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。     

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.     

基于数据挖掘技术的深井钻速预测方法研究

为了对钻井过程中的机械钻速进行预测,提出了层次分析-神经网络组合模型,将层次分析法确定的钻速影响因素权重和原始数据一并作为输入信息,经过神经网络训练、迭代,确定已钻井钻速模型,最后利用模型对同一区域待钻井钻速进行仿真预测。仿真结果表明,应用层次分析法与前馈神经网络原理建立的AHP-BP组合模型在一定程度上可以提高迭代收敛速度和训练结果的可靠性;利用数据挖掘技术对钻速进行仿真预测,并与实钻值进行对比,可以对钻井状态进行评价,为优选钻进参数、钻头型号及钻井优化提供辅助决策支持。     

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。     

赫谢尔—巴尔克莱流体同心环空轴向层流流动规律理论分析

本文对赫谢尔－巴尔克莱流体在钻井同心环空内稳定的向层流流动规律作了精确的理论分析。导出了流速分布、排量及压降的计算公式，给出了相应的计算图表，并对其应用作了说明。     

准噶尔盆地莫深1 井区三维压力分析

莫深1 井是中国石油在准噶尔盆地腹部部署的一口重点科学探井,完钻井深7 500 m. 该井钻探层位深、地层变化大,其钻井完井的顺利实施对认识莫索湾地区深层压力分布有重要作用。分析了莫深1 井区域地层压力的纵、横向特征,并在该区三维地震资料测井约束反演的基础上,获得了该区域三维层速度体,进而运用Bowers 方法计算出该区三维地层压力。有效提取了该区2 口重点探井莫深1 及盆参2 井位置上的地震层速度,分别与其测井声波速度进行了比较,结果吻合较好,表明此三维压力能较好地反映该地区压力分布。     

测井资料检测地层孔隙压力传统方法讨论

利用测井资料，基于正常压实趋势线确定地层孔隙压力是最常用的传统方法。认为该传统方法的局限性和不足是：不适用于非泥岩地层；不适用于不平衡压实以外的机制导致异常高压的地层；泥岩正常压实趋势线为直线的结论不完全合理；建立测井参数与地层孔隙压力之间关系式缺乏坚实的理论基础；用泥岩及相邻渗透性地层建立的经验公式预测大段渗透性地层的孔隙压力，其结果往往偏低。在利用测井资料评估地层孔隙压力时应注意这些局限性和不足。     

基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法及应用

为了在钻井过程中实时准确地监测地层孔隙压力,保障钻井安全,研究了一种基于随钻测井资料的地层孔隙压力监测方法。以WITS数据格式和TCP传输方式为基础,研发了实时数据采集与处理程序,实现了随钻测井数据的采集与远程传输;根据随钻测井数据的传输特性,建立了一种基于单点算法的地层孔隙压力监测模型。该模型将随钻测井数据离散化,可以实时计算各数据点对应的地层孔隙压力,同时兼顾了压力监测的准确性与实时性。南海莺琼盆地数口井的应用表明,孔隙压力监测精度较高,与实测压力相比,误差均在10%以内。研究结果表明,该方法能够提供准确的孔隙压力实时监测数据,可以为钻井工程设计与施工提供指导。