煤层气水平井的煤层实时识别技术

煤层气排采开发阶段,井眼轨迹与煤层的有效接触面积对优化采气速度和提高采收率有着重要意义。而在煤层气水平井钻井过程中实时、精确地识别煤层,可以明显地提高井眼轨迹在煤层中延伸长度,增加有效接触面积。应用LWD数据开展煤层识别已在工程现场得到广泛应用,而整合综合录井数据实时识别煤层的方法还处于研究阶段。基于煤层与围岩的地层岩性差异在综合录井数据上表现的特征,采用BP神经网络算法,以综合录井数据为依托,提出了实时识别煤层的录井解释方法。研究显示,通过煤层识别录井解释方法,应用综合录井数据不但可以实现煤层实时识别,而且获得的分析结果还可以指导水平段轨迹在煤层中的延伸,为水平井钻进过程中煤层识别提供了新的思路。结论认为,该方法性能稳定,数据来源广泛,响应时间短,准确度高,并拓宽了综合录井数据的应用领域,可以在煤层气水平井导向钻井的研究工作中发挥更大的作用。     

涪陵页岩气田水平井井身结构优化设计

涪陵页岩气田前期水平井因导眼和一开井眼尺寸大,导致机械钻速低,并存在一开井塌严重、二开井壁易失稳等问题。为此,在分析涪陵地区钻井工程地质环境特点的基础上,确定了套管必封点,并根据William钻速方程缩小了导眼和一开井眼的尺寸,将表层套管下深从长兴组上提至飞仙关组顶部,二开中完井深由进入浊积砂体3.00~5.00 m,调整为进入龙马溪组地层50.00~100.00 m后下入技术套管,从而形成了优化后的井身结构。涪陵页岩气田水平井自2014年后期开始采用优化后的井身结构,2015年105口水平井与2013年采用原井身结构的30口水平井相比,平均机械钻速提高了65.74%,在井深增大的情况下,平均钻完井周期缩短了20.95%。这表明,优化井身结构后达到了提高机械钻速、减少井下故障、缩短钻井周期的目的。      

煤层气水平分支井轨迹设计新方法

煤层气水平分支井技术已成为科学、高效开发煤层气资源的重要手段,而轨迹设计作为该技术的关键组成部分,直接影响到后期的钻完井作业的成败以及煤层气开发效果。煤层气水平分支井轨迹设计涉及多约束条件下的三维轨迹设计问题,目前国内对这方面的研究虽取得了一定的进展,但仍有待于发展和完善。为此,基于空间圆弧轨道理论,建立了一套适合煤层气水平分支井的三维轨迹设计模型,应用矢量分析理论求得了约束变量间的解析表达式,并提出了配套的轨迹设计计算流程,可以在分支爬高高度和现场工具造斜率约束下,准确、快速地设计出合理的煤层气水平分支井井眼轨迹。根据以上模型,采用现代可视化编程技术开发了煤层气水平分支井井眼轨迹设计软件和井眼轨迹三维可视化软件,并完成了一口双分支煤层气水平井的设计。     

自201井区页岩气井水平段安全高效钻井技术

自201井区是中石油部署在自贡市荣县地区的重点页岩气勘探开发区域,根据该井区的钻井工程实践,水平段工程难点主要有坍塌掉块严重、井壁稳定性差、轨迹控制困难、优质储层钻遇率低、起下钻阻卡频繁等高风险井下故障,严重制约了安全高效施工。针对上述难题,研选无扶螺杆优化钻具组合,降低下部钻具组合的刚性和摩阻;同时,研制了可塑性变形粒子和刚性封堵材料的封堵剂复配配方,在提高密度的基础上,强化了油基钻井液对井壁的支撑性及封堵性,确保了水平段安全高效钻进。实现了自201井区页岩气水平井正常完钻,并且与前期完钻井相比,本轮施工节约钻井周期34.12%,优质储层钻遇率100%,为该区块安全高效作业提供了参考,为增储上产奠定了基础。     

钻井风险实时诊断技术概念设计

由于石油钻井工程的复杂性、不确定性及井下工作状态的隐蔽性和一些测量参数的滞后性,再加之决策者在压力下做出判断的不可靠性,经常导致不能及时发现钻井风险,甚至产生重大悲剧事件.而BP神经网络可以通过自学习、自适应获取信息之间的内在联系机制,有效解决了信息复杂性、不确定性和隐蔽性的问题,实现信息之间非线性映射,是一种很好的多参数智能融合方法.然而以前利用BP神经网络的钻井风险诊断方法的研究并不多见,且只考虑了风险发生时的一些地表采集的风险征兆参数,没有考虑引起钻井风险发生的原因.文章将风险发生的征兆参数和引起风险发生的工程力学参数结合起来运用到BP神经网络上,建立了融合钻井风险力学因素和钻井风险征兆参数的钻井风险诊断模型来实时诊断钻井风险.这样的钻井风险智能诊断方法更具有科学性,并且更便于钻井风险预测.