空气钻井工作特性分析与工艺参数的选择研究

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术，采用具有极大压缩性的空气作为循环介质，具有钻速高、成本低、环保性好等优势，应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。在国内外现有空气钻井理论研究的基础上，通过建立压力分布模型，推导计算公式，编程计算，得到了空气钻井中压力分布规律、压缩气体流速场分布特点、空气螺杆马达转速受压力温度影响的变化趋势以及流体温度模型的改变对循环系统中压力分布的影响等结果。在空气钻井的工艺参数研究中，主要进行了最小气量和合理钻速的选择计算，结果是：环空中过流截面增大会造成最小气量取值变大，过流截面由小变大处是携屑最困难的位置；给出了排气量为1．2m^3／s时，通用算例的合理钻速取值。图6表1参8     

新型井壁承压增强剂的制备及评价

海上钻井过程中经常会钻遇易漏层,从而影响钻进速度,严重损害储层。研制了一种由刚性粒子、软性粒子及可变形粒子组成的新型井壁承压增强剂ENPRES-Seal,通过可视砂床实验确定刚性粒子、软性粒子、可变形粒子的配比为2:1:2。评价结果表明,ENPRES-Seal在钻井液中建议加量为2%~3%,其对钻井液流变性影响小,抗温可达200℃,用于钻井液时不糊筛,对孔径为0.180 mm筛的通过率大于85%,能够改善钻井液润滑性能,较好地封堵各孔径砂床,使地层承压能力达17 MPa,且泥饼质量较好。该剂在上海平湖区块一口高温高压井的应用表明,ENPRES-Seal有效地提高了地层承压能力,该井井底温度超过180℃,完钻密度为1.90 g/cm3。      

高压喷射钻井技术及其应用

高压喷射钻井是实现钻井提速的有效手段。塔里木盆地作为我国石油工业的战略接替地区,钻井提速的需求非常迫切。针对塔河地区高压喷射钻井先导试验过程中存在的问题,通过环空流场数值模拟研究,分析了钻井液排量、流变性能等参数对水力能量的影响,开展了钻井装备优化配置,制定了钻井参数优化方案,并在3口井进行了现场试验。试验表明,采用推荐的高压喷射钻井参数优化方案施工,对钻井提速具有非常显著的效果,建议在塔河地区推广应用。     

Initial Research on the Effect of Inorganic Salt on Rate of Penetration (ROP) in Drilling Fluids

The authors attempt to investigate the interaction between inorganic components of drilling fluids and sandstones as well as the influence on the rate of penetration (ROP) imposed by inorganic components. With the analysis of Zeta potential of cuttings solution, the mechanism of the experiment is initially achieved. The results show that the ROP will be enhanced by 33.7% when AlCl₃ concentration is up to 0.01 mol/L, and therefore AlCl₃ and Al₂(SO₄)₃ possess a tendency to enhance ROP. In addition, Al³⁺ enables Zeta potential of the solution containing cuttings shifted from negative value to zero, and finally to positive value by means of analyzing Zeta potential, which contributes to the significant improvement of ROP when Zeta potential is greater than ?10 mV. Higher surface free energy created by the close-to-zero Zeta potential is conducive to crushing rocks, which in turn increases the ROP and meanwhile reduces drilling costs.     

莫西庄地区钻头选型及应用

莫西庄地区已钻井钻头选型不合理,机械钻速偏低。通过利用地层抗钻特性评价及钻头选型软件对已钻井资料进行处理,并结合钻头效益指数法进行钻头评价,优选出适合该地区的钻头类型。通过现场应用,机械钻速显著提高,获得了较好的经济效益。     

中美典型高压页岩气藏钻井提速技术对比与启示

美国Haynesville高压页岩气气藏与中国长宁—威远国家级页岩气示范区下志留统龙马溪组高压页岩气藏的地质、钻井条件最为类似,前者的钻井提速技术思路对于我国页岩气快速钻井也具有重要的参考借鉴意义。为了实现我国页岩气藏的钻井提速,通过对比中国和美国典型高压页岩气藏钻井提速技术,分析探讨了上述两个气藏在钻井提速技术方面的异同点。研究结果表明:①目前美国Haynesville等页岩气藏已将水平段井眼尺寸从215.9 mm缩小到171.5 mm或161.1 mm,单井钻井投资降低超过25%,节能减排优势明显;②美国同行采用的"高效钻头+配套井下提速工具+钻井参数优化软件/装备"的硬研磨性难钻地层系统化钻井提速技术,值得国内重视、借鉴、攻关、应用;③"控压钻井+降密度"钻井技术能够在高压页岩层段钻井提速中起到至关重要的提速应用效果。结论认为,应积极在国内国家级页岩气示范区开展缩小井身结构尺寸及其相关的钻井配套装备、工具、软件的应用探索试验;在目的层段值得持续探索、优化、应用控压钻井技术。     

水力振荡器在大位移井张海29-38L井的应用

张海29-38L井是部署在埕海2-2人工岛的一口三开大位移定向井,最大水平位移2 625.38 m,最大井斜76.24.,三开滑动钻进井段频繁出现托压、压差卡钻现象.于是尝试应用了水力振荡器,其工作原理是通过自身产生的纵向振动,来提高滑动钻进过程中钻压传递的有效性和减少钻具与井壁之间的摩阻.张海29-38L井应用结果表明,应用水力振荡器井段比未使用该工具井段的机械钻速提高了218％,提速效果非常显著.水力振荡器在该井的成功应用,为探索大位移井钻井提速提供了有益的借鉴.     

欠平衡钻井溢流风险分析方法

川渝地区采用欠平衡钻井技术提速效果明显,但在钻进过程中,易发生发现气层后关井不及时,压井循环排气套压过高的问题。对欠平衡钻井溢流风险进行评估,可以为每口欠平衡井制订安全预案提供理论依据。为此,利用实钻资料,对欠平衡钻井潜在的溢流风险进行了分析,提出了欠平衡钻井前开展溢流风险分析的方法。其核心是：根据欠平衡井钻遇的地层特性,预测不同欠压值下的地层出气量,再通过压井计算确定循环排气时的最大套压值,最后判定允许的溢流量及关井时间。以四川盆地合川构造的合川X井为实例进行了计算,计算结果与实钻结果相符,证明上述欠平衡钻井溢流风险分析方法是切实可行的,并提出了控制欠平衡钻井溢流风险的对策与措施。通过分析欠平衡钻井溢流风险、规范欠平衡操作、明确施工细节,可以确保及时发现溢流、及时关井、严格控制溢流量,进而实现快速安全钻井。     

钻井液提速剂性能研究

影响机械钻速因素比较多而且复杂,钻井液因素只是其中之一.实践证明,钻井液的密度、固相含量、失水量及滤液性质、粘附性、润滑性和亚微米颗粒含量明显影响机械钻速.通过添加钻井液提速剂来增强钻井液某些功能以提高机械钻速是简单有效的措施之一,提速剂主要通过快速吸附作用以增强钻井液的防粘附聚结能力、钻井液滤液渗透能力、润滑能力以及...     

基于机械比能理论的钻头磨损监测新方法

现有基于机械比能理论的钻头磨损监测方法,都是通过机械比能趋势线对钻头钝化趋势作定性分析,没有一种定量计算钻头磨损等级的有效方法。在前人研究成果的基础上,选取合理机械比能模型,通过优化钻头扭矩回归数据对其进行了优化;综合考虑钻头设计参数、切削结构、钻井参数及钻头磨损等的影响,选取了合适的牙轮钻头和PDC钻头钻速方程,提出了一种定量计算与定性分析相结合的钻头磨损监测新方法。该方法充分考虑了钻速、钻压、转速、扭矩以及钻头设计参数等因素,采用钻速方程和测录井数据计算机械比能、岩石抗压强度和钻头磨损等级分级系数。该方法在南海油田宝岛区块A井、准噶尔盆地风城区块B井、吐哈油田某区块C井等的多个井段进行了PDC钻头和牙轮钻头的磨损监测,结果表明,较之钻头磨损实测数据,PDC钻头的平均相对误差为9.87%,牙轮钻头为21.15%,即新方法能有效监测钻头磨损情况且更适用于PDC钻头。