四川非常规气田开发主要钻井技术及其应用效果

随着油气勘探开发难度不断加大,尤其是近年来非常规气田的开发,定向钻井成为钻井主流技术,如何有效控制钻井成本和保护环境并防止井下事故的发生成为作业者必须面对的问题。为此,自2010年以来,在荷兰皇家壳牌集团(中国)四川非常规气项目50余井次的钻井工作中,运用了旋转导向技术、新型钻井液配方、钻井液回收技术和固控配套技术,取得了快速、安全、环保的应用效果,其中DXXX井应用旋转导向钻井,实现完钻井深5 729 m,水平段长1 418 m,钻井周期105 d,同比螺杆钻水平井节约时间65 d,钻井工程创下了该区新纪录。尤其是针对不同地层特点,兼顾环保要求,成功研制和应用了新型钻井液配方、固控和钻屑处理技术,取得了较好的环保效果。结论认为,上述配套技术的应用对提高钻遇产层成功率、提高钻井速度、缩短钻井周期、控制钻井成本、获得更好的经济效益和社会效益,具有重要的保障作用。     

土库曼斯坦阿姆河右岸巨厚盐膏层钻井液技术研究与应用

土库曼斯坦阿姆河右岸盐膏层平均厚度达７５０ｍ,最厚达１１００ｍ,具有埋藏深、非均质、盐岩与石膏 互层等特点。部分构造存在高压盐水层并含硫化氢,压力系数最高达２．３０。要确保钻井工程的顺利实施,应针对性地从钻井液体系选择、处理剂优选和抗盐膏污染能力评价等方面开展研究。５６口井现场应用证明,研究的高密度（欠）饱和盐水钻井液性能优良,能够满足巨厚盐膏层安全钻井的要求,突破了过去长期困扰该地区钻井的技术“瓶颈”,为阿姆河右岸盐下气田１００％钻井成功率提供了重要的技术保障。     

空气钻井综合录井安全监控系统

空气钻井综合录井安全监控系统是以综合录井为监测手段的空气钻井井下燃爆监测与控制系统,其主要特点是充分利用综合录井技术和空气钻井安全监控软件实时监测井口返出烃类气体、氧气、一氧化碳及二氧化碳体积分数变化,及时判断井下是否发生燃爆,同时系统能够通过对环空温度及压力的预测分析,预报井下爆炸极限,为空气钻井安全施工提供依据。     

气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

回顾了井斜控制技术的发展过程,总结了气体钻井井斜失控的原因及危害,探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是:研究该工艺方式下钻具振动机理,研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器,解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。     

膨胀防砂筛管技术及应用

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,起源于美国,现已投入实践,收到了很好的效果,而在我国还处于理论探索阶段。它是一种适用于井下防砂的膨胀筛管技术,膨胀防砂筛管实质上是具有一系列串联的、互相交错的轴向割缝的管子,割缝的布置使管柱更易于膨胀。在钻井工业中,对防砂起到了很好的作用,并且可以提高油井的产量。介绍了膨胀防砂筛管的组成及膨胀机理、现场应用情况和所需研究的内容,最后对我国膨胀管技术的发展提出了一些建议。     

钻井液振动筛动态特性研究

随着现代设计方法的广泛运用，对振动筛进行动态特性分析，用动态设计取代静态设计已成为现代振动筛设计发展的必然趋势。振动筛是由多个零件组成的复杂组合结构，仅对个别零部件进行分析，无法全面反映振动筛整体的性能，特别是在动态分析中，各零部件之间结合部的接触参数对动态性能的解析计算精度影响很大。文章采用用户自定义矩阵单元来处理筛箱结合部位的接触问题，在商品化软件Pro/Mechanica、ANSYS平台上建立了筛箱的有限元模型，并对其进行动态特性分析，获得了筛箱低阶固有频率与模态振型，找出了筛箱在额定载荷作用下各部位的动态应力分布规律。分析表明，筛箱结构设计合理，且在设计工况下，动态强度满足要求，为该筛的改进设计及后续筛箱动态强度的试验研究提供了必要的依据。     

压井过程中井底压力的控制方法

随着窄安全密度窗口和高压油气藏井数的越来越多,井控风险日益突出,对现场常规压井技术提出了更高的要求。立压和套压是井控作业中两个重要的压力数据,随着井控技术的发展和随钻井底压力测量技术（PWD）的应用,套压作为重要的井控参数,作用越来越突出。为此,通过分析套压在常规压井中的应用,套压操作受到地层破裂压力、套管抗内压强度、井控装置的工作压力的限制,而井口节流阀的操作关系到及时准确地控制井底压力以及顺利实施压井作业。针对立压控制法和套压控制法在常规压井技术中的压力传递的延迟性, 指出应充分利用立压和套压变化趋势及特点,优化节流阀操作,改进常规压井技术操作,并提出了井底压力控制法的使用原则和操作步骤。最后,分析了压井过程中随钻压力测量技术（PWD）实时记录的井内钻井液当量密度,有助于工程师准确控制井口回压,实现井底压力基本恒定的控制,以便顺利完成压井作业。     

井控技术研究进展与展望

当前油气勘探开发正向超深层、非常规等领域大举进军,钻井井控面临特殊岩性地层压力预测精度低、多产层多压力系统复杂、主要产层安全密度窗口窄、老井井口油气泄漏等一系列安全挑战。为保障油气勘探开发安全稳步推进,在国内外井控技术调研和国际对标分析的基础上,对井控技术面临的挑战、井控技术研究进展以及发展方向进行了系统分析。研究结果表明：(1)碳酸盐储层地层压力预测/检测、早期溢流监测探索和控压钻井技术推广应用,一级井控技术持续发展;(2)形成了以“井控装备、非常规压井及安全密度窗口扩展”为主的二级井控技术,基本保障了多产层多压力系统井的安全作业;(3)提出了全过程带火作业井喷失控井救援新理念,形成了自主知识产权的酸性油气藏失控高产井救援技术;(4)研发出静磁随钻测距系统,救援井技术具备理论基础,具备生产应用的条件。结论认为,国内井控技术虽然已取得长足进步,但仍需在特殊油气藏地层压力预测理论、非常规压井工艺、救援井技术等方向开展持续攻关,以满足对超深层、非常规油气等领域的开发需要。     

气体钻井全井段环空流场改善方法

气体钻井以可压缩气基流体作为循环介质,环空流速沿井深分布不均,容易导致下部井段井眼净化不良、上部井段冲蚀严重等问题。因此,有必要对气体钻井全井段环空流场进行优化改善。借助现代计算流体力学,考虑钻具偏心、旋转、截面突变等复杂情况,建立了气体钻井的环空流体动力学数值分析模型,计算得到了任意井深处环空多相流动规律,并对其影响因素进行了分析,总结出了一套全井段环空流场改善方法,并采用有限体积法对该方法的可行性进行了数值评价。结果表明:井口加载回压配合井下气体分流技术能有效地限制上部井段环空流速,减少冲蚀,降低井底压力和地面注气压力,提高下部井段井眼净化能力和水力能量利用效率,实现改善全井段环空流场的目的。     

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四川石油管理局一直致力于深井天然气井的钻探与开发,在四川盆地面积约18×104km2的范围内探明一大批含气构造,同时形成了一套完整的深井气井钻井配套技术.近年来,先后在中国境内的塔里木、青海、长庆、辽河及国外的泰国、伊朗、哈萨克斯坦等油气区进行以钻井为主的工程技术服务,在实践中逐步完善了气井钻井技术.文章在分析四川碳酸盐岩储层地质特点和钻井难点的基础上,简要而全面地介绍了四川碳酸盐岩地层压力预测、深井钻井、深井测试、油气层保护、井控、井漏的处理等方面的天然气井钻井技术.