技术进步与水平钻井的回顾与展望

本文介绍了水平钻井近十年的发展状况及相关技术，如多侧钻井、连续油管钻井、再入钻井、小井眼钻井、欠平衡钻井、清洁钻井液技术和井下分离技术等对水平钻井技术的影响。     

深水钻进中采用低密谋钻井液的必备设备

欠平衡钻井技术在降低成本和提高油气藏产能上的显著效果促进了采用该技术所需的旋转控制头和其他设备的巨大进步。为了在深水浮式钻井平台上应用低密度钻井液技术和设备,巴西石油公司和其他几家作业和服务公司组成联合项目组,开发出了外隔水管旋转控制头、螺旋式多相分离器等设备,并在巴西海上Campos盆地深水油田浮式钻井平台上进行了低密度钻井液现场试验。     

元坝1井超深井钻井技术研究与应用

针对元坝1井超深井钻井技术难点,开展了空气钻井技术、复合钻井技术、深井钻井液技术、深井固井技术研究,并在元坝1井超漾井上进行了应用,实钻井深7170.71m,钻井周期279.17d,提前完成钻探任务,井身质量和固井质量优,取得了多项重要技术突破和区域钻探高指标.元坝1井的顺利完成,对于加快超深井钻井速度、提高质勘探成功率、推动超深井钻井技术的发展,将起到重要的指导和借鉴作用.     

海洋深水低密度流体钻井新设备

为了在海洋深水浮式钻井平台上应用低密度钻井液技术 ,巴西石油公司与其合作者共同开发出了可在钻进时将气体从钻柱注入以减小钻井液有效密度 ,并在低压下从隔水管安全返出的新设备。这些新设备包括外隔水管旋转控制头、螺旋式多相分离器、充氮薄膜装置、随钻测井装置、钢碗总成、轴承密封总成以及外隔水管旋转控制头系统软管。分别介绍了这些设备的工作原理及相关工作参数。最后对低密度钻井液技术未来的应用趋势做了预测     

深水多梯度钻井方法及仿真分析

油气勘探开发转向海洋尤其是深海已成为必然。与陆地和浅水相比,由于深水地层特殊的地质沉积条件,深水钻井面临地层压力和破裂压力之间钻井液安全密度窗口窄的问题,井筒压力很难保持在允许的压力窗口之间。为此,介绍了多梯度钻井技术的原理、采用低密度空心球随钻分离注入的实现方法以及其优点：①可以达到较高的空心球浓度（50%~60%）,钻井液密度降低明显;②钻井液返回海面后不必分离空心球,可重新循环;③隔水管内钻井液密度和钻杆内钻井液密度相当,不会产生U形管效应;④设备所占空间少,系统操作和控制相对简单。同时,编写了多梯度钻井的仿真程序,分析了空心球注入对压力变化影响效果。结果表明,采用空心球随钻分离注入技术能够实现对井筒压力的优化分配,使井底压力在较长的井段内介于地层压力和破裂压力之间,从而达到简化井身结构的效果。     

世界海洋钻井技术及装备现状

全球海洋油气资源丰富.海洋石油资源量约占全球石油资源总量的34%,探明率30%.当前国际能源供需矛盾突出,主要大国都加大了对海洋油气钻井的投入. 世界海洋钻井技术领域现状 由于计算机、PDC钻头、水平井等标志性技术的引入,传统的钻井技术不断发生着"革命性"的更新和突破,率先研发的水平井、大位移井、多分支井、欠平衡钻井和新型钻井液技术已成熟并广泛应用;深井、超深井、复杂地质环境下钻井技术的进步和日渐完善;21世纪初又相继出现包括膨胀管、套管钻井、钢粒钻井、超高速小型马达以及微泡钻井液和甲酸盐钻井液等一系列重要钻井新技术.     

调整井钻井完井技术的新发展

大庆油田老区纵向上多压力层系的存在给调整井的钻井完井带来了困难.针对其中的地层压力预测、薄层固井、钻井液、套管先期保护和特殊工艺井钻井等方面的主要难题开展了技术攻关.通过室内模拟实验研究和现场规模试验,逐步形成了调整井钻井地质技术、钻井液技术、固井技术、套管先期保护技术、特殊工艺井钻井技术等调整井钻井完井配套技术,系统地论述了这些技术的研究进展和现场应用效果.根据目前存在的问题和油田开发需要,提出了调整井钻井完井技术今后发展方向.     

钻井液密闭分离系统流程方案及装备配套

为解决开式钻井液循环分离系统不能满足在含硫地层实施欠平衡钻井作业要求而研制的钻井液密闭分离系统(密闭系统)是在含硫地层实施欠平衡钻井作业所必配的地面系统,也是在环境敏感地区进行欠平衡钻井或常规钻井避免环境伤害的重要装备。在对国外密闭系统配置方式和流程原理分析的基础上,提出了"两步分离"式密闭系统流程方案,即从井内返出的含有硫化氢的钻井液首先通过密闭分离装置将油、气以及大颗粒的岩屑清除,同时向密闭分离装置中注入除硫剂,以确保硫化氢清除干净;然后再将经分离后不含硫化氢的钻井液,排入常规固控系统以维护和调节钻井液性能,再由钻井泵泵入井内进行循环。并制订了井内返出钻井液中硫化氢含量突然升高时的处理措施;阐述了"两步分离"式流程方案所需的四相分离器、钻井液缓冲罐、真空除气器、密闭式带压取样装置、密闭式岩屑存储装置等配套装备的结构原理和研究现状,为国内钻井液密闭系统的研究和应用提供了技术思路。     

王58区块钻井技术研究与应用

王58区块地质构造复杂,钻井施工中存在着轨迹控制难度大、井壁稳定性差、易发生井漏等施工难题.为解决井身轨迹控制难题,应用了复合钻井技术.为了提高钻井液的防止压差卡钻、稳定井眼和抗盐膏层污染能力,选用了聚硅醇钻井液,同时对钻井液配方进行了优选.应用结果表明,优选出的聚硅醇钻井液配方满足了该区块的钻井施工要求;防压差卡钻技术、井壁稳定技术、抗盐膏层污染技术等的应用确保了该区块钻井施工的安全,减少了复杂情况的发生;采取承压钻井液技术,避免了井漏的发生,保证了长裸眼的顺利施工;表面活性剂提高了钻井液的稳定周期.     

振动筛筛网设计新方法

振动筛是钻井液固相控制的主要设备,而筛网则是振动筛的重要部件,通过筛网完成对钻井液固相的控制。由于现代钻井技术（如深井、超深井钻井技术、水平钻井技术、欠平衡钻井技术等）的发展,对钻井液的净化与固相控制提出了更高的要求。为了满足现代钻井的需要,有效地延长使用寿命,防止筛孔堵塞,提高国产振动筛的净化效率,文中介绍利用PRO／E软件和注塑模具计算注塑面积的方法计算设计振动筛多层筛网透筛率,为多层筛网的选择和设计提供了有力支持。     

环保型易脱稳钻井液技术

随着环保形势越来越严峻,海上油田对废弃钻井液的处理从开始的"限制排放"逐步演变为"零排放",导致废弃钻井液回收量急剧增多,严重影响海上油田开发的经济性。对此,室内对废弃钻井液的胶体稳定性进行了研究,从钻井液体系源头控制和末端处理相结合出发,构建了环保型易脱稳钻井液体系和生化处理技术,通过提高废弃钻井液固液分离效率,减少废弃钻井液的处理量,来解决目前"零排放"问题。     

环保型易脱稳钻井液技术

随着环保形势越来越严峻,海上油田对废弃钻井液的处理从开始的"限制排放"逐步演变为"零排放",导致废弃钻井液回收量急剧增多,严重影响海上油田开发的经济性。对此,室内对废弃钻井液的胶体稳定性进行了研究,从钻井液体系源头控制和末端处理相结合出发,构建了环保型易脱稳钻井液体系和生化处理技术,通过提高废弃钻井液固液分离效率,减少废弃钻井液的处理量,来解决目前"零排放"问题。      

钻井液气体分析检测技术研究

对近年来在钻井液脱气、气体分析及分析评价等方面的技术现状和最新成果进行了总结。脱气器是气体检测的重要环节，也是困扰定量化分析的瓶颈，半透膜脱气技术在一定程度上解决了现有脱气器脱气效率不稳定的问题。全烃检测正在从传统的FID（氢火焰离子鉴定器）法向红外方式转移，红外气体检测成为国外气体检测的新热点。组分分析在传统的分析方法下，正朝着快速化和现场化发展。油气评价方面，Pixler法、3H法、三角图版法是当前的主要油气评价方法， 如何利用人工智能帮助提高油气评价符合率也是关注的焦点。指出钻井液气体分析检测技术正朝着检测快速化、多样化、评价智能化和井下随钻方向发展。     

废弃钻井液固液分离—化学处理技术在长北气田的应用

为了解决废弃钻井液中有毒有害组分含量高导致的严重污染环境和损害人体健康等问题,从减少有毒有害组分和降低其含量出发,将初级固液分离、深度固液分离和化学处理技术结合,形成了废弃钻井液固液分离—化学处理技术。长北气田5口井的现场试验结果表明,试验井的废弃钻井液经过固液分离—化学处理后,钻井液污水、岩屑和泥饼浸出液的各项指标均满足相关排放标准,能够达标排放或循环利用,且处理成本低于常规的固化-净化法。研究结果表明,废弃钻井液固液分离—化学处理技术能够实现废弃钻井液的有效处理。      

临兴–神府井区废弃钻井液处理技术

为了解决临兴–神府井区废弃钻井液处理效率低、处理成本高等问题,开展了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术研究.在分析废弃钻井液特性以及处理难点的基础上,研发了无毒、廉价的复合高效固化剂和复合铝盐破胶剂,产生的破胶压滤液经处理后用于配制钻井液;结合减量处理设备,研究形成了废弃钻井液无害化处理与重复利用技术.现场试验表明,废...     

响应面优化深层废弃水基钻井液无害化处理工艺

针对大庆油田深层致密气废弃水基钻井液固液分离难、泥饼含水率高（＞80%）、存在二次污染的问题,开展了废弃水基钻井液无害化处理技术研究,在分析废弃水基钻井液特性与处理难点基础上,应用Box-Behnken中心组合实验和响应面分析法,通过考察破胶剂、助凝剂与絮凝剂的最佳配比对废弃钻井液固液分离效果的影响,创新建立了固液分离泥饼含水率与处理配方参数间的数学模型,研发出了以脱稳絮凝为核心的废弃水基钻井液无害化处理技术,形成了脱稳-絮凝-固液分离处理工艺。现场实验结果表明,废弃水基钻井液经该项技术处理后,泥饼含水率为47%,泥饼浸出液悬浮物含量为63 mg/L,泥饼浸出液中石油类、COD等9项主要污染指标符合GB 8978—1998《污水综合排放标准》、DB23/T 693—2000《黑龙江省废弃钻井液处理规范》相关要求,该技术成果解决了大庆油田深层水基钻井液破胶脱稳效果差等难题,具有较好的推广应用价值。      

坚持科学发展观，推进钻井液行业的持续发展

为什么要谈钻井液行业也要坚持科学发展观这个问题？因为钻井液是随着钻井工程的发展而发展起来的一个行业和一门技术，可以说二者是伴生的关系。没有钻井工程的要求，也就没有钻井液行业的产生。追溯钻井液行业的发展，其实质就是在钻井工程搭建的这个平台上，各个学科、各个行业交叉产生的一门技术。从行业自身的角度看，可能以说是钻井液为各个学科、各个行业搭建了这个交叉的平台。这从行业的分工与归属就可见一斑，中国把钻井液公司归属于钻井公司，而国外把钻井液公司独立运作，从其发展的历程看，很难说孰优孰劣。从钻井综合服务的角度看，中国的模式也许是更优的，可能是一个值得效仿的模式。通过回顾各学科在钻井液行业交叉发展的历史，对钻井液行业的科学发展提出了建议。     

胜利油田保护储层的水平井钻、完井液技术

胜利油田的水平井钻、完井液开发应用已经有20余年历史,形成多项具有胜利特色的保护油气层的钻、完井液技术.从低密度钻井液、全油基钻井液完井液、保护低渗储层钻井液完井液、非渗透钻井液完井液和特殊的分支井钻井液完井液技术等5个方面进行了阐述.研究发现,在水平井钻、完井液技术中,最重要的是要保持钻井液具有强润滑性能、携岩性和储层保护性.在特强水敏性地层,需要采用全油基钻、完井液体系;在将来的水平井钻、完井液技术中,要特别注意采用全过程欠平衡钻井结合使用低(无)伤害体系;在储层钻进中建议使用专门的储层钻开液,以最大程度保护储层;钻完井后,需要实施高效解堵技术,特别是无伤害解堵技术(免酸洗和自解堵技术).实施以上技术可以建立有效的储层-油气井通道,实现油气产量最大化.     

北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术

北部湾地区地质条件复杂,钻井难度大,结合北部湾地区钻探的实际情况,通过对影响水基钻井液重复利用因素的分析,对废弃钻井液的粒度分析和性能检测制定了一套成熟的固相控制技术。通过检测废弃钻井液中固相颗粒粒径分布,优化固控设备的搭配和参数配置(尤其是振动筛筛布选择),选择离心机分离能力、布局和台数等,从而提高固相控制效率,达到有效净化废弃钻井液的目的;制定了一套合适的废弃钻井液处理方式:先检测回收的废弃钻井液性能,然后通过固控设备来净化废弃钻井液,合理配制新浆量进行稀释处理废弃钻井液,使钻井液性能满足下一口井或井段的开钻要求,节省了材料成本、人工成本和运输成本。北部湾水基钻井液固相控制与重复利用技术在北部湾地区29口开发井进行了成功应用。      

基于赫—巴模型的微小井眼钻井连续油管内钻井液流阻计算分析

微小井眼连续油管(CT)钻井技术具有诸多优点,但微小井眼尺寸小,导致钻井液流动空间小、排量较小、返速较高、循环损失较大,限制了该技术的推广使用。为解决微小井眼CT钻井循环钻井液流阻过大的问题,基于赫—巴模型,结合微小井眼CT钻井的特点,计算了CT内钻井液流阻,探讨了CT内钻井液流阻与钻井液平均流速、CT长度或井深、CT内水眼直径、滚筒直径等参数的关系。研究结果表明:①滚筒上CT内流阻随钻井液流速增大而呈线性增加且增加幅度更大,使用小排量进行钻进能降低滚筒上的流阻;②滚筒上和井筒中CT内钻井液流阻均随CT的长度增加呈线性增加,而随着CT内水眼直径增加呈线性减小,钻深井时,可使用大管径进行钻进;③CT内钻井液流阻受滚筒直径的影响很小,但随钻井液的流速增大呈线性增加,因此当滚筒上缠绕的CT较长时,可使用多个滚筒进行缠绕,以降低滚筒上CT内钻井液流阻。结论认为,寻找控制和减小微小井眼钻井CT内钻井液流阻的方法和优选适合CT钻井的相关参数,有助于加快该技术的推广应用。