低自由水钻井液体系的研究与应用

为了解决南堡油田玄武岩井壁失稳和储层保护问题,研究了低自由水钻井液体系。该钻井液体系通过对自由水的络合,增大了钻井液进入地层的毛管阻力;通过润湿剂降低地层岩石的毛细管自吸水能力;通过封堵地层裂隙、改善泥饼质量,提高井壁的承压能力;该钻井液体系一方面可实现低密度安全钻穿玄武岩,提高油层保护效果,另一方面为简化井身结构打下基础,可进一步提高钻井速度并降低钻井费用。通过在南堡13-斜1064井现场的成功试验,实现了同一裸眼井上部玄武岩井壁稳定和下部储层保护的双重目的,为安全钻进和储层保护提出一个新理念。     

南堡深层潜山水平井欠平衡钻井技术研究与实践

南堡潜山油气成藏条件复杂、纵横向非均质性强,为有效地提高裂缝钻遇率和实现经济开发,研究应用了水平井欠平衡钻井技术。针对油层埋藏深、井温高、气油比高、安全密度窗口窄、易漏易涌、安全钻进风险大等难点,通过研究抗高温水包油钻井液体系、气油比对欠平衡工艺影响,监测随钻地层压力与评价储层,设计欠平衡与控压钻进参数,分析南堡潜山钻进过程动静温度变化规律及潜山裂缝钻遇时的各项异常特性规律,形成了一套适合于南堡深层高温潜山水平井欠平衡钻井配套技术。应用结果表明,该技术有效地实现了南堡深层高温潜山安全钻进和经济高效开发,对同类油气藏的钻井施工提供了借鉴。     

南堡油田馆陶组玄武岩井壁稳定技术的研究

南堡油田馆陶组底部玄武岩地层易发生坍塌掉块及井漏等复杂事故,长期以来制约着南堡油田优快钻井技术的发展。在岩石矿物组分与理化性能分析、水平主应力方向及岩石坍塌压力等因素分析的基础上,优选研究出了强封堵、强抑制的KCl成膜封堵低侵入钻井液。利用玄武岩坍塌压力预测分析的成果,确定了合理的钻井液密度,通过现场应用有效解决了南堡油田馆陶玄武岩井壁失稳问题,提高了地层承压能力,改善了井眼质量,减小了复杂事故发生,使南堡油田玄武岩地层井壁稳定技术得到突破性进展。     

大斜度井钻柱动态摩阻扭矩快速求解方法

中国正在逐渐加大滩海油气资源的开采力度，大斜度井是滩海油气开采的主要井型，大斜度井极限延伸钻进长度在很大程度上决定了其开采效益。钻前与钻井过程中摩阻扭矩的精准预测和准确快速计算是确保大斜度井极限延伸钻进的关键。目前基于有限元框架的动态摩阻扭矩计算方法，既能计算稳态摩阻扭矩又能计算瞬态波动量，同时与解析解相比，还可以更好地处理边界条件，有效提高摩阻扭矩的计算精度，但计算速度慢，现场使用不便。为确保动态摩阻扭矩的计算精度并提高计算速度，笔者基于大斜度井动态摩阻扭矩参数敏感性分析和相似度原理，建立了各系统参数影响摩阻扭矩的快速插值模型，并开发了一套高精度和高计算效率的摩阻扭矩计算软件，该方法和软件已在冀东油田的大斜度井中推广应用。     

高温冻胶阀的研制与现场试验

南堡油田潜山裂缝性油气藏水平井目的层温度在150℃以上,钻井过程中存在漏喷同存等问题,完井作业难度大,为此,设计应用了二次交联高温冻胶阀。该冻胶阀设计采用二次成胶方式,第一次交联形成适当结构冻胶,满足泵注要求;第二次交联速度快成胶强度大,完成封隔井筒,保证冻胶阀上部井段顺利施工。RM2100高温高压冻胶检测仪在线检测结果表明,冻胶阀形成过程中冻胶黏度体系一直保持在1 000 mPa·s以上,150 min时二次成胶开始,最终黏度12 000 mPa·s以上。室内模拟试验结果发现,该冻胶阀承压能力在2 MPa/100m以上,150℃高温下72 h冻胶黏度基本稳定,可用钻头切割冲蚀方式完成破胶。在 NP23-P2016 井的试验表明,该冻胶阀成功封隔了井筒,减少了漏失,为回接尾管等完井作业提供了安全的井控环境。研究结果表明,高温冻胶阀技术可有效解决南堡油田潜山油气藏水平井完井作业井控难题。      

钾盐成膜封堵低侵入钻井液在南堡油田的应用

南堡油田各层系储层纵横向渗透率和孔隙度分布严重不均质,且储层物性、泥质含量纵横向变化较大.针对以上地层特性,优选出了加有KCOOH或KC1、高温高压降滤失剂、低荧光沥青、成膜剂、特种封堵剂等处理剂的钾盐成膜封堵低侵入钻井液.该钻井液能在极短时间内,在坍塌层、油层近井壁形成钻井液动滤失速率接近零、厚度小于1 cm的成膜封堵环带,并利用钾离子的强抑制性能抑制黏土膨胀,通过双重作用实现稳定井壁,保护储层的目的.分析了该钻井液的作用机理,提出了适用于南堡油田馆陶组、东一段储层的钾盐成膜封堵低侵入钻井液配方及现场施工措施.经现场使用证实,该钻井液能有效保护油气层,防止地层坍塌.     

岩心返排解堵率影响因素的实验研究

室内采用岩心恒定有效应力新技术,分别用低渗、中渗和高渗岩心作岩样,分别考察了岩心原始渗透率、正压差、温度和剪切速率、返排介质对岩心返排解堵率的影响规律。实验结果表明,岩心原始渗透率不同时,岩心的返排解堵率有一定差别,钻井液中的固相颗粒与储层孔隙尺寸配伍性好,储层损害深度就小,岩心返排解堵率就高;随着正压差增大,岩心返排解堵率先减小后增大;随着温度升高,岩心返排解堵率呈明显上升趋势;剪切速率增大,岩心返排解堵率先减小后增大;用水相返排和用油相返排对岩心返排解堵率有一定的影响,但影响不大。因此,室内评价入井工作液时,必须选用与地层条件相近的岩心和合理的实验条件。     

南堡油田玄武岩个性化高效钻头的设计与应用

南堡油田馆陶底埋藏着垂直厚度十几米至几百米不等的玄武岩,其可钻性极差,长期以来只能使用牙轮钻头,钻井速度慢,制约了南堡油田优快钻井.利用实钻岩心和测井资料对玄武岩可钻性和抗压强度等进行了分析,结果表明玄武岩可钻性级别为5~7级,抗压强度为91~221MPa,压入硬度为435~1 322MPa,属于中到中硬地层.设计中优选应用了Z3、AC型切削齿,采用6刀翼和浅内锥、加长外锥冠部形状,中高密度布齿设计,利用计算流体动力学技术对钻头水力结构进行优化,采用螺旋保径结构,设计研制出了FM2653Z、FMH3653ZZ和M1666SS3种高效PDC钻头.现场应用表明:单只钻头钻穿300~500m玄武岩;与牙轮钻头相比,机械钻速和钻井进尺提高了1.7~3.3倍;解决了南堡油田火成岩钻速慢的问题.     

抗高温水基钻井液技术研究与应用现状及发展趋势(Ⅰ)

综述了高温对水基钻井液的要求及抗高温水基钻井液的特点,超深井钻井技术对抗高温水基钻井液的新要求,国内外抗高温水基钻井液处理剂及处理剂作用机理发展概况,国内外抗高温水基钻井液体系发展概况,国内外抗高温水基钻井液评价方法及评价实验装置发展概况,国内抗高温钻井液体系的现场应用概况、抗高温钻井液流变性研究、高密度钻井液流变性,抗高温钻井液技术面临的问题及抗高温钻井液体系发展方向等。     

超临界二氧化碳钻井流体井筒温度传递特性

循环钻井流体温度计算一直是钻井工作者希望解决的难题。建立了井眼温度传递数学模型,并通过对模型求解,给出了钻具内和环空流体温度计算解析式;利用该解析式结合超临界二氧化碳钻井流体的物理特性,对使用φ89mm钻头、φ31.8mm钻杆钻进的井眼中二氧化碳流体温度进行了计算,绘制了钻具内和环空二氧化碳流体温度剖面图;对比了在不同井深时和不同井眼尺寸条件下井眼内二氧化碳流体温度剖面图,发现随着井深的增加,钻具内二氧化碳流体更易进入超临界状态,且超临界二氧化碳钻井液更适合小井眼钻井。