适于检测砂泥岩地层孔隙压力的综合解释方法

传统声波时差检测方法是基于正常压实趋势线的，仅适用于欠压实泥岩地层。提出利用声波速度等测井资料检测地层孔隙压力的“综合解释方法”，即同时考虑砂泥岩地层的泥质含量、孔隙度、垂直有效应力对声波速度的影响，先由相关测井资料求取质含量和孔隙度，再由声波速度计算垂直有效应力，最后通过有效应力教育处地层孔隙压力。初步应用效果表明，该方法能够利用声波速度检测砂泥岩及非欠压实成因的异常高压，而且检测精度很高。     

井底常压控制压力钻井设计计算

井底常压控制压力钻井(MPD)技术采用专用的控压装备,将井底压力控制在合理的范围内.建立井底常压MPD关于井口回压和钻井液密度的计算模型,运用迭代求解方法进行井口回压和钻井液密度的设计计算.利用该计算模型对克拉201井进行了实例分析,3 314 m处的环空压力对比表明,常规方式下无法设计合理的钻井液密度,采用井底常压法设计可保证环空压力在压力窗口之内;窄压力窗口段的回压和钻井液密度设计结果表明,采用井底常压法设计可安全钻穿2 800 m到目的层的井段,并可减少一层套管,节约建井成本.实例计算结果表明,MPD技术既降低了钻井液密度又满足了环空压力控制的需求,能精确地维持井底压力恒定,安全钻穿窄压力窗口地层,为优化井身结构、减少套管层次提供技术基础.     

控压钻井技术在页岩气钻探中的应用前景

随着国内页岩气勘探开发进程的不断加大,页岩气钻井过程中遇到的复杂事故也愈发凸显。针对我国南方易漏、岩性构成复杂的页岩地层,为了快速、安全有效地钻穿复杂页岩层段,决定采用控压钻井技术破解页岩气层常见钻井难题。国内南方扬子地区主要发育了2套页岩地层:志留系龙马溪组和寒武系牛蹄塘组,纯页岩段较少、岩性构成复杂且破碎严重。根据页岩气钻井资料,钻井过程中经常钻遇灰质、粉砂质和硅质页岩,溢流和井漏经常并发出现,页岩层发育较厚的目的层段钻井钻井液密度窗口较小,井壁极不稳定。结合页岩地层岩性发育特征、控压钻井技术特点、室内实验分析、现行的控压钻井配套设备等相关因素,可以考虑采用井底常压法控压钻井技术钻穿大段复杂页岩层段。     

四参数流变模式及其在固井水泥浆中的应用

为了提高固井作业中水泥浆顶替效率的计算精度,提出用四参数流变模式描述固井水泥浆的流变性能。采用回归分析的数学方法得到了宾汉、幂律、卡森、赫-巴及四参数模式的流变参数,然后用残差平方和的均值Sr来表征各模式与实测值的拟合效果。充分考虑各种力系的平衡关系建立了四参数模式下水泥浆在倾斜偏心环空中顶替钻井液的数学模型。并选择应用于现场的6种适用于复杂井固井的新型水泥浆体系的流变性测量数据进行了验证。四参数流变模式在各水泥浆体系不同剪切速率下的计算值与实测值的残差平方和的均值都小于1.1,一般在0.2左右,最小达到了0.04,其残差平方和均值之和2.81,远小于宾汉、幂律、卡森和赫-巴模式。验证结果表明,四参数流变模式在各水泥浆体系不同剪切速率下的计算值与实测值的残差平方和的均值都最小,拟合最为精确,能在全剪切速率范围内精确描述水泥浆的流变性,适用于各种水泥浆体系,其顶替模型适用于各类井型。      

反循环钻井技术返砂导流线设计及适应性分析

针对常规返砂管道无法满足反循环钻井技术返砂要求的问题,采用耐冲软管与排砂硬管相结合的方式,提出了两种新型返砂导流管道方案--U形线方案和悬链线方案。建立了悬链线及U形线的返砂导流管道数学模型,采用Fluent软件对管道整体特别是T形接头处进行流动及冲刷腐蚀模拟。根据模拟结果优选出悬链线方案,并且研究了相关配套设备,给出完整的返砂系统优化设计。在乐安油田选取一口试验井进行了5 d的反循环钻井试验,试验中,返砂效率接近92. 53%,起钻后井底基本无沉砂。研究结果可为双壁钻杆反循环钻井技术的应用提供理论指导。     

控压钻井线性节流阀及其控制

针对现有节流阀难以满足实时精细调控的难题,设计出了在25%~85%的开度范围内压降随开度线性变化的节流阀,进行了整体结构设计,并通过性能试验验证了设计理论。针对井口回压控制不够精确、响应速度慢的问题,提出了一种井口回压三层反馈控制方法,实现了底层开度曲线直接控制,中间层压力快速粗调,外层压力精细调节。开发了井口回压控制模块,通过实验验证了控制方法的响应时间和精度,井口回压控制精度达到±0.1 MPa,最大响应时间为28s。     

新型高强度承压堵漏吸水膨胀树脂研发与应用

为解决钻井过程中钻井液漏失问题,通过选择合适的单体、交联剂、引发剂及最优加量,在60℃条件下反应且于120℃烘干,研制出一种新型吸水膨胀树脂,并通过实验和现场应用检验其承压堵漏效果。实验表明,该材料在膨润土浆和清水中2 h膨胀到16. 00倍,6 h膨胀到22. 28倍,且不同配方膨胀倍数不同。配方为基浆+4%吸水膨胀树脂的泥浆,恒定滤失速率为0;配方为基浆+5%吸水膨胀树脂+10%添加剂的封堵浆,封堵强度可达10 MPa。在某储气库8口井中应用,堵漏一次成功率由33%提高至90%以上,其中,1号井的砂岩、砾岩、砂砾互层、煤层及2号井的砂岩、砾岩、砂砾互层、煤层、潜山层承压堵漏能力好,表明该吸水膨胀树脂具有很强的承压封堵能力,可以满足多种地段的承压堵漏要求。该研究对解决钻井过程中承压堵漏问题具有重要的现实意义。     

基于随钻测井资料的地层压力监测系统

提出了一种基于随钻测井资料的地层压力监测方法,能在钻井过程中利用随钻测井资料实时监测地层孔隙压力。首先,以WITS数据格式和TCP传输方式为基础开发了随钻测井数据实时采集程序,实现了随钻测井数据的实时采集;其次,根据邻近地区的已钻井资料建立初始压力监测模型,然后利用实时采集的随钻测井数据对目标井进行压力监测;最后,利用钻井过程中获取的地层压力信息(实测压力、钻井液密度等)对初始模型和压力计算结果进行校正,进而获取较为准确的地层压力监测结果。在理论研究的基础上开发了一套随钻地层压力监测系统软件,介绍了其主要功能模块。该监测系统在南海莺琼盆地进行现场应用,结果表明,系统能够准确监测地层压力,运行稳定、操作方便、监测精度较高,可以满足工程需要。     

环空附加当量循环密度的计算方法

面对日益复杂的地质条件和钻井技术的革新要求,井底当量循环密度计算的重要性越来越引起钻井工作者的重视。一般而言,当量循环密度等于当量静态密度与环空压耗的当量密度之和。将循环过程附加的环空压耗折算成相当的密度值,则为环空附加当量循环密度,其计算与监测对于大位移井、深水井或超深井的控压钻井尤为重要。文中通过优选钻井液流变模式选取幂律模式作为实际钻井液的流变模式,对不同尺寸的管柱采取分段求和的处理方法计算钻井液循环压耗,并运用环空水力模型和U型管原理这2种方法计算环空附加当量循环密度,最后结合具体实例进行了计算。研究结果表明,环空附加当量循环密度的计算结果能够满足工程设计的计算要求。     

高温高压气井测试管柱的横向振动与稳定性

从测试管柱内的气流流动诱发管柱横向振动与管柱稳定性的角度进行了分析。根据汉密尔顿(Ham ilton)原理推导了输送天然气的测试管柱横向振动方程,给出了测试管柱横向振动频率与失稳的临界速度计算方程,并讨论了管内流体流速对管柱的振动频率和稳定性的影响。结果表明,天然气在管柱内流动对管道的振动频率和稳定性有较大影响,管柱横向振动的固有频率取决于管道的抗弯刚度EI、管道的几何参数(跨距L、过流面积A)、管内流体密度ρ和流速v,且随着管内流速v、跨距L的增加,管柱横向振动频率呈下降趋势;高温高压气井高流速作用下的实际测试管柱在井筒中可能存在多处失稳,进而导致封隔器失封、测试管柱连接螺纹松扣甚至疲劳断裂等事故。