旋转导向钻井地面监控系统研究

为了将井眼轨迹以及其他有关的钻井参数用图形和数据三维可视化地显示出来,便于现场工程技术人员直观地掌握和分析钻头所在位置以及井下导向工具对井眼轨迹的控制情况,研制了地面监控和井眼轨迹可视化子系统,该系统是调制式旋转导向钻井系统(MRSS)的指挥中心。可实时监控井下导向工具,控制井眼轨迹按设计的轨迹逼近靶区并中靶。文中介绍了MRSS地面监控子系统的总体设计;在导入设计数据和实时采集MWD上传的实钻数据的基础上,进行了设计井眼和实钻井眼的轨迹描述、轨迹偏差分析和轨迹修正设计、进而计算出MRSS轨迹控制参数及相应的下传控制指令;研究了控制指令下传给井下导向工具的方式并给出最佳指令编码方案。系统的各项功能集成在一个一体化的地面监控和井眼轨迹三维可视化软件系统中,是信息化、智能化钻定向井的创新工程。     

小直径螺旋焊管机组焊垫辊设计

为了有效避免螺旋焊管机组中焊垫辊设计不合理造成的错边、烧穿、内焊裂纹等焊接缺陷,同时满足小直径钢管生产工艺需求,通过对焊垫辊缸体和活塞杆的理论计算和有限元模拟,对焊垫辊缸体和活塞杆进行了重新设计。新设计的焊垫辊有效解决了焊垫辊放置空间不足的问题,很好地解决了Φ508 mm以下小直径螺旋焊管生产过程中出现的工艺问题和焊接质量问题,取得了预期效果,获得了较好的焊缝质量。     

长庆气区储气库Y37-2H井长水平段钻井技术

鄂尔多斯盆地长庆气区Y37-2H井（完钻井深5 044 m,水平段长1 819 m）是国家储气库项目榆林储气库的第一口注采试验水平井,储气库的建设需要注采井不仅要达到强注强采（50×10⁴～100×10⁴ m³/d）的功能、还要满足长寿命（50年）要求。为此,在分析该区气井生产情况的基础上,采用Φ215.9 mm井眼钻长水平段并下Φ139.7 mm筛管完井方案来保障注采井强注强采功能;优选长半径水平井剖面,应用先进的随钻地质导向技术跟踪储层并控制水平段井眼全角变化率小于等于4°/30 m,满足了固井下套管对井眼轨迹的质量要求;应用水力振荡器在钻井液流过时产生的压力脉冲带动钻具产生温和振动,将钻具与井眼之间的静摩擦转换为动摩擦,有效地降低了摩阻和扭矩,改善了钻压传递,提高了水平段滑动钻井机械钻速和进尺;采用的无土相复合盐低伤害暂堵钻井（完井）液体系既能满足保护山₂³储层,又能满足长水平段润滑防卡和泥岩防塌的需要。该井的顺利实施,为长庆气区超大库容的储气库建设奠定了基础。     

长庆大偏移距三维水平井设计与应用

长庆油田大规模部署水平井,水平井布井数量逐年增多,目前受区域开发地貌,布井方式及水平井工艺难度的影响,丛式井水平井组多由两口设计方位相反的水平井组成,丛式水平井开发还处于探索试验阶段。通过应用NDS软件进行三维剖面理论分析论证,施工方案制定,进行了阳平3、阳平5井进行试验,实钻优化轨迹施工,精细管理,两口三维水平井顺利完钻。该技术实现了300m偏移距1500米水平段水平井钻井,给长庆油田水平井开发设计提供了一个很好的依据及选择。     

水力振荡器在储气库长水平段的应用

Y37-2H井是国家储气库项目分属榆林储气库的第一口四开大尺寸井眼注采试验水平井,也是目前鄂尔多斯盆地井身结构及完井方式最为复杂的一口水平井。由于储气库为注采合一井,具有双重功能,要承载交变载荷的变化,周期循环一般要达50年以上等特殊要求,因此,对Y37-2H井注采气井的设计、施工和完井管串 技术都提出了非常高的要求Y37-2H井除了具有储气库特殊要求的特点外,该井主要存在水平段长、摩阻大、加压困难、钻压不能有效传递等技术难点,通过摩阻分析和应用先进的水力振荡器,同时采用了相应的安全可行钻井措施,确保了长水平段的顺利完成,为长庆大库容的储气库建设奠定了可靠的技术基础。     

长庆气田第一口马五5储层气探水平井钻井技术

桃平1井是中石油2011年部署的30口重点风险气探水平井之一,是长庆气田第一口开发马五5储层气探水平井.从该井的地质概况、井身结构及施工难点等方面出发,针对储层不明确、入靶困难等方面,优化设计多套井眼轨迹预测方案;该井从斜井段第一趟钻开始便使用美国哈里伯顿FEWD进行随钻地质导向,提高了储层钻遇率,并根据实钻数据及施工工况;分析了裸眼段长、FEWD仪器刚性强等问题,据此并采用相应措施提高机械钻速,创造了多项目指标,为进一步开发马五5储层提供了良好的参考依据.     

临境式地质导向钻井信息模拟研究

钻井过程中由于地质条件复杂多变，得到的信息多是不精确的、模糊的、不确定和非数值化的。为此，结合地质导向钻井技术研究，提出了利用虚拟现实技术建立临境式地质导向钻井信息模拟系统，目的是为钻井技术人员营造一个可直观地看到地下地层及钻井井眼轨迹等的真实场景。通过对收集的不同来源的大量钻井信息进行综合处理，建立了井场数据库和模型数据库，研究了数据之间的对应关系和信息的融合性，并在此基础上分别建立了地质分层模型和井眼轨迹模型，最后详细描述了虚拟现实模型的建立以及系统三维可视化的实现。     

旋转导向钻井信号井下传送技术研究

对旋转导向钻井工艺中钻井液脉冲传输、电缆传输、声波传输、电磁波传输等常用指令传输方式进行了分析,选择钻井液负脉冲传输方式向地下传送地面指令,设计了地面钻井液负脉冲信号下传整体方案。综合考虑指令传输时间短、井下识别准确率高的原则,提出了改变泵排量的三降三升脉冲传输方式,优选出三降三升三进制负脉冲编码组合方式。通过检测发电机电流(频率)变化来实现井下信号接收。室内的实验测试证明,这一方式是可行的,并作为调制式旋转导向工具的一个子系统,开发了完整的指令控制系统软件。     

窄安全密度窗口地层控压下尾管技术研究及应用

在窄安全密度窗口地层下套管过程中,套管柱在井眼中运动产生的波动压力极易诱发井下复杂情况。为保障窄安全密度窗口条件下下套管作业的安全,文章建立了偏心环空下套管瞬态波动压力计算模型,并基于井筒压力平衡关系建立了尾管下入与钻杆送入过程中井筒压力预测与控制模型,分析了作业中井底压力瞬态波动的主要影响因素,开展了现场控压下套管案例研究。研究结果表明,套管下入速度、套管偏心度、钻井液流变参数是影响井底压力波动的主要因素。环空瞬态波动压力随着环空流体流变参数(屈服值、稠度系数、流性指数)、套管下入速度的增大而增大,随着偏心度的增加而减小。并在DB-X井开展了现场试验,建立了控压下套管井筒压力控制图版,计算结果显示当尾管送入速度控制在0.16～0.20 m/s时能有效保障井底安全,该数据指导了本井的现场施工,有效防止了下套管过程中井下复杂的发生。文章的研究结果为下套管速度优化、井底压力控制提供了新思路,对降低窄安全密度窗口地层中下套管施工风险和提高固井质量具有重要意义。