深水钻井浅层气气侵井喷流体仿真研究

以深水钻井钻遇浅层气发生气侵、水下井口井喷为研究对象,通过理论分析了不同水深、不同埋藏深度的浅层气发生气侵后钻井液液柱的压降,并考虑了温度、压力的影响,结合FLUENT流体仿真研究了浅层气从水下井口喷出的速度以及浅层气喷出井口后在海水中的质量分布特征。结果表明：浅层气气侵后钻井液液柱的压降会随着气侵程度的增加而增大,温度、压力会减小气侵后钻井液液柱的压降,但主要体现在浅层气埋藏较浅、气侵程度较低的情况下。不考虑温度、压力影响,计算得到的压降较大,导致调整钻井液密度可能过重,循环排气时存在压漏地层的风险;当浅层气气侵井眼后会形成“环状流动”的现象,并迅速占领井眼,到达水下井口时的速度达到最大;当埋藏压力相同的情况下,埋藏较浅的浅层气喷出时的速度更大,更为危险;随着埋藏压力的增大,浅层气喷出速度随之非线性增大,达到480 m/s左右的速度后,增长放缓;浅层气从水下井口喷出后,呈现出不同的发展阶段,到稳定阶段后会形成扩散状“气柱”,并不断向海水中扩散,可能形成水合物,也可能溢出海面。     

海上勘探开发一体化钻完井关键技术研究与实践

勘探开发一体化是缩短海上油气田建产周期、降低开发成本的有效手段,但海上油气田工程设施建造周期长、油气管网相对较少,对钻完井作业提出了更高要求.本文针对不同水深、不同类型和不同井口型式等探井转开发井特殊要求,建立了浅水探井井口再利用技术、一井多目标钻完井技术、简易移动式平台井口稳定性技术和深水探井转开发井井筒完整性评估技...     

脉冲射流与液动冲击协同作用的破岩工具设计及研究

在深井、超深井以及复杂地质状况条件下,常规钻井技术已经很难达到高效破岩要求。为了满足复杂地质状况条件对钻井速度的要求,开展了脉冲射流与液动冲击协同作用的破岩工具的设计,采用数值模拟以及实验研究相结合的手段优选工具冲击体质量为30kg,并对工具的破岩性能展开了实验研究,结果显示,相比常规钻具组合和单一液动冲击钻具组合,脉冲射流与液动冲击协同作用的破岩工具提速效果明显。设计的脉冲射流与液动冲击协同作用的破岩工具能够有效利用冲击能量破岩并及时通过脉冲射流清理井底岩屑、减小“压持效应”减少重复切削、提高破岩速度,对于深井、超深井以及复杂地层钻井提速具有一定的推广意义。     

钻头与岩石互作用下钻柱黏滑振动规律研究

黏滑振动会引起钻柱上产生高频波动的剪切应力，导致钻柱过早疲劳。为此，在考虑钻头与岩石互作用的情况下，耦合了钻头与岩石互作用模型与钻柱系统4自由度扭转振动模型，建立了考虑钻头与岩石互作用的钻柱系统扭转振动模型，并以现场实测数据对模型精度进行了验证；分析了井深、岩石类型对钻柱系统扭转振动特性的影响规律；据此提出了一些抑制深井/超深井黏滑振动的方法。研究结果表明：井越深越容易发生黏滑振动，且黏滑振动越强；岩石的可钻性越高，钻头在此类岩石中钻进时钻柱系统黏滑振动越弱；使用扭力冲击器等井下动力钻具可以有效地抑制黏滑振动，特别是在硬地层中钻进时，配合攻击性强的钻头可以有效抑制黏滑振动，提高机械钻速。     

基于扩容强度准则的硬脆性泥岩坍塌压力计算模型

在低围压下，硬脆性泥岩在应力状态达到峰值强度前易发生扩容，当应力状态超过扩容强度后，钻井液水化作用对岩石强度的削弱增快增大，引起井壁坍塌，需制定合理的钻井液密度保持井壁稳定性。采用实验研究和理论分析相结合的方法，对硬脆性泥岩组构特征、水理性质、变形规律、强度准则和预应力后的浸泡钻井液强度变化规律进行研究，推导了基于扩容强度准则的硬脆性泥岩的井壁坍塌压力计算模型和参数计算方法，并进行了实例分析。结果表明，钻井液密度高于以峰值强度为准则计算的坍塌压力，低于以扩容强度为准则的坍塌压力，导致井周地层进入扩容状态，井周地层产生应力诱导微裂隙，激发了钻井液水化作用是井壁坍塌的根源。以扩容强度为准则确定坍塌压力，制定钻井液密度更加合理。