精细控压钻井井底压力自动控制技术初探

控压钻井技术是当前油气钻井工程领域的前沿技术之一。钻井各个工况的井底压力须保持恒定,才能确保窄密度窗口复杂地层井段的安全、顺利钻进。为此,通过分析前人对各个工况井底压力计算的研究成果,提出了精细控压钻井井底压力计算模型,该模型的环空循环压耗计算包含了多相流动的重力压降、摩阻压降和加速度压降梯度。在塔里木盆地实施了1口井的精细控压钻井作业,用停泵工况由地面回压泵施加的回压值与计算值比较,最大误差为0.30 MPa,能满足工程实际需要,为今后精细控压钻井井底压力精确计算与控制提供了理论支撑。     

欠平衡钻井技术在大庆油田卫深5井中的应用

卫深5井是大庆油田2002年重点探井,钻探目的是评价松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷带营城组、沙河子组及火岭石组火山岩及砂砾岩含气情况。在该井采用了欠平衡钻井技术,钻探过程中采用水包油钻井液,选择合理的欠压值和井控技术进行了欠平衡钻迸。有效地解决了该区低渗透火山岩储层在钻探过程中易受污染的问题,保护了储层,及时发现了高产工业气流,提高了深井钻井速度。文中介绍了该井工程参数设计、设备选择和现场试验中久平衡钻井工艺技术研究与应用情况和井底欠压值的控制技术,建议在大庆油田继续开展以砂岩为主的油气藏欠平衡钻井试验研究。     

钻井工程数据库的扩展与深化

目前的钻井工程数据库标准历经15年,依旧发挥着积极作用,同时新技术和新需求的出现,也催化标准与时俱进。在此背景下提出扩展与深化钻井数据库标准的设计原则,进而探讨了对若干数据库技术细节的处理方法,最后指出了推进这一标准化工作的要点。从统观的角度思考新的钻井信息化建设,为行业的标准化提供参考。     

欠平衡技术在汪深1井中的应用

介绍大庆油田欠平衡预探井汪深1井设计及施工情况。该井采用井底负压控制技术实现了精确控制井底负压值的大小,达到了流钻欠平衡勘探效果,随钻一直点火成功,气体流量很大,采用地面数据采集监测分析技术进行环空压力、地层压力的分析,结果与实际基本吻合,在完井测试中达到工业气流,该井设计合理,采用井底负压控制技术和地面数据监测采集分析技术取得了较好的效果。实践表明,采用井底负压控制技术能够实现井底负压的精确控制,井底负压值基本上控制在-0.5~-1之间,该井的成功完钻,使井底负压控制和地面数据采集监测技术取得了较好的应用效果,提高了大庆长垣东部深层欠平衡钻井技术水平。     

卫深5井欠平衡钻井实践

卫深5井是大庆油田2002年重点探井,钻探目的是评价松辽盆地东南断陷区徐家围子断陷带火山岩及砂砾岩含气情况。该井钻探过程中采用水包油钻井液,选择合理的欠压值和井控技术进行欠平衡钻进,有效地防止了该区特殊孔隙结构火山岩储层在钻探过程中易受污染的问题,保护了储层,及时发现了该区高产工业气流,提高了深井钻井速度,并成功地进行了中途测试和反循环压井,初步形成了适合于大庆长垣东部深层特点的欠平衡钻井工艺技术。同时,还介绍了该井设计、设备选择和井底欠压值的控制技术。     

ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件

随着石油勘探开发转向深部复杂地层和钻井工程设计与施工的精细化,钻井工程对软件的依赖性正逐步增强。为了拥有适合于中国石油当前和未来发展需要的钻井工程软件,中国石油集团钻井工程技术研究院经过"十一五"科技攻关,开发了具有自主知识产权的ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件,初步解决了我国钻井软件长期依赖于国外软件的局面,基本满足了国内油田钻井工程设计与施工分析的需要。文章对ANYDRILL钻井工程设计与工艺软件在功能、特点、关键技术和解决的主要问题等多个方面进行了阐述,详细介绍了该软件开发的控压钻井设计与分析系统、地层压力预测分析与监测系统、岩石力学分析系统、钻井液设计及分析系统、固井工程设计与分析系统、欠平衡(气体)钻井设计与分析系统、钻柱力学分析系统、钻井数据库管理系统、钻井实时监控与技术决策系统等功能与应用。     

三维井身底部钻具组合受力分析计算方法

推导出了在一跨内在两个平面上由一个端点的弯矩和转角计算另一个端点的弯矩和转角的计算公式，然后根据空间解析几何的有关知识，利用上下两跨钻柱在节点处切线方向向量相同的条件，先将上一跨的端点处转角合成为方向向量，再在下一跨进行分解，从而推导出了上下两跨钻柱在节点处的转角关系；又利用向量投影法则，将上一跨在井斜平面和方位平面的弯矩及扭矩分别向下一跨的井斜平面和方位平面及扭矩轴进行投影计算，推导出了上下跨间的弯矩关系公式。给出了带弯接头结构钻具组合的处理方法及扭矩的计算方法。     

天然气：世界“朝阳产业”

随着世界经济迅速发展，天然气工业成为世界各国改善环境和经济可持续发展的最佳选择。天然气燃烧后产生的温室气体只有煤炭的1/2石油的2／3，对环境造成的污染远远小于石油和煤炭。煤气热值为3000多大卡，而天然气热值高达8500大卡，可见天然气是一种高效清洁能源。     

欠平衡钻井井底压力控制技术

在欠平衡钻井过程中,井底压力控制技术是其关键技术之一,为准确掌握井底压力的大小,提高井底负压控制精度,开展了3项关键技术研究。首先利用在钻井过程中随钻测量起钻后地面回放的方法,自行研制开发出能够抗180℃高温、具有抗震功能的测量仪器;其次,在原有模型基础上,利用实测数据进行分析,考虑固相和多相流加速度压降的影响,研制开发了流钻欠平衡钻井环空多相流井底压力的计算模型,并推导出机械钻速影响井底压力增量的计算公式;最后,为验证模型精度,开发了钻井监测与分析计算软件,软件计算结果与实测数据对比,误差小于3%。研究表明,3项技术可提高井底压力计算和控制精度,为欠平衡钻井设计计算与精确控制提供了理论依据和实用数据。     

窄密度窗口精细控压钻井重浆帽优化技术

在我国西部深层碳酸盐地层控压钻井中,常采用简易重浆帽作业方式,但作业过程中存在引起井底压力较大波动乃至诱发井下故障的风险。针对该问题,通过分析重浆注替期间不同阶段重浆分布的实时变化,改进了井筒压力控制方法,优化了重浆帽设计工艺:将压水眼重浆和重浆帽进行优化组合,以压水眼重浆返出井口为压力控制节点,分5段进行压力控制设计,压力控制区间为0~5 MPa,并以此调整井口实时压力控制策略,实现井筒压力波动幅度小于±0.35 MPa。塔中地区13口井的应用显示,起下钻中重浆的使用量平均减少21.5%,注替作业时间平均缩短17.7%。现场应用表明,该技术在精细控压钻井注替重浆帽过程中能更加有效地控制井筒压力波动,对精确控制井筒压力剖面、降低井控风险具有较好的应用效果。