油基钻井液的封堵性能研究与应用

在涠洲12-1北油田一期工程中使用油基钻井液后事故率明显降低,但仍未能彻底解决涠二段硬脆性泥页岩井壁稳定性问题。对进一步加强油基钻井液的封堵能力进行了室内研究。通过在油基钻井液中引入超微细颗粒材料、纤维材料、变形材料和粘弹性材料,可大幅度提高其封堵能力。在涠洲12-1北油田二期工程中应用了加强封堵能力的油基钻井液,结果钻井施工非常顺利,几乎无井下复杂事故。室内评价及二期工程实践结果表明,增强油基钻井液的封堵能力对保持硬脆性泥页岩井壁稳定至关重要。     

MEG钻井液在吐哈油田小井眼侧钻井中的应用

吐哈油田小井眼开窗侧钻井主要采用混原油钻井液,不利于环境保护。从研究MEG单体的作用机理入手,以钻井液润滑性、抑制防塌性为主要评价指标,对MEG钻井液配方进行了优选,并对优选配方钻井液性能进行了评价。该钻井液在4口小井眼开窗侧钻井进行了试验应用。结果表明:应用井无阻、卡现象,平均钻井周期缩短了7.2d;在未混原油的情况下钻井液润滑系数比乳化原油(15%~20%)钻井液降低了34.6%;油层保护效果好,其中温5-41C井日产油14.4t,同比温五区块平均产量提高了128.4%,神218C井是神229区块目前唯一的自喷井。表明优选出的MEG钻井液具有优良的润滑性、抑制防塌性及良好的储层保护效果,特别适合强水敏地层及大斜度井和水平井等特殊复杂工艺井的钻进。     

鸭深1井钻井液技术

鸭深1井是大庆油田在青海省柴北缘区块布置的第一口重点探井,完钻井深为4950.00m。该井上部地层疏松,承压能力弱,部分井段有破碎带,易发生井漏,狮子沟组至上油砂山组上部地层中,泥岩水化分散性强,易出现缩径、井壁坍塌;下部地层温度和地层压力系数高,抗温和维持井壁稳定是关键。全井存在多层高压盐水层,易发生井漏、井涌、井塌等事故。针对鸭深1井地质特点,通过室内实验研究确定,上部地层采用阳离子聚合物钻井液;钻至下部地层将钻井液转化为阳离子聚磺钻井液,提高钻井液的抗温性和稳定性。现场应用表明,该钻井液体系在高密度条件下具有较强的抑制性、防塌性和较好抗盐抗钙能力;减少了复杂事故的发生,保证了钻井施工的顺利进行。     

浅层气处理技术在哈萨克斯坦蒙泰克地区M-3A井中的应用

哈萨克斯坦国蒙泰克地区普遍存在浅层气,该地区M-3井因浅层气井喷导致勘探失败。为了尽快开采早白垩世和侏罗纪油层,在M-3井相邻位置重新部署M-3A井,充分利用国内成熟的浅层气处理技术,保证成功完钻。浅层气在二开中出现,对浅层气的预防处理是该井勘探成败的关键。开钻前需要根据当地地质特征设计出合适的钻井液,预防二开浅层气可能造成的井喷与井漏,同时制定出一套完整的浅层气处理预案。钻探落实浅层气出现于293 m深度处。钻遇浅层气时,钻时减小、循环钻井液气测值增大,出口钻井液密度减小,通过停钻循环、增加钻井液密度等措施成功控制了浅层气。在钻井过程中采取短起下等操作疏通井眼,通过倒划眼操作解决了起钻过程中出现的拔活塞现象,有效控制了浅层气。为同类油井的施工提供了经验。     

一种控制盐层段井眼闭合率的钻井液密度新公式

针对钻井过程中钻遇的盐层段井眼蠕变缩径问题,利用弹塑性力学理论,蠕变本构方程采用Heard蠕变方程,在平面应变和均匀地应力假设下,推导出控制井眼收缩的钻井液密度新公式,该公式与前人推导的公式不同。通过理论分析,指出产生差异的根本原因在于蠕变应力差(极坐标下表示的径向应力与切向应力之差)公式的推导上,用有限元法计算结果对理论公式进行检验,证明是可行的。对文中的力学模型采用有限元法建模、求解,利用求解结果对各应力差公式进行验证,得出:根据文中公式计算结果与有限元法计算结果完全一致,而据前人公式计算结果偏离有限元计算值较大,从而间接证明了该钻井液密度新公式的推导更严密,更准确。     

环境友好油层保护钻井液的研究及应用

针对江苏油田地层特性和地面生态环境具体情况开展了钻井液防塌性能、油层保护与环境保护的协同研究。在研制和筛选能满足环境保护要求的钻井液处理剂如润滑剂、降滤失剂和油层保护剂等的基础上,通过配方优化研制出了环境友好油层保护钻井液体系,并进行了防塌、油层保护、裂缝封堵等性能的室内评价。评价结果表明:该钻井液体系具有较强的抑制泥页岩膨胀和分散能力,渗透率恢复值大于85%,润滑性及滤失性好,而且无生物毒性,化学毒性低,易生物降解。应用该钻井液体系在江苏油田AF地区进行了现场试验,现场应用表明,该钻井液体系防塌性和油层保护效果好,各项环境指标达到农用污染标准,可直接排放,从源头控制了钻井液的污染,可进一步推广应用。     

抛物线型井眼轨道的数学模型及其设计方法

井眼轨道设计是实现定向钻井的首要环节。下部钻柱比较符合抛物线的力学模型,所钻出的井眼轨迹更接近于抛物线,因此将井眼轨道设计成抛物线具有理论依据。抛物线剖面设计的实质是确定抛物线井段的形状和位置,抛物线的特征参数P决定了其形状,而抛物线井段的起至井斜角或后续稳斜井段的段长等参数决定了抛物线井段在井身剖面中的位置。系统地阐述了抛物线轨道的力学模型和数学模型,分析了抛物线剖面的特征参数和设计条件,提出了2种抛物线剖面的设计方法——迭代法和直接法。在相同的条件下,这2种方法的设计结果是相同的,可以相互验证。但是,直接法不需要进行迭代计算,设计条件具有较好的可操作性,便于推广应用。通过对抛物线剖面的优化设计可以降低摩擦阻力和摩阻力矩,有利于减少钻柱和套管的磨损;可以改善钻柱的受力状况,减轻钻柱的疲劳破坏、减少产生键槽的几率;可以施加高钻压连续钻进,有利于提高机械钻速。     

埕岛油田沙河街地层强抑制性海水钻井液技术

为了解决胜利浅海埕岛油田沙河街地层硬脆性泥岩易剥蚀掉块、垮塌等问题,对埕岛油田沙河街地层的井壁不稳定问题进行了分析,找出了该地层坍塌的主要原因是钻井液及滤液沿层理和微裂缝渗入地层内部,进而引起硬脆性泥页岩剥落坍塌所致。针对沙河街地层特点,研制了强抑制性海水钻井液,对该钻井液的防塌性能、封堵性能、抗污染性能、环保性能进行了室内评价试验和防塌机理分析,并在埕岛油田6口井上进行了现场应用,试验表明:强抑制性海水钻井液具有较好的抑制性能和流变性、较强的抗海水和劣质土污染能力,环境可接受性好,维护处理简单,有效解决了沙河街复杂地层钻进中出现的技术难题,避免了复杂情况的发生。     

加长方钻杆在随钻中的应用

在推广复合导向钻井技术及新型PDC钻头施工过程中,常常出现动力钻具产生的反扭矩带动钻具逆时针旋转现象,使钻机大绳打扭,将水龙带、有线随钻电缆等缠绕在一起,导致电缆损坏,耽误生产以及导致井下复杂情况发生等严重后果。通过在有线随钻中利用方钻杆柱的方法,即在有线随钻中,根据井架类型,选择2根或3根自加工的方钻杆连接在一起,通过方钻杆和转盘的相互作用,控制螺杆钻具产生的反扭矩,从而避免钻具突然逆时针旋转情况的发生,较好地解决了上述难题,通过在冀中地区的推广应用,使得钻井速度大幅度提高,钻井事故相应地减少,实现了安全、高效钻进,获得了可观的经济效益。     

空气钻井技术在普光气田的应用

普光气田是四川盆地已发现的最大天然气田。普光气田已钻井实践表明,常规钻井液钻井技术机械钻速低,钻井周期长,钻井复杂及事故多,无法满足普光气田开发要求。为了提高钻井速度,缩短钻井周期,加快普光气田的开发进程,在PD-1井、P2-2井、PA-2井、P4-2井、P6-3井等5口井进行了空气钻井试验。文中分析了普光气田进行空气钻井的可行性,介绍了空气钻井技术在普光气田的实践情况,并对空气钻井的效果进行了评价,分析了空气钻井技术在普光气田进一步应用需要重视和解决的问题,并提出了今后的研究方向。