底压力波动越剧烈,压力波峰值滞后越严重。起下钻作业时,尤其在起钻的早期和下钻后期,应尽量降低起下钻速
度,以降低井底压力波动,保障井底压力处在安全密度窗口之内。     

钻井液高温流变性能测试仪器与测试方法

高温深井钻井,井下钻井液高温流变性能好坏直接关系到井眼的安全和钻井的成败,但六速黏度计无法测试钻井液在井底随着温度、压力、剪切速率、时间等参数的变化,流变性能是如何变化的,通过高温高压流变仪评价钻井液的流变和抗温性能是一种科学而有效的评价手段。为模拟井下实际钻井液性能,建立了低剪切速率黏度测试、高温下黏度损失率测试、钻井液动态循环和静置时黏度随时间变化的测试方法,表征了钻井液的携岩性能、抗温流变性能、钻井液循环和静置条件下的高温热稳定性能,反映出了井下真实流变性能。在埕探1井进行了现场试验,说明该测试方法可以为现场工程师分析判断钻井液在井下高温下的性能能否为钻井施工提供实验数据,为高温钻井液体系优化设计、处理剂研发和应用提供科学可靠实验方法,并极大程度上弥补用六速黏度计测试钻井液流变性能的不足和缺陷。      

窄安全密度窗口条件下钻井设计技术探讨

在深部地层及深水钻井过程中,钻遇窄安全密度窗口(即地层破裂压力与孔隙压力相关不大)的情况越来越普遍,导致井底压力控制难度加大,井底压力稍高就发生井漏,井底压力稍低就发生井涌。在窄安全密度窗口环境中,常规钻井设计由于采用各种设计系数经验值会引起钻井液密度设计不准确、套管下深设计不合理等问题。为此,在安全钻井井底压力分析的基础上,提出了用设计系数计算值代替经验值进行钻井设计的思路,并给出了考虑温度、压力影响的钻井液密度设计方法,有效提高了设计的准确性,有利于保证窄安全密度窗口环境中井下作业的安全。      

川南海相深层页岩气水平井钻井关键技术与实践

川南海相深层页岩气资源丰富,是当前及未来页岩气开发的重要接替领域。由于深层页岩气具有层序多、井底温度高、地层压力高、优质储层薄等地质工程特征,在钻井中面临着导向仪器和钻井液耐温性不足、井眼轨迹控制难度高、工具井眼清洁困难、钻速慢及井下复杂风险高的难题。通过优选耐165 ℃高温旋转导向系统提升钻井时效降低趟钻次数,研制高效破岩PDC钻头提高机械钻速,采用降密度控压钻井降低井底钻井液密度,研发岩屑动态称重装置及可降解携砂纤维实现井眼高效清洁,利用钻井液地面降温系统保障井下工具正常作业,采用地质工程一体化导向钻井模式精准识别钻遇岩性和层位,形成了深层页岩气水平井钻井关键技术。现场应用结果显示,L203井区单井钻井周期由199 d缩短至82.6 d,Z201井区单井钻井周期由239.5 d缩短至118 d,实现深层页岩气铂金靶体平均钻遇率92.8%,对今后深层页岩气钻井提速提效具有示范指导作用。     

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钻井作业必须伴随着钻井液在井内的流动及钻井液与井眼周围地层的热交换。钻井液在井内的流动及井内温度分布影响井下压力平衡、井壁稳定等方面的重要因素,深入研究钻井过程中井下流动和传热的规律对钻井作业安全、快速地进行具有极其重要的意义。文章针对目前研究存在的不足,建立了钻井过程中井内流动和传热的耦合数学模型,并用现场试验数据对数值模拟结果进行了验证。     

沈北地区新型防塌钻井液技术

针对沈北地区在钻井施工中易形成键槽、缩径．地层垮塌掉块严重，导致卡钻及大段划眼的问题，研制出了高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系，试验表明，KCl钻井液抑制能力强，性能稳定．可以减少油层污染，防塌效果明显．而且可以达到废弃钻井液的零排放，有利于环保。聚合醚甲酸盐钻井液摩阻压耗小．热稳定性好，水力特性优良．有利于减少油层污染，提高钻井速度，大幅度降低井下复杂情况。高钙复合盐钻井液通过控制钻屑分散，抑制造浆．达到防塌和保护油气层的目的。现场应用表明，高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系抑制能力强，性能稳定，具有明显的防塌效果。沈北区应用高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系钻探9口井，均无井下事故发生，起下钻顺利，完井电测一次成功率达到100％，中完电测成功率达到87．3%，钻井周期平均缩短28．36d，获得了良好的经济效益。     

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经过钻探证实,南海莺琼地区中深部地层同时存在着高温高压。实践也证明,高温高压在地层中的同时存在,比只是常温常压地层或者是高温常压地层、常温高压地层,给钻井作业造成的困难和风险大很大。南海西部石油公司组织人员,针对南海莺琼地区高温高压井钻井作业中遇到的问题,对国内外高温高压井的作业情况开展考察、研究,对适合南海莺琼地区高温高压井钻井的技术,进行了初步的探索,并取得初步认识。文章主要是在介绍南海莺琼地     

欠平衡钻井技术在大庆油田探井中的应用

大庆长垣东部火山岩地层经多年钻探揭示,火山岩储层岩性与孔隙结构比较特殊,在钻井和后期作业过程中容易受到污染,造成伤害,导致产能较低。因此,1998年大庆油田决定应用欠平衡钻井技术来评价火山岩储层产能潜力,突破该区产能关,实现产能升级。合理设计了欠平衡钻井的井身结构、钻具组合、钻井参数,认真研究了气体上窜速度预测技术、气侵后环空钻井液密度及压力分布规律、井底压力控制技术等,形成了一套适合火山岩地质特点的欠平衡钻井技术。经现场8口井的应用,取得了较好的效果。     

随钻地层流体保真取样筒保真参数优化方法

提出以地面预充氮气方法为主、井下增压方法为辅的随钻取样保真筒的设计思路,对其工作方式、取样参数优化方法进行讨论.取样筒中氮气腔的作用相当于储能气垫,可在一定程度上补充取样过程中因温度变化带来的压力损失,井下增压则是将样品尽快地压入样品腔,并进一步提高样品压力来弥补氮气腔无法提供的压力补偿.通过对取样保真筒工作方式的分析...     

钻井流体液相组分密度的温度压力修正模型

钻井流体密度是决定井筒中压力分布的主要因素，因此对钻井流体密度的精确计算是进行井筒压力控制，避免井涌、井喷或者井漏等井下异常情况的关键。由于钻井流体中存在着液相组分，其密度会随着温度和压力的变化而改变，从而使得钻井流体在地层中的密度与其地面测量结果不一致，鉴于此，需要对钻井流体的液相组分密度进行温压修正。通过对不同类型钻井流体的实验研究，在API标准提供的温压修正模型的基础上，通过引入温度的二次方项，将温度对钻井流体液相密度的非线性影响纳入考虑，并以此形成了改进型温压修正模型。通过与实验数据的对比分析，改进型温压修正模型的密度预测结果普遍优于API模型的预测结果。特别地，对于那些对高温敏感的钻井流体，采用改进型温压修正模型能够显著提升其井下当地密度的预测精确度。     

川深1井钻井液关键技术

川深1井是中石化部署在川东北地区的一口超深预探井,完钻井深为8420.00 m。该井面临着井温高、地层条件复杂、地质资料少及井壁易失稳等诸多技术难点。针对高密度钻井液技术难点,通过室内实验优选出抗高温处理剂:2% SPNH、2% SMP-3、0.5% SMPFL（DSP-1）、3% SMT（SMS-H）、3% RHJ-3、1% HPA、3%纳米SiO₂。通过钻井液体系正交实验得出了流变性好、抑制性强、抗温性强、沉降稳定性好、抗污染能力强的高密度聚磺钻井液,并在该井四开井段取得了成功应用。最后,对现场应用过程中的钻井液关键技术进行了系统的阐述,如气液转换技术、特殊地层处理方法、钻井液的现场维护技术措施及保护油气层技术等,主要取得以下认识:①加重时循环混入低黏度切力的高密度钻井液,逐步降低膨润土含量;②通过固控设备严格控制固相含量;③钻遇盐膏层时可提高钻井液密度,并严格控制滤失量,保证钻井液pH值不低于10;④酸性地层可适量提高Cl-含量对钻井液进行预处理提高其抗盐性能;⑤破碎地层须提高钻井液密度并加入相应处理剂,从力化耦合角度防止井壁失稳;⑥易漏地层应严格控制钻井液密度,适当减少排量及提高黏度和切力,可加入不同粒径可酸化的封堵材料,进行屏蔽暂堵。      

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长期以来，钻井工作一直在致力于钻井过程中钻井液井下循环压力计算精度的提高，以保证钻井施工安全，快速的进行。章用Herschel-Bulkley模式描述钻井液的流变特性，考虑温度，钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，提出了一个新的钻井液循环压力计算的水力模式，计算结果与不同井深的实测数据比较表明，该模式具有较高的精度，可以满足现场钻井作业的要求。     

中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了水平井、欠平衡钻井、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、海洋钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国深层、海洋、非常规油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、海洋钻井成套装备和技术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

东濮凹陷深井套管开窗侧钻技术探讨

针对中原油田东濮凹陷构造油藏地质特点，分析油井后期改造一深部φ139．7开窗侧钻技术的实施难点，结合目前较为成熟的浅部技术和初步进行的深部技术现场试验，阐述了在井深、高温、高压、高盐客观条件下，实施东濮凹陷深部套管开窗侧钻系列小井眼开窗、钻井、轨迹控制、安全施工、完井等技术的分析探讨，提出技术研究的方向和对策。分析认为，应进行降低循环压耗，研究低摩阻钻井液；优化钻井参数和钻头选型，配套耐高温仪器、工具；提高轨迹控制效率以及井下复杂预防和处理等研究应用。