钻柱内孔变径结构条件下微波传播衰减规律研究

为掌握钻柱內孔微波传输的最佳频点,获取微波信道的衰减规律及有效传输距离,将钻柱内孔视为超长不规则有耗圆波导,采用微波耦合理论计算了其微波最佳传输频点,分析了信道中的微波模式。采用微波传输等效电路法建立了信道模型,研究并建立了钻柱内孔微波信道信号衰减规律模型。同时针对超长钻柱,提出单位长度平均功率损耗系数对有效传输距离进行简化分析。研究结果表明,钻柱内孔沿轴向存在内径渐变段和突变点,微波传输存在大量反射过程,信道的阻抗变化是影响传输质量的主要因素。建立的衰减模型比仅考虑表面电阻涡流损耗的模型更准确,更具有现场指导意义。     

川西低渗透气藏气体钻井井壁稳定性评价方法

川西低渗透气藏采用气体钻井技术钻进时,致密砂岩井段井下垮塌频繁,为给制定防塌技术措施提供依据,在分析非达西渗流、储层敏感性对孔隙压力影响,计算气层产气时径向拖曳力的基础上,分析了径向拖曳力影响下井周的有效应力场,利用川西X3井实钻数据分析了气体钻井井壁垮塌的机理,并与摩尔库伦准则和拉伸破坏模型相结合,提出了适用于川西低渗透气藏气体钻井的井壁稳定性评价方法。川西低渗透气藏气体钻井井壁垮塌机理为:低渗透储层中高速非达西渗流和气体产出时产生的径向拖曳力使坍塌压力升高,井壁稳定性变差,同时在径向拖曳力作用下先发生拉伸破坏,随后地层压力降低进而发生剪切破坏,出现垮塌。利用低渗透气藏气体钻井井壁稳定性评价方法评价了X3井低渗透储层的井壁稳定性,评价结果与实钻情况相符,说明采用该评价方法可以评价川西低渗透气藏气体钻井时的井壁稳定性,能够为川西低渗透气藏气体钻井制定防塌技术措施提供指导。      

氮气钻井井底岩爆机理及动态过程演化

氮气钻井钻遇致密砂岩裂缝圈闭高压导致井底岩爆是QL1井恶性井喷事故的根本原因,针对岩爆机理进行系统分析并形成正确的认识是恢复气体钻井技术良性发展的紧迫需要。为此,通过分析井底岩石性质、计算井底岩石裂缝面应力,利用常规井壁失稳分析方法研究井底岩爆机理;在此基础上,借助Visual Basic语言和Matlab软件编程,进行了岩爆的动态演化模拟,分析判断QL1井录井监测参数的异常变化。研究结果表明:当井底逐渐接近裂缝圈闭高压的过程中,裂缝面周向应力和径向应力差值逐渐增大,主应力之间的差值所引起的剪应力的增长使裂缝面产生压剪破坏以及压剪和拉伸复合破坏模式,直至破坏区连通井筒,高压气体携带大量碎屑喷入井内,释放大量能量,产生井底岩爆,上顶压缩钻具。结论认为,该研究成果系统地解释了QL1井录井监测参数的异常变化,其分析方法可以为井底岩爆的防治提供理论基础。     

高岭石在酸中的化学行为实验研究

利用X-射线衍射分析仪、XL-30能谱电镜等岩矿测试手段，系统评价了高岭石在5%HCl 、5%HCl+0.5%HF、5%HCl+1.0%HF、0.5%HF、1.0%HF、8%HBF₄、5% HCl+7%HBF₄等７种酸体系在60℃条件下的化学行为，重点分析了残酸液中硅、铝元素离子浓度、酸蚀量、晶体结构稳定性等参数随时间、酸浓度、酸类型变化规律。研究指出：单一氟硼酸、氟硼酸/盐酸体系与高岭石反应显示强酸的特性，但是比土酸滞后0.5～1 ｈ；酸对高岭石晶体中硅、铝元素的溶蚀程度不同，对铝氧八面体的破坏程度强于硅氧四面体；高岭石与各种酸体系分别反应0.5、1、2 ｈ后，高岭石在盐酸、HF、土酸中比较稳定，衍射峰没有明显的变化，但土酸体系中的高岭石峰强度有微弱的降低；氟硼酸体系反应后的残余高岭石衍射峰强度明显变弱，尤其是反应12 ｈ，这是由于结晶度下降，晶体结构局部遭受破坏所致。在该次研究的条件下，高岭石没有明显的峰消失和新峰出现。     

碎屑岩酸化中含铝垢形成机理与预防

3种含5％盐酸的土酸（HCI／0．5％HF，HCI／1．0％HF，HCI／8％HBF4）与6种碎屑岩储层矿物（钾长石，斜长石，蒙脱石，高岭石，伊利石，绿泥石）在60℃静态反应0．5～12小时，测定残酸中可溶Si、Al浓度、残酸蒸发残渣元素组成厦矿物组成、结构。列表给出了残酸中可溶Si、Al浓度范围厦平均值（单位mg／L）并作了分析讨论：残酸中Si、Al浓度很高，在某些情况下Al浓度甚至高于sj啦度；酸．矿物反应初期（0．5～2．0小时）Si、Ai浓度起伏变化，这是各种垢的主要形成期：长石类、高岭石厦蒙脱石与酸反应后的残酸（厦残酸蒸发残渣）的Si／Al比小于原始值，说明长石晶体[AlO4]^5-四面体和黏土晶体[Al4（OH）6]^6＋八面体的酸蚀速率和程度大于相应的[SiO4]^4-四面体；酸蚀后各矿物X衍射峰无明显变化．即矿物结构无大政变，无新矿物生成。根据文献资料讨论了水溶液中各种含铝离子的平衡反应，给出了分布系数与pH的关系，讨论了碎屑岩酸化中含铝垢的形成反应和条件：在酸性介质中形成Na3AIF6、K2AlF5、AlF3等垢．在弱酸性介质中形成Al（OH）3垢，在高温下（91℃）pH=2．5时形成AlF（OH）2垢。讨论了防止碎屑岩酸化中生成含铝垢的措施。图1表1参1l。     

钻柱失效原因及预防措施

开展油田钻柱失效分析与预防对提高钻井速度、降低钻井成本及井下安全钻进具有重要意义。钻柱失效案例统计表明钻杆失效事故占钻柱总失效事故的50％～60％，主要失效形式是管体刺穿，主要失效原因是腐蚀疲劳；钻铤失效事故略低于钻杆失效事故，螺纹处断裂是钻铤的主要失效类型；钻柱转换接头失效数量相对较少。结合实验数据，从材料、环境和力学三方面对钻柱失效原因进行分析，提出预防钻柱失效的四条措施，包括正确选材、改善工作环境、合理设计钻柱、降低服役载荷及应力以及加强管理。对服役高酸性环境下的钻柱，通过微合金化和提高材料的冶炼水平来降低P、S含量，以及通过适当的热处理使晶粒细化等方式可以提高钻柱材料的耐蚀能力和降低失效比例。     

临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究

利用水平井特殊轨迹增产的特点，与利用欠平衡消除储层伤害增产的特点相结合，产生了“欠平衡钻水平井”的新技术。欠平衡钻水平井技术是目前国际钻井界发展的热点技术，有许多非常成功的实例。注气欠平衡钻水平井技术面临的两大技术难题是井下动力钻具不能正常工作和常规MWD无法正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术既保证了注气液降低环空液柱压力的作用，同时又保证了钻井液脉冲MWD和井下动力钻具完全工作于不含气的介质，能够正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术的关键有3个方面：新型双层注气套管头、临时套管的下部固定技术和配套工艺。通过对临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究，可以形成一套实用、有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术，解决临时套管注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。     

空气锤在石油钻井中的应用前景

针对目前深部、复杂地层钻速低和易产生井斜、大直径井眼和水平井施加钻压困难、钻井成本高等问题进行了大量的调研。通过相关文献提供的数据和图表资料分析得出：空气锤结合了冲击回转钻井和空气钻井的两大钻井优势，转速低，扭矩小，钻压小，降低了钻具循环应力和磨损，控制井斜容易，在很大程度上提高了机械钻速、降低了钻井时间和成本，钻硬地层时优点更为突出，由此提出了研究空气锤的必要性，并全面总结了空气锤钻井的优越性，同时也指出了它应用的局限性。最后分析了我国油气资源现状、钻井状况和空气锤在国内外的应用实例，得出空气锤在低压低渗层欠平衡钻井、欠平衡钻水平井、深井、超深井、复杂地层、大直径井中开发油气资源有着广泛地应用前景。     

空气钻井提高钻速机理研究

我国一些地区为提高深井和大尺寸井眼的机械钻速，降低钻井成本，采用了气体钻井技术，因此需要对气体钻井技术提高钻速的机理进行研究。首先对石油钻井过程中降低井底压降、旋冲钻井、提高清洁效率、避免重复破碎等提高破岩效率的方法进行了简单总结．然后通过对相关文献提供的数据和图表资料的分析，比较了空气钻井与常规钻井液钻井的差别，最后指出空气钻井能大幅度提高机械钻速的主要机理是：负压差作用、井底岩石力学性质和应力状态发生变化、钻头旋转；中击破碎岩石、井底清洁及热应力等。这为进一步研究提高空气钻井的机械钻速机理提供了参考依据。     

有机溶剂压裂提高煤层渗透率的方法

水力压裂在美国已成为提高煤层渗透率和煤层气井产能的重要手段，而中国富含煤层气的煤田大都具有构造复杂、煤体破坏严重、软煤发育、高塑性和煤层渗透率极低等特点，致使其应用效果并不理想。本文从分析煤化学组成、孔结构和煤层气贮存方式出发，提出了采用有机溶剂压裂提高煤层渗透率的技术思路，概述了有机溶剂压裂煤层的方法，比较了有机溶剂压裂和水力压裂的异同，探讨了有机溶剂压裂的影响因素。