阿根廷圣豪尔赫湾油田复杂地层防塌钻井液技术

阿根廷圣豪尔赫湾油田二开钻遇地层以泥岩和凝灰岩为主,地层破碎且微裂缝发育,岩石中蒙脱石和石英含量高,水敏性强,在应用BIOCAT钻井液钻进二开井段时井塌频繁,井径扩大率超过100%,每年有2~4口井因井塌而报废。为此,优选防塌抑制性能强的SRIPE-inhibitor系列抑制剂代替BIOCAT抑制剂,并添加非渗透剂SMT3、弹性石墨和碳酸钙等封堵材料,形成了非渗透强抑制防塌钻井液。室内抑制性能评价结果表明,非渗透强抑制防塌钻井液比BIOCAT钻井液具有更强的防塌抑制性能,膨胀率降低10百分点以上,回收率提高60~70百分点,坍塌周期延长1倍。阿根廷圣豪尔赫湾油田24口井应用了非渗透强抑制防塌钻井液,与应用BIOCAT钻井液的邻井相比,井塌明显减少,二开井段井径扩大率由100%降至10%,钻井周期缩短15%,钻井成本降低10%。这表明,非渗透强抑制防塌钻井液可解决阿根廷圣豪尔赫湾油田二开井段井壁失稳的问题。      

漠河冻土模拟岩样三轴力学试验及强度多元回归分析

在冻土地层钻探过程中,不合理的作业方案可能引发井壁坍塌、井口沉降等一系列工程问题,而弄清深层冻土力学演化规律是施工设计的基础.为此,用漠河冻土重塑了不同深度冻土的模拟岩样,开展了不同围压、温度条件下的冻土三轴力学试验,分析了不同条件下的冻土应力–应变曲线特征.通过多元回归方法对冻土强度进行了统计分析,进一步构建了冻土强...     

特种孕镶块加强PDC钻头的研制与试验

为提高PDC钻头在研磨性硬地层中的机械钻速、延长钻头寿命,研制了特种孕镶块加强PDC钻头.该钻头以PDC切削齿为主切削元件,天然金刚石孕镶块为副切削元件,既具有常规PDC钻头破岩效率较高的特点,又具有孕镶金刚石钻头在研磨性硬地层寿命长的特点.在钻头开始工作时,主要为PDC切削齿"犁切"式破岩,当PDC切削齿磨损到一定程度后,天然金刚石开始磨削岩石,形成"犁沟",有助于 PDC切削齿吃入并切削岩石.该钻头在东北金山气田金古 1-1HF 水平井基底花岗岩硬地层进行了现场试验,平均机械钻速达到4.46 m/h,是同井同地层常规PDC钻头机械钻速的1.5倍,是2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头机械钻速的2倍以上,其使用寿命也达到2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头的2倍以上,取得了良好的现场应用效果.特种孕镶块加强PDC钻头的成功研制,为钻进强研磨性硬地层提供了一种新的高效破岩工具.      

纵波速度在碳酸盐岩地层压力评价中的方法探讨

准确解释地层压力是钻井工程的基础。碳酸盐岩纵波速度变化不明显,在异常高压地层仅存小幅波动。基于Biot理论,建立了由岩石骨架和孔隙流体两部分组成的纵波速度方程。研究表明,纵波速度的小幅波动由地层压力变化引起,可用孔隙流体对纵波速度的贡献部分表征。利用小波变换方法对纵波速度进行分解,提取高频系数及孔隙流体对纵波速度的贡献部分,识别异常高压地层和建立地层压力评价模型。利用该方法对川东北地区碳酸盐岩地层压力进行了评价,并与实测值进行对比,证实该方法是可行的。     

碳纤维复合材料原位增材制造设备与工艺

为了实现碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTC）高质高效原位增材制造,设计一种激光聚焦加热CFRTC原位增材制造平台,以单向连续碳纤维增强聚醚醚酮热塑性复合材料（T800 CF/PEEK UD）预浸带为原材料开展CFRTC成型工艺相关研究. 制备环形样件进行剪切强度测试表征,通过扫描电子显微镜观察样件的截面形貌,确立激光聚焦加热CF/PEEK的可行工艺参数窗口与较优工艺参数. 结果表明,CF/PEEK成型件强度受激光聚焦加热温度、成型速度影响较大,均表现出随激光聚焦加热温度与成型速度的增加,先增大后减小,当成型速度为30 mm/s和激光加热温度为450 ℃时,环形样件有较高的剪切强度,并且表现出较少的微观缺陷.     

异常高压地层的纵波速度响应特征分析

目前已经可以利用试验方法解释纵波速度在砂泥岩与碳酸盐岩异常高压地层的变化特征,但机理研究还处于探索阶段。基于Biot理论,建立了纵波速度方程,分析了纵波速度的主要组成;探讨了影响纵波速度变化的主要因素,解释了异常高压地层的纵波速度变化特征。研究结果表明,在异常高压地层,砂泥岩的骨架体积弹性模量大幅变小,基质型碳酸盐岩的骨架体积弹性模量几乎不变,裂缝性碳酸盐岩的骨架体积弹性模量小幅变小。研究表明,骨架体积弹性模量决定了砂泥岩与碳酸盐岩地层异常高压的纵波速度变化特征,可以根据骨架纵波速度分析饱和流体岩石的纵波速度变化趋势。      

基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法探讨

现有碳酸盐岩地层压力检测方法均存在不足,因此,为保证Y油田F地层碳酸盐岩地层的钻井安全,开展了碳酸盐岩地层压力的检测方法研究。基于薄板理论,考虑体积弹性模量的影响,结合碳酸盐岩特征,建立了构造挤压条件下的地层压力地质力学识别模型;通过分析F地层碳酸盐岩的地质构造、异常高压及测井响应特征分布规律,结合排除法研究了异常高压的成因机制;形成的碳酸盐岩地层压力检测方法在Y油田F层进行了实例应用。F层小断层发育,纵波速度在5 500 m/s左右;FU层和FL层的地层压力系数分别约为1.45和1.30;FU层岩石骨架变形量大于FL层,构造挤压是异常高压产生的主要成因机制。应用结果表明,该模型检测值与SFT实测值间的相对误差小于10%;地层压力随构造变形曲率、地层压力系数、弹性模量的增大而增大,随泊松比的增大而减小,且呈线性关系。研究认为,基于薄板理论的碳酸盐岩地层压力检测方法,能够比较准确地检测由构造挤压作用下的碳酸盐岩地层压力。      

YD油田复杂地层井身结构的优化与应用

YD油田钻井中存在地质环境复杂、多套压力体系并存及高压沥青层溢漏同存等问题,给钻井施工和井身结构优化设计带来困难.在实钻资料分析、确定必封点及重新认识Gachsaran地层孔隙压力的基础上,采用自下而上的设计方法,先后形成了适合YD油田复杂地层钻进的3套井身结构.针对部分Gachsaran盐水地层存在异常高压层的情况,从安全钻进角度考虑,设计了高压盐水层井身结构;对于正常压力Gachsaran盐水层,为提高机械钻速和降低钻井成本,形成了简化高效的常规井身结构;对于Kazhdumi高压沥青层,从安全钻井实现地质目的考虑,形成了延长 244.5 mm技术套管和专打专封2种井身结构.优化后的井身结构在YD油田20余口开发井中进行了应用,取得了良好的应用效果.YD油田井身结构的优化,不仅为该油田"二期工程"奠定了基础,也对国内外同类型的碳酸盐岩油藏开发具有借鉴意义.      

深水作业管柱横向振动特性计算

根据深水作业管柱的受力推导出横向自由振动平衡微分方程,用伽辽金法求解该方程,并求解深水管柱上端固定和下端自由时的自振周期.分析自振周期的变化规律,并与波浪周期对比,对设计施工提出有益建议.     

含寄生管和中心管的套管隔热效果影响因素研究

在冻土层钻井过程中,冻土容易受到钻井液影响而融化.针对该问题,提出使用含寄生管和中心管的套管对冻土层隔热,并应用含寄生管和中心管的套管的隔热效果试验系统分析了影响该套管隔热效果的因素.试验发现,含寄生管和中心管的套管其中间部分可以有效抑制径向传热和轴向传热,使外壁温度稳定在低值,但是两侧接箍部分隔热性能较差,提高了其外...