关于天然气水合物钻采工艺技术进展的研究

目前全球正面临着前所未有的能源危机，天然气水合物由于储量大、能量密度高而将成为一种诱人的新型能源。天然气水合物主要存在于冻土带和海洋，在地下处于低温和高压状态，以现有的技术，钻井和开采都存在很大的困难。简要介绍了天然气水合物的性质及储量，阐述了天然气水合物钻井的六个挑战及目前国外天然气水合物的两种钻探方法；同时阐述了以热力法、降压法和化学试剂注入法为主的天然气水合物开采方法，并针对天然气水合物钻采技术现状指出了下一步的研究方向。     

旋转导向钻井偏心稳定器横向振动研究

旋转导向钻井偏心稳定器横向振动研究是国家863“可控(闭环)三维轨迹钻井技术”课题研究的部分内容。选取偏心稳定器的心轴作为研究对象,以偏心稳定器心轴连续梁系统的横向振动模型受力分析为基础,根据课题研究中所设计的心轴结构形式,建立了与实际情况较为接近的三铰支点的连续梁系统横向振动方程;并分析了偏心稳定器横向振动对钻井工具和钻具系统的影响,为合理进行心轴设计以及偏心稳定器样机在现场的正确使用和钻井参数的合理选择,提供了科学的理论依据和实用的计算方法。计算实例表明,当钻压范围选择在80~250kN时,215.9mm井眼钻进中的确存在19~20、61~63、162~163r/min前三阶横向共振转速区间,因此在选择钻井参数时应通过钻压与转速的配合,尽可能避开横向共振转速,以保证下部钻具组合系统及作业安全。     

松辽盆地北部深层天然气录井综合识别与评价技术

针对松辽盆地北部深层火山岩岩性复杂、气水层识别及评价难题,大庆油田加大了综合录井资料的开发应用力度,通过对储层物性好差程度的快速判断、储层评价参数的求取和气水层评价图版的建立,提出了深层气水层识别与评价新方法,在实际应用中见到了明显的效果,及时准确地评价了徐深1、卫深5、徐深6、徐深601等井的高产气层,为大庆深层气勘探取得新突破发挥了重要作用,较好地适应了复杂地区天然气勘探的需求。     

昆2井优快钻井及油气层保护技术

昆2井是一口位于柴北缘西段的昆特依凹陷潜伏Ⅰ号圈闭上的风险探井,设计井深为5950m。针对柴北缘深探井存在的主要技术难题,制定了昆2井的技术对策。通过对钻井设备的优选、井身结构的优化、钻头及钻具组合的优选、钻井参数及钻井液性能的优化、油气层保护技术的研究与应用,形成了一套适合于柴北缘的优快钻井技术,使昆2井的完钻井深达到5950m。与邻区的深探井平均水平相比,在井深增加888m、大尺寸井眼段更长的前提下,昆2井的钻井、完井周期分别缩短了98.75d、124.2d,钻机月速度增加了317m/台,平均机械钻速增加了0.82m/h。根据“理想充填新理论”,确定了保护油气层的最优复配暂堵方案,利用该方案所配制的钻井液其渗透率恢复值达到了87.5%以上,流变性能良好,滤失量低,对改善泥饼质量、增强井壁稳定性有明显的效果。     

超低渗广谱油层保护技术在板深51区块的应用

板深51区块存在压力敏感地层，在非目的层井段存在大段高渗低压砂岩，而目的层又属于高压低渗地层，属于难采油气田。室内进行的砂床滤失量、砂床封堵带承压能力、岩心封堵带的承压能力及油气层保护效果实验表明，在超低渗钻井液中增加固相含量，能够提高超低渗透膜结构强度，提高地层承压能力，降低砂床侵入深度，增强保护油气层效果，而且有选择性地增加有用固相效果更佳。基于这一理论，研究成功了超低渗广谱屏蔽暂堵油层保护技术，并在板深51区块长22—15井和长23—17K井进行了试验应用。该技术的关键是依据地层特性确定复配暂堵剂。长22-15井和长23-17K井射孔后未经过压裂、酸化、排液处理，获自喷高产，尤其是长22-15井形成自喷油流，创油田单井试采产量最高记录。应用结果表明，超低渗广谱保护油气层钻井液技术封堵隔层的承压能力强，很大程度地提高了漏失层的承压能力和破裂压力，较好地解决了含多套压力层系长裸眼段钻井过程中发生的漏失、井喷、卡钻、油气层保护等技术难题。     

升深2-17井络合铝聚合物充气钻井液现场试验

为加快徐加固子深层天然气的勘探开发步伐，缩短深层气井的建井周期，在升深2-17井进行了充气钻井试验。介绍了络合铝聚合物充气钻井液技术的现场应用概况及效果以及井漏的发生与处理过程、钻井液起泡的解决措施。在现场试验过程中，络合铝聚合物钻井液性能稳定，具有较强的抑制性和较好的流变性能，流性指数控制在0．7左右，具有良好的携屑和稳定井壁能力，而且粘度较低，基本上控制在33～52s之间，满足了现场充气和脱气的需要；该钻井液抗温可达180℃，润滑性能较好，在钻井过程中无粘卡显示，在深井欠平衡井眼稳定方面取得了较好的效果；在不同的气液比条件下，可以在0．83～1．08g／cm。之间实现对当量密度的调节;与常规钻井工艺相比，充气钻井可以使机械钻速提高30％～50％；在钻进过程中实现了充气和点火同时进行，达到了欠平衡钻井工艺技术的要求，为进一步开展气体钻井打下了良好的基础。     

阳离子化多元醇防塌剂的研制

室内研究和现场应用表明,聚乙烯醇类防塌剂表现出较明显的增粘负效应,可引起钻井液粘度的急剧增加,严重影响其推广应用.通过金属盐催化降解和阳离子化反应,研制出了抑制性好且增粘负效应低的阳离子化改性多元醇防塌剂.考察了阳离子化试剂、反应温度、反应时间对取代度、反应效率和产品主要性能的影响,得出了阳离子化多元醇防塌剂最佳制备条件,即：PVA与阳离子化试剂物质的量比为1：1,反应温度为50℃,反应时间为4 h,阳离子度可达0.435.     

WuM1-1羽状分支水平井充气钻井液技术

WuM1-1井由1口多分支水平井和1口采气的直井组成。该井斜井段短,井斜率在30°/100 m以上,主井眼和10个分支井段总进尺6182 m,98%以上在煤层中钻进,煤层脆、压实性较好,更易发生掉块。为满足钻井对井壁稳定性、润滑性、井眼净化以及煤层保护等的要求,采用钾铵基聚合物防塌钻井液进行充气欠平衡钻井,在钻进中保持钻井液有合适的粘度、切力,选用合适的注气压力和注气量以及当量钻井液密度;每钻完一个立柱坚持循环几分钟,上下划眼一次,并泵入CMC高粘钻井液,配合有效使用固控设备,尽量使井眼干净;复配使用粉末状固体润滑剂和液体润滑剂。该钻井液性能稳定,易于维护,悬浮携岩能力强,润滑性好,井眼畅通,保证了WuM1-1井安全、快速、优质施工。该井在煤层钻进中无阻卡现象,井壁稳定,没有出现井壁掉块或井垮现象,水平连通一次成功,10口分支井悬空侧钻一次成功,只用57 d即顺利完井,比该地区常规钻井快49倍。     

新型阳离子聚合物NCP的合成及应用

介绍了用高分子反应法在固态条件下合成高阳离子度阳离子聚合物NCP的方法,确定了其最佳反应条件,测定了聚合物阳离子度和反应效率.采用L9（34）正交试验法得出合成NCP的最佳反应条件为：聚合物与阳离子化试剂质量比为11：3;催化剂用量为1.072%,反应时间为2.5 h;反应温度为80℃.实验结果表明,在反应体系中加入催化剂和少量有机或无机溶剂可显著提高反应速率和效率;使用少量润湿剂,可最大限度地限制副反应,造成反应部位的局部浓度高,提高反应效率.阳离子聚合物NCP可作为增粘降滤失剂用于配制正电性钻井液,效果优良,且耐温性能良好,同时基于阳离子与阴离子聚合物在溶液中生成凝胶状沉淀物的特性,NCP还可用于解决注聚区块生产井产出水中含高浓度聚合物的问题.     

陕北富县探区天然气藏钻井液屏蔽暂堵技术

陕北富县探区上古生界储层属低孔、低渗的致密储层,下古生界主要储集空间为溶蚀孔洞和裂缝,孔洞多为1～3 mm的小孔,裂缝宽度为0.2～7.0 mm,油气主要聚集在裂缝中.优选出了由复合暂堵剂CXD、憎水性屏蔽剂DYC和表面活性剂ABA组成的屏蔽暂堵配方,其中CXD具有架桥作用并对裂缝性储层有独特暂堵效果,DYC有浊点效应、能在井壁上快速形成阻止滤液侵入的油膜,ABA能减少水锁损害.加入暂堵剂后的钻井完井液,抑制性增强,页岩回收率在90%以上;高温高压滤失量降低,滤饼薄而韧、光滑;岩心静态渗透率恢复值大于90%;滤饼摩阻系数降低.富古6井通过使用该完井液,堵塞比和表皮系数都在轻微污染范围内,井径扩大率比其它井有不同程度的降低,表明优选出的屏蔽暂堵钻井完井液,能很好地保护陕北探区天然气藏.