基于神经网络算法的井下裂缝诊断与堵漏技术

在钻井过程中，常常钻遇不同宽度的井下地层裂缝。钻遇裂缝时容易发生钻井液漏失现象，甚至发生钻井液失返现象，严重影响了安全、高效钻井。目前裂缝封堵的方法常存在封堵成功率不高、堵漏承压能力低的问题，其中一个重要的原因是对井下地层的裂缝宽度等特征认识不清。基于地层裂缝产生的岩石力学机理，确定影响裂缝宽度关键的6个力学和工程因素，并利用神经网络计算的非线性、大数据特点建立了井下地层裂缝宽度的分析模型，模型包含输入层、输出层和3个隐藏层。通过该模型诊断井下裂缝宽度，提高了计算精度，平均误差仅为2.09%，最大误差为5.88%，解决钻井现场仅凭经验判断裂缝误差较大和依靠成像测井成本较高的问题。同时根据神经网络模型诊断得到的裂缝宽度优化堵漏材料的粒径配比，提高了裂缝内的架桥封堵强度和架桥的稳定性，封堵层的承压能力达到12.8 MPa，反向承压能力达到4.5 MPa。现场堵漏试验最高憋压10 MPa，经过封堵作业后大排量循环不漏，达到了裂缝性地层高效堵漏的目的，堵漏一次成功。      

利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法

准确获取深部地层地应力的方向和大小,对于井眼轨道设计、井壁稳定、压裂增产等具有重要意义。重点研究了利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力的方法,提出结合测井资料分析采用数值模拟方法反演最大水平主应力大小的方法。研究表明:利用井眼坍塌信息求取最大水平主应力大小的数值模拟方法可行,能够真实反映深部地层的应力环境、地层岩石的力学特性,比较准确地确定最大水平主应力的大小,且方法简单易行。      

顺北5-8井志留系破裂性地层提高承压能力技术

新疆顺北区块古生界志留系地层由于地质构造运动强烈,断裂带附近缝网发育,且深层存在高压盐水层,钻井液安全密度窗口窄,井漏严重且高发。针对志留系防漏堵漏技术难点,深入分析了志留系破裂性地层漏失特性,通过地质、测井、岩屑等资料分析漏层岩性及孔渗特征,根据实钻数据、测井和水力学等方法分析漏层通道的大小和连通情况,对地层承压能力影响因素进行了细致分析,针对主要裂缝地层开发了抗高温致密承压堵漏配方,并根据不同的漏失类型制定了"随钻封堵、逐步强化、分段承压、稳步推进"的防漏堵漏技术思路,在顺北5-8井进行防漏堵漏作业13次,均获成功,有效提高了地层承压能力,井漏复杂处理时间同比大幅度减少60%。      

裂缝性地层钻井液漏失动力学模型研究进展

为了有效预防和控制裂缝性地层中可能发生的井漏,需要明确钻井液漏失原因,了解钻井液漏失特征及规律,准确预测原地裂缝宽度。借鉴油藏数值模拟和试井的研究思路,通过建立钻井液漏失动力学模型,可以分析井漏的影响因素,反演裂缝宽度,诊断漏失类型,揭示漏失的特征及规律,为防漏堵漏技术研究提供新思路。综述了钻井液漏失动力学模型的研究进展,详细分析了一维径向漏失模型、一维线性漏失模型及二维平面漏失模型的优缺点,阐述了钻井液漏失模型的应用情况,指出耦合井筒压力系统的漏失模型、裂缝网络漏失模型及缝洞型地层漏失模型是今后的主要发展趋势。      

抗高温井下交联固结堵漏技术在塔河油田的应用

塔河油田奥陶系碳酸盐岩缝洞地层埋深超过6 000 m,地层温度可达130℃;由于地层压力亏空严重,建立循环的漏失压差超过10 MPa;缝洞漏层还存在连通性好、地层水矿化度高的特点。针对漏层高温、高压差、高矿化度的特点,提出采用井下交联固结堵漏技术解决深井缝洞的漏失难题。通过室内评价表明,井下交联凝胶材料SF-1在地层高温、高Ca2+环境中可发生交联反应并迅速增稠,黏度在10 000 m Pa s以上,滞留性强,且抗温达130℃。后续注入的化学固结堵漏材料HDL-1可与滞留在通道中的SF-1进一步反应,凝固形成封堵强度在15 MPa以上的致密封堵塞。该技术在塔河油田TH12179CH井奥陶系漏层一次堵漏成功,为深井缝洞性恶性漏失提供了一种有效的堵漏方法。     

海洋天然气水合物地层钻井液优化实验研究

海洋天然气水合物（以下简称水合物）地层钻井过程中，钻井液侵入地层有可能造成水合物分解，进而引发井壁失稳等问题。为了破解上述难题，实验研究了甲烷水合物在不同分解方式下的分解规律，引入Peng-Robinson方程计算实验过程中甲烷气体摩尔数的变化，优化了钻井液抑制水合物分解评价实验方法，并利用该方法实验分析了动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂对水合物分解特性的影响规律，进一步优化出适用于水合物地层使用的水基钻井液。研究结果表明：①注冷溶液不卸压的方式是钻井液抑制水合物分解最佳的评价实验方法；②水合物动力学抑制剂DY-1和改性卵磷脂均可通过吸附在水合物表面阻缓传热传质来延缓水合物分解，可作为钻井液水合物分解抑制剂；③优化出的钻井液体系具有良好的低温流变性和抑制水合物生成及分解性能，同时具有良好的页岩抑制性和润滑性等，可以满足海洋水合物地层钻井液技术的基本要求。结论认为，该研究成果可以为我国水合物开发提供钻井液技术支撑。     

塔河油田顺西2井二叠系火成岩裂缝性地层堵漏技术

顺西2井是位于塔里木盆地顺托果勒区块南部断背斜构造的一口重点超深探井。顺西2井三开钻遇的二叠系火成岩厚度达316 m,纵向裂缝发育,地层破碎,钻进时多次发生井漏,先后使用桥接、低密度水泥浆等堵漏11次,堵漏效果不佳,重复漏失严重。针对该井建立了井壁纵向裂缝力学模型,通过定量分析得出,该井段封堵成功的关键在于在裂缝内形成致密坚硬的封堵墙,分隔井筒和裂缝内的流体压力。因此采用了高强度桥接颗粒、可变形桥接颗粒、高强度纤维材料,优化了粒径搭配,提高了堵漏材料在裂缝内的架桥效果;同时通过加入化学交联固结材料HDL-1,将憋挤嵌入裂缝的架桥材料胶结成为高强度的致密封堵墙,并将火成岩裂缝带的破碎岩体紧密胶结,防止发生剥落掉块导致的裂缝通道重新裸露问题,从而提高了裂缝带的承压能力和抗反吐能力。该井采用高强度交联成膜堵漏技术进行堵漏和承压作业后,地层的承压能力得到了提高,裸眼承压能力当量密度由不足1.15 g/cm3提高到了固井要求的1.55g/cm3,达到了井筒强化的目的。     

高强度耐高温化学固结堵漏剂HDL1的研制及应用

为有效封堵裂缝性漏失层,避免由颗粒材料粒径级配误差造成的堵漏效果差的问题,研制了高强度耐高温化学固结堵漏剂。针对常用固结类堵漏材料耐温性差、密度不易调整的缺点,从滞留能力、固结时间、强度、密度等方面入手,通过优选正电黏结剂、化学凝固剂、流变性调控剂、引发剂和密度调节剂,并确定合理的比例关系,研制出化学固结堵漏剂HDL-1。用HDL-1配制的化学固结堵漏浆具有稠化时间可调（4~12 h）、密度可调（1.3~1.9 g/cm3）、承压能力较强（48 h强度可达17 MPa以上）的特点。该化学固结堵漏剂在SX2井的二叠系火成岩裂缝性漏失层进行了试验应用,应用后地层承压能力提高8.2 MPa,满足了正常钻井施工的需求。现场试验表明,HDL-1可有效封堵裂缝性漏失层,确保易漏地层安全钻进。      

明1井交联成膜与化学固结承压堵漏技术

明1井二开1 894.00~2 514.00 m井段钻进过程中漏失频发,且地层承压能力低,为保证二开后续井段钻井安全,需要对该井上部井段进行承压堵漏作业,以提高其承压能力。在分析漏失情况和钻遇地层岩性的基础上,确定了易漏失层位。根据易漏失层位的岩性并借鉴前期堵漏经验,确定采用交联成膜与化学固结承压堵漏技术进行承压堵漏作业,即首先利用交联成膜堵漏浆初步提高地层的承压能力,再利用化学固结堵漏浆进一步提高地层的承压能力,以满足高压油气层安全钻进要求。明1井上部井段进行交联成膜与化学固结承压堵漏后,2 021.58 m以浅井段地层的承压能力提高到1.70 kg/L以上,2 021.58 m以深井段地层的承压能力高于1.60 kg/L,达到了承压要求,二开井段后续钻井过程中,承压堵漏井段未再发生漏失。实践表明,交联成膜与化学固结承压堵漏技术可大幅度提高易漏失地层的承压能力,为同类地层承压堵漏提供技术借鉴。