充气控压钻井关键工程参数研究

充气控压钻井技术将充气欠平衡钻井和控压钻井技术结合,主要应用于窄密度窗口和对 储层保护要求较高的低孔、低渗地层。结合充气钻井工艺特征,考虑注气初期井筒中气体运移 规律,建立了环空井筒多相流瞬态模型,并将计算值与实验测量值进行对比,验证了该模型的 稳定性和精度。模拟了截面含气率随井深变化规律,以及排量、注气量和井口回压调整时井底 压力动态变化规律。结果表明：带压１～２ＭＰａ 钻进可以大幅改善近井口处两相流流型,有利于 安全高效作业;在井筒压力控制对应的工程参数中,调整井口回压的时效性最高,排量其次,注 气量最差。研究结果为充气控压钻井中作业参数选取提供了理论依据。     

雁翎潜山注气重力驱钻完井难点与对策

雁翎潜山雾迷山地层非均质性强,可钻性差,裂缝孔洞发育,承压能力低,并存在次生气顶,钻井过程中易出现井漏、溢流、卡钻等复杂情况,尾管小间隙固井易导致储层污染、水泥浆低返、环空气窜,给钻完井带来一系列技术难题。针对钻完井过程中的技术难点,提出了相应的技术对策:防漏为主、承压堵漏为辅,优选低密度钻井液配合控压钻井工艺,有效保证裂缝性地层安全钻进;优选个性化高效能钻头,提高机械钻速;优化设计井眼轨道,准确控制水平段位置;优选凝胶堵漏技术、低密度防窜漏水泥浆体系,有效克服固井过程中的水泥浆漏失及预防气窜;优选固井射孔及管外封隔器选择性分段完井方式,满足避水避气开采需求。文中提出的一系列技术对策,为雁翎油田注气驱钻完井提供了技术参考。     

华北油田油气井永久性封井挑战及对策

华北油田勘探历史久远且开发历程复杂,包含直井、定向井、大斜度井等多种井型,井筒完整性问题复杂,永久性封井难度大。为从封井设计源头保证废弃井永久性封井的安全,减少环保风险,以Y油田为例,对华北油田面临的永久性封井难点进行了分析。影响废弃井井筒完整性的关键因素是井屏障,结合Y油田实际情况,详细分析了其永久性封井面临的挑战,包括井筒完整性数据不全、固井质量不合格、已封井井屏障设置不合理、地下淡水层保护问题、地层完整性潜在风险、标准规范合理性问题及封井成本控制等。同时,结合国内外永久性封井经验给出相应技术对策和建议。分析结果为华北油田Y油田及类似油田的永久性封井设计、作业等提供参考。     

基于扭矩的安全钻进控制

扭矩是钻进过程中的一个重要参数,扭矩太小时破岩效率低而影响机械钻速,扭矩太大又可能会引发钻具事故,因此需要针对不同的钻具组合,探讨井口处钻柱及钻头扭矩计算方法。本文针对提供扭矩的顶驱或者电动钻机,阐述了钻柱井口扭矩值的计算。根据底部钻具组合中是否带螺杆钻具,提出了钻头处扭矩的计算方法。研究结果得出,在电机电压和负载电阻一定的条件下,井口钻柱的扭矩随其转速变化,一旦转速确定,则扭矩就确定。如果底部钻具组合中不带螺杆,则整个钻柱的扭矩值从井口到钻头向下逐渐递减;如果底部钻具组合中带有螺杆,则钻头扭矩就是此压力降下螺杆的输出扭矩值。螺杆的输出扭矩值与其负载压力降大小成正比,钻井液排量一定的情况下,一旦螺杆的负载压力降确定,其输出扭矩值确定。只要井口与钻头处扭矩差值不超过整个钻柱任意一处的抗扭强度,钻柱就不会发生因扭矩导致的事故。研究结果表明,本文提出的方法为科学选择顶驱或转盘转速及电机功率,合理匹配钻头和螺杆钻具等方面提供了理论指导。     

不灌浆条件下的最大安全起钻高度计算

起钻是钻井中必然出现的作业工况,起钻过程中随着钻具的起出会导致井筒中环空液面下降。基于井控安全考虑,必须及时灌浆增加井筒中静液柱压力平衡井底地层压力。针对不灌浆情况下的最大安全起钻高度,目前通常是遵照经验作法和管理规范执行,科学定量计算较少,因此进行了计算方法研究。本文在保证井底压力不变的基础上,先根据井底垂深、井底地层压力系数及井内钻井液密度计算环空液面最大允许的下降高度;根据井身结构和钻具参数,分"干起"和"湿起"两种工况,总结了不灌浆情况下的最大安全起钻高度计算方法,并以X井为例说明了该方法的应用。研究结果得出,其他条件相同的情况下,"湿起"比"干起"的最大安全起钻高度短,井控风险更大,需要较频繁地灌浆;随着钻杆钢级的增加,最大安全起钻高度减小,但是变化不大。本文提出的不灌浆起钻的最大安全起钻高度科学计算方法,可为安全起钻作业提供指导。