机器学习在防漏堵漏中研究进展与展望

随着大数据和人工智能技术在油气勘探开发领域应用不断拓展,数字化、智能化防漏堵漏技术已成为必然发展趋势,基于机器学习的算法模型及配套软件是核心内容。通过系统归纳分析了人工神经网络、支持向量机、随机森林、案例推理等机器算法在井漏特征预测、井漏实时监测和应用决策模型的应用现状,对比了各类机器学习算法的输入参数、输出参数、测试准确率及应用效果。机器学习算法在漏失层位预测、井漏监测预警及防漏堵漏措施推荐等方面体现了良好的应用前景,相比人工统计分析,其时效性、准确性和规模化应用优势明显,但还无法科学预测计算漏失压力、孔缝尺寸等井漏特征关键参数以及优化施工工艺。国外油气公司数字化钻完井技术布局早,现已整合多种机器学习算法开发了防漏堵漏相关软件,并在现场取得了一定应用成效。中国井漏相关数据治理、机器学习算法开发及配套软件攻关研究起步较晚,尚未建立成熟可靠的防漏堵漏数字化平台和智能化专家系统。为加快中国防漏堵漏技术数字化、智能化转型发展,需重点开展3方面研究:(1)推进井漏相关的多维度数据整合,搭建包括地震、测井、录井、钻井、防漏堵漏室内评价、防漏堵漏现场施工等方面的数据湖,补齐数据短板;(2)加强机器学习算法模型的解释性研究,结合井漏相关机理,提升算法模型的科学性和准确性;(3)集成井漏数据湖和算法模块,分区域建立井漏智能预测预警及防漏堵漏辅助决策专家系统,制定精细的防漏堵漏作业标准,全面提高一次防漏堵漏成功率。     

塔里木油田防漏堵漏技术进展与发展建议

针对塔里木油田复杂地质条件下的井漏问题,结合地层特征分析了该油田的井漏类型,总结了该油田防漏堵漏技术发展历程及取得的技术成果。分析可知,塔里木油田漏失类型包括孔隙性漏失、裂缝性漏失和溶洞型漏失,但以裂缝性和缝洞型漏失为主。该油田的防漏堵漏技术发展经历了基础体系建立阶段和特色技术发展完善阶段,形成了油基钻井液防漏堵漏、高强度承压堵漏、高压盐水层防漏堵漏和缝洞型漏失堵漏等技术。通过分析梳理,明确了塔里木油田防漏堵漏技术现状和依然存在的漏失难题,确定了攻关方向,提出了加强地层预测、研发或引进新型堵漏技术、丰富工程技术手段和开发大数据堵漏软件等技术发展建议。      

川渝地区防漏堵漏智能辅助决策平台研究与应用

针对川渝地区井漏严重、井漏治理主要以经验为主、一次堵漏成功率低等问题,提出了采用大数据/人工智能技术,对漏失特征、裂缝性质进行大数据分析诊断,对正钻井漏失风险几率及漏失分布进行井漏预判,并智能推送防漏堵漏方案。为此,研发了基于大数据挖掘技术的防漏堵漏智能辅助决策平台。首先将大量已钻井漏失数据按聚类和关联规则算法进行自主聚类、关联、分析,同时根据挖掘出的规律对钻井漏失进行诊断,获取真实漏失关键参数,并对正钻井同一类井段的井漏倾向提出风险预测和预警,对堵漏施工提出针对性处理方案,从而提高防漏堵漏效果。使用防漏堵漏智能辅助决策平台对5口已完钻井和3口正钻井进行堵漏方案推送验证,其中推送方案与完钻井实际堵漏方案符合率60%,与正钻井实际堵漏方案符合率50%,表明推送的堵漏方案对实际堵漏方案制定具有一定的指导性。该软件在页岩气、高磨区块累计应用17井次,一次堵漏成功率达52.9%,未使用该软件时的一次堵漏成功率仅39.1%,取得了良好的应用效果。     

破碎性地层漏失力学机理及井漏诊断与处理思路

漏失机理复杂且漏失反复是破碎性地层漏失处理的主要难点,搞清漏失力学机理及漏失性质是其关键,但由于目前作业现场对此不够重视,导致堵漏成功率普遍较低.提出一套基于漏失力学机理分析的井漏诊断及处理技术思路,将漏失力学机理及漏层位置分析作为堵漏作业首要环节,依据常规测井及成像测井等资料分析漏层位置及井漏机理、建立作业区潜在漏层的纵向分布剖面,并基于该剖面进行钻井防漏工作,依据漏失力学机理及漏失性质制定针对性技术方案 以代表性井漏处理低效案例为例,分析指出漏失性质不明、堵漏方案缺乏针对生是导致该井漏失处理低效的根本原因.此外,漏失性质分析及配套堵漏作业规范研究急需加强,堵漏作业相关行业标准亟待出台.     

《江苏油田井漏分析及防漏堵漏技术研究》达国际先进水平

2007年8月13日，《江苏油田井漏分析及防漏堵漏技术研究》博士后科研课题在京通过专家技术鉴定，该项目整体技术达到国际先进水平。项目在建立江苏油田井漏井史资料库的基础上，研究了发生井漏的基本规律；自主研制了DL-1和DL-2两套能模拟井下漏失情况的人造岩心模型堵漏试验仪器，通过大量室内试验优选出适合于江苏油田主要漏失类型的防漏堵漏配方体系，制定了钻井防漏堵漏技术预案；采用新研制的PTF专用堵漏材料送入工具和配套的XFD井口密封装置，将堵漏材料定点送入和挤入漏失层；在江苏油田主要漏失区块沙埝油田和玉门、也门等区块成功进行了现场试验和推广应用30余井。该体系经现场应用表明，堵漏剂配方与漏失层适应性好，防漏堵漏效果突出。主要技术创新点：自行研制了DL-1和DL-2两套堵漏试验仪器，采用正向承压能力等5个参数综合评价堵漏浆的堵漏能力和优选堵漏配方；采用离心浇筑法制备大尺寸人造岩心，较好地用于堵漏材料评价和堵漏配方的优选；改进并完善了PTF专用送入工具和XFD井口密封器，可以将长纤维大颗粒堵漏材料直接定点送入并挤入严重漏失性地层，提高了堵漏材料的使用效率和堵漏的针对性。《江苏油田井漏分析及防漏堵漏技术研究》达国际先进水...     

昭通页岩气示范区井漏防治技术与实践

昭通页岩气示范区是我国页岩气勘探开发的重要有利区。受地面和地下条件的综合影响,作业区施工过程中存在着较为普遍的井漏情况,总体呈现了浅表层漏失、中深部直井段漏失和水平段漏失的“三段式”井漏特征。针对井漏风险预测难度大、高密度钻井液漏失严重等问题,浙江油田公司开展了孔隙压力和天然裂缝稳定性预测、水平段低密度钻井液防漏、可变形凝胶复合堵漏等技术措施的攻关。通过不同平台实钻情况的观察,验证了三维地质力学模型对于中深部裂缝性地层可能发生的井漏风险具有良好的预测能力。低密度防漏措施和可变形凝胶复合堵漏技术在YS112、YS131等多个井区进行了试验,通过合理降低钻井液密度、提升堵漏材料对微裂缝的可变形封堵能力,对水平段井漏起到了良好的预防和堵漏效果。结合昭通页岩气示范区地质条件特征,在井漏情况统计分析的基础上,对当前主要的井漏防治技术措施及相关工程实践进行了梳理和分析讨论,为示范区井漏防治技术的一体化发展提供了参考借鉴。     

昭通页岩气示范区井漏防治技术与实践

昭通页岩气示范区是我国页岩气勘探开发的重要有利区。受地面和地下条件的综合影响,作业区施工过程中存在着较为普遍的井漏情况,总体呈现了浅表层漏失、中深部直井段漏失和水平段漏失的“三段式”井漏特征。针对井漏风险预测难度大、高密度钻井液漏失严重等问题,浙江油田公司开展了孔隙压力和天然裂缝稳定性预测、水平段低密度钻井液防漏、可变形凝胶复合堵漏等技术措施的攻关。通过不同平台实钻情况的观察,验证了三维地质力学模型对于中深部裂缝性地层可能发生的井漏风险具有良好的预测能力。低密度防漏措施和可变形凝胶复合堵漏技术在YS112、YS131等多个井区进行了试验,通过合理降低钻井液密度、提升堵漏材料对微裂缝的可变形封堵能力,对水平段井漏起到了良好的预防和堵漏效果。结合昭通页岩气示范区地质条件特征,在井漏情况统计分析的基础上,对当前主要的井漏防治技术措施及相关工程实践进行了梳理和分析讨论,为示范区井漏防治技术的一体化发展提供了参考借鉴。      

元坝陆相裂缝性储层防漏堵漏技术研究

元坝陆相储层裂缝发育、井漏现象普遍存在,漏失性伤害已经成为元坝陆相储层损害的重要原因,裂缝的防漏堵漏是储层保护的关键所在。研究形成了防漏堵漏方案设计软件,从井漏裂缝宽度计算和防漏堵漏钻井液配方设计两个方面对现行的高酸溶防漏堵漏技术进行了研究和优化。现场试验表明,经软件设计的防漏堵漏配方具有防漏效果且堵漏成功率高,降低了裂缝性储层中的漏失性伤害。该项技术现场应用成果显著,对于类似的裂缝性储层保护也具有重要的借鉴意义,具有推广应用价值。     

吐哈探井防漏堵漏技术探讨

近年来,吐哈油田在台北洼陷鄯善弧形构造带侏罗系三间房组下部地层和火焰山构造带上部白垩系地层勘探钻井过程中,井漏频繁,不仅漏失了大量钻井液及堵漏材料,而且处理井漏损失了大量时间,极大地增加了钻井作业成本。文中分析了吐哈油田重点勘探构造上钻井过程中井漏发生的主要原因、井漏类型及相应的防漏堵漏技术等,从安全快速钻井、保护油气层方面,进行了探井防漏堵漏技术探讨。     

钻井防漏堵漏技术分析与建议

防漏堵漏所面临的最大问题就是地质情况的复杂性和不确定性,简单、方便、直观地实时监测漏失层,及时对地层压力、强度及漏失可能性做出评价和简单有效的应急措施成为解决问题的关键.随着勘探开发领域的扩展,井漏复杂程度增加,治理难度也在加大.为此,分析了现有的处理井漏技术,提出了现有的防漏堵漏技术还存在不少问题,无法完全满足防漏堵漏和保护储层的目的,还需要研发新的堵漏技术和设备以便应对越采越复杂的井漏事故,减少或消除由于井漏造成的复杂情况、时间的延误和重大经济损失.     

雷特承压堵漏技术在TP226x井的应用

雷特承压堵漏技术主要采用了惰性堵漏材料雷特超强堵漏剂,其性能稳定,施工简单,具有提升承压能力的效果。本文从地层资料分析、堵漏浆配方的确定及堵漏浆配制与注入、憋堵施工全过程,介绍了TP226x井的承压堵漏技术,通过采用惰性堵漏材料雷特超强堵漏剂,进行了三次打压憋堵试验,达到了固井和完井施工需要的目的。     

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题,具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强,难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展,利用"热-机械变形"基本原理,研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³）,借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法,实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能;测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能;开展了长裂缝封堵模拟实验,探讨了裂缝封堵机理。结果表明,热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃）,形状固定率和回复率大于99%;高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%,激活后抗压强度高,有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状,易进入裂缝,达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构,在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度,封堵效率高,采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝,实现温敏、自适应、高效封堵作用。     

热致形状记忆“智能”型堵漏剂的制备与特性实验

裂缝性漏失是钻井工程中的世界性难题，具有裂缝开度不明确、堵漏效率低等特点。传统的桥接堵漏材料对裂缝开度敏感性较强，难以实现有效的自适应架桥封堵。基于形状记忆智能材料学科新进展，利用"热-机械变形"基本原理，研制了不同粒径的热致形状记忆智能型堵漏剂（密度为1.16 g/cm³），借助傅里叶红外光谱仪、差示扫描量热仪和"折叠-展开"形状记忆测试方法，实验评价了其分子结构、玻璃化转变温度和形状记忆性能；测试了高温高压条件下颗粒膨胀及力学性能；开展了长裂缝封堵模拟实验，探讨了裂缝封堵机理。结果表明，热致形状记忆堵漏剂的玻璃化转变温度可依据漏层温度进行调控（72.86~102.35℃），形状固定率和回复率大于99%；高温高压条件下（120℃、20 MPa）颗粒D90增长率大于40%，激活后抗压强度高，有利于在裂缝中自适应架桥封堵。热致形状记忆堵漏剂激活前为片状，易进入裂缝，达到激活温度后膨胀至立方体块状的三维结构，在一定范围内可自适应匹配漏层裂缝宽度，封堵效率高，采用一套封堵工作液配方即可成功封堵3~5 mm不同开度共存裂缝，实现温敏、自适应、高效封堵作用。     

桥浆混水泥堵漏技术在迪那11井的应用

迪那11井位于库车坳陷东秋立塔克构造东倾末端1号构造带上，取心发现岩心顶部有2条相互平行长0．34mm，宽0．5－1．0mm的半张开垂直缝，表明库车山前构造的井漏，既有水平裂缝漏失，又有垂直裂缝漏失，影响了现场对漏失类型判断以及采取相应的措施，通过分析堵漏材料的作用机理，选出3种不同密度的钻井液进行桥浆混水泥堵漏技术，经迪那11井应用表明，对于天然裂缝，诱导裂缝，高渗透非胶结地层发生的井漏，采用桥浆混水泥的技术进行堵漏，能够有效地解决井漏问题，但是为了提高堵漏成功率，应尽量缩短配浆时间，减少堵漏剂在地面的相互作用，才能取得良好的堵漏效果，桥浆混水泥堵漏技术操作简单，成本低廉，效果明显，可随漏随堵，满足了迪那11井施工要求，为高密度钻井发生井漏提供了一种有效的堵漏方法。     

高分子材料的力学状态转变机理及在钻井液领域的应用展望

通过系统论述高分子材料在不同条件下的力学状态转变机理,并对其在钻井液封堵、防漏堵漏、固壁和降滤失领域的研究进展和应用进行了梳理,分析了其在钻井液领域应用中存在的问题,进一步展望了其在封堵、防漏堵漏、固壁和降滤失领域的应用前景。高分子材料作为封堵剂,可通过链纠缠、范德华力和氢键等作用,有效封堵地层微小孔隙;作为随钻防漏/堵漏剂,可通过机械互锁或化学键结合等作用黏连架桥,形成高强度胶结封堵层;作为固壁剂,可通过高分子链扩散、纠缠、静电和氢键等作用吸附聚集于井壁和微裂缝,维持井壁稳定;作为降滤失剂,可与黏土、聚合物协同作用,在井壁形成一层致密的高强度滤饼,降低钻井液滤失量。高分子材料在钻井液领域的研究将进一步促进钻井液处理剂技术的飞速发展。     

2004年国外钻井液技术的新进展(Ⅱ)

2004年,国外出现的钻井液新技术还包括防漏堵漏技术、井壁稳定技术和环境保护方面的技术.防漏堵漏技术有:Matador公司的采用油管摘脱技术与特殊的打水泥塞技术相结合的方式处理井漏失的新技术、BJ服务公司的采用交联水泥处理漏失、哈里伯顿的控制井漏的井眼压力安全壳、斯伦贝谢公司与CPI钻井队合作而开发出的用纤维水泥浆堵漏以及含防漏材料的预处理钻井液.介绍了各种新技术的特点、作用机理和现场应用情况.在井壁稳定技术中,介绍了澳大利亚的CSIRO石油公司开发的力学-热学-化学耦合的井眼稳定性模式、Solvang/Statoil公司提出的确保井眼清洁和井壁稳定的水基钻井液设计准则.环境保护技术回顾了钻屑排放问题解决的历程,介绍了符合OSPAR排放标准的海上钻屑粉碎技术;Statoil ASA公司开发出的水基钻井液的再利用也是北海地区环境保护和降低钻井成本工作的有效方法.     

海坨子地区防漏堵漏钻井液技术

海坨地区位于松辽盆地南部中央坳陷，该井区由于漏失严重．钻井施工困难，部分探井被迫中途完钻。对海坨井区漏失现状和发生井漏的原因进行了分析。通过室内试验研究出了适合该地区的防漏、堵漏钻井液工艺技术，并进行了现场应用，取得了良好的效果。现场应用表明，该桥接防漏堵漏钻井液技术可以很好地解决海坨地区井漏问题，既可在钻进过程中防止井漏，也可以在已发生漏失的井中进行有效堵漏；配制简单，施工方便，与井浆无明显的化学作用，对钻井液性能无破坏性影响，不污染油气层，对环境无毒、无污染，应用范围广．价格合理。     

复合堵漏中平衡区域及其在新型堵漏仪中的应用

复合堵漏剂进入漏层后,堵漏材料会在漏层中散布,各种堵漏材料在某区域所占比例基本平衡.针对此问题,提出了存在平衡区域的概念.研制了新型堵漏仪,该堵漏仪能充分模拟漏失地层和堵漏过程,实验后还可以剖开实验岩心观察堵漏材料在岩心中的分布滞留状况和平衡区域的位置,从而为堵漏配方做进一步调整提供依据.多次实验发现,当堵漏效果好时平衡区域向岩心入口端移动,效果不好时则向岩心出口端移动,甚至不能形成平衡区域.新型堵漏仪实验结果重复性好,所形成的配方可直接应用于现场堵漏作业.现场应用表明,该应用技术在防漏堵漏作业中取得了很好的效果.