凸脊型非平面齿PDC钻头的研制与现场试验

常规PDC钻头在钻进塔里木油田库车山前巨厚砾石层时存在破岩效率低、机械钻速慢和钻井周期长等问题,分析认为,砾石对常规PDC钻头的平面齿产生较大冲击力导致切削齿崩齿或严重磨损是钻速低的主要原因。为此,设计了一种凸脊型非平面齿,并研制了配套PDC钻头,将钻头破岩方式由常规PDC钻头的面切削转变为线压裂和面挤压,大大提高了钻头破岩效率。室内试验表明,凸脊型非平面齿具有良好的抗冲击性能与抗研磨性能,抗冲击性能是平面齿的10倍以上。2只凸脊型非平面齿PDC钻头在库车山前地区博孜区块某井砾石层井段进行了现场试验,创造了机械钻速最高、单只钻头进尺最长的区块纪录,与邻井常规PDC钻头相比,进尺提高1.5倍以上,平均机械钻速提高64%以上,提速效果明显。研究与试验表明,凸脊型非平面齿PDC钻头能够较好地满足库车山前巨厚砾石层高效钻进的要求,可为库车山前深层天然气的高效勘探开发提供了技术支持。      

基于测井资料的页岩储层可压裂性评价新方法

影响页岩储层可压裂性的因素较多,目前难以建立连续且完整的页岩储层可压裂性评价方法。基于测井资料可以较连续、完整地获取地层信息的特点,在考虑页岩脆性指数、矿物组成、含气性、断裂韧性等因素对可压裂性影响的基础上,利用层次分析法建立长水平井段页岩储层可压裂性评价模型,并通过引入突变理论,形成一种新的页岩储层可压裂性评价方法。分别利用基于突变理论和层次分析法的可压裂性评价方法,对四川盆地威远地区的1口水平井进行可压裂性评价,并将评价结果与微地震监测的该井页岩储层压裂后裂缝的发育情况和依据测井资料进行的储层分类情况进行对比。结果表明,基于突变理论的11级压裂段可压裂性评价结果与依据测井资料的储层分类结果及微地震监测的压裂后有效压裂体积的分布结果均吻合较好。该研究成果可为威远地区压前评价以及提高增产改造效果等提供理论依据。     

控压钻井分级智能控制系统设计与室内试验

自动控制系统是控压钻井的核心技术,是控压钻井作业成功的关键。在控压钻井自动控制系统中引入了分级递阶智能控制的概念,将控制系统分为反馈控制、预测和监测控制和多目标优化控制3个层次,建立了分级智能控制的概念设计,并论证了多级控制策略的可靠性和工作特点;同时在参数预测与监测控制中引入了模型预测控制算法（MPC）,结合实时数据测量、流动模型和控制回路的系统分析,提出了一种持续对井眼流动模型和钻井力学模型进行数据更新的方法,并给出了控压钻井井底压力实时模型预测控制的方法和流程。      

泥页岩井壁稳定影响因素分析

 考虑泥页岩钻井液体系中电化势渗透产生的流体流动和离子运移以及与固体变形的联合作用,提出泥页岩井壁稳定耦合新模型。通过有限元计算泥页岩井壁周围孔隙压力场和应力场,分析泥页岩及钻井液性能参数对井壁周围地层坍塌破坏系数和坍塌压力的影响。研究结果表明,泥页岩渗透率增大,溶质扩散系数增大,泥页岩单位表面电荷数减小有利于泥页岩井壁稳定。通过使用高浓度、高反射系数的钻井液能够提高泥页岩井壁的稳定性,对于泥页岩地层使用过高的钻井液密度反而会导致井壁不稳定。泥页岩钻井液体系膨胀系数减小,泥页岩水化程度能够减轻。在钻井液浓度大于泥页岩孔隙流体浓度的情况下化学反渗透可能使泥页岩失水,与大尺寸井眼相比,小尺寸井眼坍塌破坏指数随时间变化较显著。     

控压钻井关键技术研究

国内外的应用结果表明:控压钻井技术在解决窄泥浆密度窗口地层、裂缝发育的压力敏感地层钻井出现的"喷漏同层、喷漏同存"的复杂事故有显著的效果。介绍了控压钻井的定义和应用形式,重点分析了控压钻井系统的组成及工艺流程。提出了控压钻井技术的研究重点,对控压钻井技术的研究和应用有参考作用。     

国产精细控压钻井装备在塔里木盆地的应用

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩地层属于典型的窄密度窗口地层,常规钻井存在诸多技术难题,井下复杂情况频发,水平井常常因井漏溢流而被迫提前完钻。针对该区块地层特点、钻井难点及控压钻井的应用情况,对比分析了国产精细控压钻井与国外相关公司的装备特征,重点介绍了国产精细控压钻井装备在塔里木盆地碳酸盐岩复杂地层实施中的适应性、对策及应用效果,其中在TZ26-H7井创造了进尺1 476 m的新纪录（水平段进尺1 345 m,全井水平位移1 647 m）。该区3口井水平段钻井应用的结果证明：国产精细控压钻井装备及技术能够适应塔里木油田碳酸盐岩裂缝性储层的钻井需求,有利于储层油气的发现和保护,可有效控制溢流、漏失等井下复杂对钻井作业的影响,减少非生产时间损失;国产装备的各项性能和指标均达到或超过国际先进水平,为常压压裂缝性窄密度窗口油气层安全钻井提供了一种技术手段,具备投入规模化工业应用的条件。     

控压欠平衡钻井井口回压控制技术

控压欠平衡钻井揭开储层后,随着揭开储层的厚度不断增加,进入井筒中的气体量会不断增多,容易引起井筒压力的失控,形成复杂事故。为此,采用气液两相流理论计算了气体在井筒不同深度处的含气率变化,通过改变边界条件,分析不同的进气量和井口回压对井筒含气率的影响;考虑井口回压抑制井筒环空的段塞流中气体膨胀,进而对井底压力产生一个增加值影响的情况下,得到控压钻井钻开储层期间恒进气量时的井口回压计算方法。结果表明：控压欠平衡钻井的井口回压对井口位置气体膨胀影响较大,施加的井口回压值应考虑井筒含气率变化引起的静液柱压力的变化;为保持井底进气量一定,揭开储层厚度越大,需要施加的井口回压就越大;而揭开储层厚度达到一定值后,井口回压趋于稳定。该井口压力控制方法得到现场应用的验证,能够对控压欠平衡钻井井筒压力控制提供理论支撑。     

大庆宋深101井欠平衡钻井技术研究与应用

宋深101井是大庆第一口欠平衡井,与常规钻井相比,该井机械钻速明显提高,配套的欠平衡钻井地面设备在该井三开欠平衡井段进行了成功应用,创造了大庆油田开发以来钻井液密度最低条件下井壁稳定,尤其是侏罗系沙河子组泥岩井壁稳定的纪录。形成一套大庆外围深层气层的水包油欠平衡钻井液体系,取得探井侏罗系井段井径平均扩大率6％的好成绩。     

石油集团企业的云计算战略

结合石油集团企业信息化的特点,从概念层面、商业层面和技术层面对云计算进行详细的介绍和分析。提出了石油企业实施云计算战略的三个阶段,即构建—拓展—提升,并指明在实施过程中决定成败的几个要素即性能、时效性、自动化和安全性。旨在引起石油企业对云计算的关注,引发战略性思考。     

松辽盆地北部深层天然气勘探钻井技术

松辽盆地北部深层天然气勘探的主要储层营城组火山岩为裂缝和孔隙双重储集介质,富含凝灰质或为凝灰岩储层,常规钻井施工中,储层污染严重;井底压差高,井径不规则,影响录井和测井对气层的发现和评价,这些问题直接影响到对天然气的发现和探明。近几年来,根据常规钻井中存在的问题,开展了井身结构优化、与地层流体性质和储层压力系数相匹配的低密度钻井液体系研究与应用、欠平衡井底负压值控制技术研究、欠平衡钻井参数自动采集及分析系统的开发、欠平衡随钻井底压力和温度测量工具的研究、地层压力求取与压井液密度确定技术等7 项工作,形成了配套的近平衡、欠平衡钻井完井工艺技术。通过在松北深层徐深1 井等3 口井应用近平衡钻井技术,卫深5 井等8 口井应用欠平衡钻井技术,钻井过程流钻点火,及时发现和有效保护气层,压裂后试气获得高产商业气流,取得了非常好的勘探效果,为松辽盆地北部深层徐家围子地区天然气勘探展现1000×108m3 储量规模起到了关键作用。