米泉区块井壁稳定性分析及钻井液的优选

准噶尔盆地南缘山前构造带米泉区块由于构造运动激烈,地层稳定性差,存在大段强水敏性泥岩和煤层。根据米泉1井实钻资料和岩屑分析了易塌和易水化缩径地层的地质特点,编制了米泉区块复杂地层三项压力预测软件,应用米泉1井测井数据计算了3个压力剖面,并据此分析了坍塌地层合理的钻井液密度窗口。在此基础上,对比研究了加入聚合醇的甲酸盐钻井液体系和两性离子钻井液体系。实验和现场应用结果表明,甲酸盐钻井液体系具有稳定井壁、抑制造浆、润滑防卡、抗黏土污染、流变性能好等特点,更适合米泉区块钻井的需要。     

井眼防碰技术存在的问题及主动防碰方法探讨

意外的井眼交碰会为人类及环境带来潜在的甚至灾难性的后果,为减小此类事故的发生提出了井眼防碰技术,该技术在钻井应用中效果较差。结合井眼轨迹测量及计算理论与实践,对现有防碰技术进行了分析,得出导致井眼防碰工作失败的因素包括施工井随钻测斜数据存在误差,邻井轨迹参数精度低、失真或缺失,轨迹拟合方法过于理想化,防碰扫描方法存在缺陷等4方面。基于低精度的数据,过于理想化的轨迹拟合方法拟合出的井眼轨迹偏离实钻井眼轨迹,防碰扫描出的失真的轨迹间的相对关系难以等同于实钻轨迹间的相对关系。为此,提出了主动防碰理念, 认为主动防碰方法将成为未来井眼防碰技术的发展方向,并列举了3种可能解决防碰问题的主动防碰方案,即声波探测防碰技术方案、电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案,并就这几种方法的原理及优劣性进行了介绍。     

寄生管充气钻井环空多相流流动特性研究

针对寄生管充气钻井技术的特征,选用Hasan多相流计算模型,确定了井筒环空的流型和压降计算方法,给出了编程求解的计算流程。利用新疆某充气欠平衡井的数据进行计算,对井筒压力、流型变化、含气体积分数随注气量、钻井液排量、井口回压的变化规律进行了研究。在寄生管充气钻井的过程中,井筒环空压力随注气量的增大而减小,随钻井液排量的增大而增大,随井口回压的增大而增大。井筒环空中的含气体积分数随注气量的增大而增大,随钻井液排量的增大而减小,随井口回压的增大而减小。井筒环空中的流型转换点随注气量的增大而下移,随钻井液排量的增大而上移,随井口回压的增大而上移。     

基于可靠度理论的斜井井壁失稳风险评价方法

由于地质环境的隐蔽性和复杂性,地质力学参数和岩石力学参数具有很大的不确定性,井壁稳定分析中忽略不确定的影响可能导致钻井液密度设计不合理,进而直接影响钻井井壁稳定。国内外学者对确定参数条件下的井壁稳定开展了深入的研究,但对不确定参数条件下井壁稳定影响的研究并不深入,尤其是对于任意斜井失稳风险的评价。为此,在井壁稳定孔弹性力学模型和崩落宽度模型基础上,建立了基于可靠度理论的井壁失稳风险评估方法,采用Monte-Carlo随机方法模拟了四川盆地CW气田直井、斜井和水平井的井壁失稳风险,并系统分析了参数均值和方差对井壁失稳的影响规律。研究结果表明：①随着井斜角增加,井壁坍塌当量密度显著增加,井壁破裂当量密度显著降低,不同井型失稳风险与常规井壁稳定规律基本一致。②考虑参数不确定影响后,坍塌当量密度增加、破裂当量密度降低,安全密度窗口逐渐变窄,说明参数不确定影响不可忽略。③崩落宽度对井壁坍塌影响显著,崩落宽度越大则井壁坍塌可靠度越高,在不发生井壁失稳事故的前提下,允许适当的井壁崩落有助于提高成功钻井概率。④4参数均值和变异系数敏感性分析结果表明,影响井壁稳定最为显著的因素为地应力,其次为孔隙压力和岩石强度;随着变异系数的增加,坍塌当量密度逐渐增加、破裂当量密度逐渐降低,安全密度窗口逐渐变窄,井壁失稳的风险越高。     

双梯度钻井关键工具及井筒压力动态变化规律

为了解决注空心球双梯度钻井中分离器的分离效率不高的问题,对井筒压力的动态变化规律进行了研究。设计了能够对空心球实现高效分离的过滤分离器,并通过数值模拟与室内试验进行了验证,过滤分离器最高分离效率可以达到98.5%。建立了空心球分离进入环空时所产生的波动压力数学模型,结合该模型并考虑空心球的体积分数、钻井液排量、分离器位置以及机械钻速的动态变化,进一步建立了井筒压力动态变化的数学模型。基于钻井数据进行了算例计算和影响因素分析。研究结果表明:在分离器位置处,井筒压力分布存在明显拐点,而环空中钻井液密度分布存在突变;通过动态调节空心球体积分数和分离器位置等关键参数可以灵活调节环空中轻质钻井液的密度大小、液柱长度以及随钻井底压力的大小,从而实现对随钻井底压力的实时预测。研究结果可以为窄压力窗口条件下的安全钻进提供理论基础与技术支撑。     

高含硫气井井筒硫沉积模型

在高含硫气藏的开发过程中,随着井筒温度、压力的降低,硫会在井筒中析出沉积,严重影响气井的正常生产和管道安全。目前多数硫溶解度模型受使用条件的限制,无法准确预测不同温度、压力条件下的硫溶解度。针对高含硫气井的气体组分特征,在Hu溶解度模型的基础上,结合多相流和传热学理论,建立了高含硫井筒温度、压力分布模型以及硫沉积预测模型。对某高含硫气田进行实例分析,计算得出温度分布、硫溶解度分布规律以及硫沉积量,并研究了气井日产量、硫化氢体积分数对井筒硫沉积的影响规律。研究结果表明:硫溶解度从井口到井底逐渐增大,呈非线性变化;同一时间,气井产量增加,井口温度升高,则硫溶解度增大,硫在井筒的析出位置上升,井筒相同深度的硫沉积量增大。模型计算出的硫析出位置与实例相比,误差小于1%。准确预测井筒中的硫沉积,有助于更好地管理具有潜在硫沉积问题的气井。     

探测裸眼井中裂缝的井眼成象仪

电测井工具是利用微电子、数字遥控系统及声传感技术的新一代测井仪，将其沿井身上提时，旋转传感器以脉冲反向模式扫描井身周围，接收井壁地层的反射声脉冲，并进行数据采集，经计算机软件处理使图象显示成黑、白和灰色，从而鉴定孔隙类型、层理特点及岩石特性参数，直接量化了井壁中裂缝和孔洞的面积。可用于井间对比以预测侧向和垂向的岩相变化，确认沉积环境、强化油层特性描述。并叙述了与伽马测井仪、六臂倾角测量仪等同时使用     

有机硅防卡钻井液在G59-平2井的应用

G59-平2井是在冀东油田南堡凹陷高尚堡构造带上的第一口中深水平井.完钻井深为2778 m,水平段长198 m,井底水平位移为1097.32 m.斜井段采用有机硅聚合物钻井液体系,该钻井液流型好、性能稳定(稳定周期在1周以上);防塌、携岩效果好,岩屑返出正常,有效地防止了岩屑床的形成.根据井眼轨迹,针对不同的井斜,在液体润滑剂的基础上适时适量地复配石墨、阳离子乳化沥青,很好地解决了因水平位移大、井斜角大,携岩、拖压问题突出、,防卡难度大的问题.邻井拖压40 t以上,该井复合钻进加压2～3 t、滑动钻进加压6～8 t,起下钻平稳,基本解决了拖压现象.在水平段针对地层孔隙度及时添加复合型暂堵剂起到了保护油气层的目的.该井钻井、电测、下套管、固井等作业顺利.     

注汽过程井筒传热及热损失计算方法研究

运用传热学、热力学及流体力学等学科知识，对井筒传热过程进行了分析，在此基础上建立了井筒传热综合分析模型，确定了求解方法，编制了计算软件，并进行了实际计算。这一研究成果对优化井筒结构、降低井筒热损失研究，具有指导意义。     

注蒸汽井高温参数测试数据的解释模型

针对计算井筒总传热系数的常规算法的缺点，文章提出了一种改进算法，解决了常规算法在迭代过程中出现异常温度值和迭代依赖于初值选取这两个问题，在数学上严格地证明了改进算法具有与初值无关的迭代收敛性。给出了根据井筒热损失计算结果计算井筒任意深度蒸汽干度的解析公式，建立了高温参数测试的解释模型。