川西海相超深大斜度井井身结构优化及钻井配套技术

川西气田海相雷口坡组气藏埋藏超深、地质条件复杂,前期采用的四开井身结构难以满足钻井提速和经济高效开发的要求。通过分析工程地质特征,在保证雷口坡组专层专打的基础上,基于地层三压力剖面和井壁稳定性研究结果优化了必封点位置,设计了超深大斜度井三开井身结构。结合地层岩性特点,优化设计了井眼轨道,进行了高研磨性地层定向钻头和配套工具的优选,研制了复合盐强抑制聚磺防塌钻井液和强封堵高酸溶聚磺钻井液。超深大斜度井三开井身结构及钻井配套技术在PZ4-2D井进行了现场试验,解决了长裸眼复杂地层的井眼失稳问题,完钻井深6 573.77 m,钻井周期199.3 d,平均机械钻速3.53 m/h,提速40%以上。现场试验结果表明,三开井身结构设计科学、合理,钻井配套技术提速效果显著,可在川西气田海相气藏大斜度井钻井中推广应用。      

QL1井井底突发性岩爆动力学机理及动态演化过程

氮气钻井钻遇致密砂岩高压裂缝圈闭导致井底岩爆是四川盆地西部白马庙构造QL1井恶性井喷事故的根本诱因。利用研究井壁失稳的理论方法来进行井底岩爆的动力学机理分析,并借助Visual Basic语言和Matlab软件编程,进行了岩爆的动态演化模拟。研究认为,当井底逐渐接近高压裂缝圈闭的过程中,裂缝面周向应力和径向应力差值逐渐增大,主应力之间的差值所引起的剪应力增长使裂缝面产生压剪破坏及压剪-拉伸复合破坏,直至破坏区连通井筒,高压气体携带大量碎屑喷入井内,释放大量能量,产生井底岩爆。该研究成果系统解释了QL1井录井监测参数的异常变化,其研究结果不仅可为岩爆的防治提供理论基础,而且在石油工程领域为深部岩体动力学失稳研究提供了一个新的视角。     

井漏处理系统应用软件的开发

在综合应用多种理论技术和多学科交叉的基础上编制了一个井漏处理系统应用软件,该软件采用系统模拟分析技术,通过建立渗漏问题多相流议程的数值计算模型和裂缝在流体压力作用下张开延伸的PK与PKN模型,实现了渗漏和裂缝漏失的动态模拟计算,其功能包括钻井井漏设计,现场处理分析和完钻数据处理,具有效率高,精度好,适应性强等优点,并在中原油田得到了初步研究,该软件采用Power Builder语言开发,同时具备数据库管理和工程设计计算能力,结合模块化设计方法,菜单驱动和多文档案管理窗口技术,并将处理结果以文本文件,各类数据和图形等多种形式输出或打印,使用十分方便。     

调整井复杂地层压力预测的新方法

针对中原油田调整井钻井过程中存在井涌、井漏、井塌、卡钻甚至导致工程报废等复杂情况及事故问题 ,利用测井资料 ,通过室内实验、力学分析、油藏模拟、模式建立、软件编程、数据处理与结果预测 ,建立了沿井眼剖面连续预测调整井地层孔隙、坍塌和破裂三项压力的新方法 ,在 6口调整井的 19个开发层系及复杂井段中的现场试验效果很好 ,取得了良好的经济效益和社会效益 ,具有广泛的推广应用前景     

水平井钻井摩阻影响因素分析及减摩技术

摩阻问题是制约水平井发展的瓶颈。根据现场资料统计,并结合有限元计算,分析了钻柱的屈曲行为、轨迹控制及钻井液密度对水平井钻井过程中摩阻的影响。分析结果对钻机的能力评价及长水平井轨迹的优化设计及有效控制提供了强有力的分析和评价手段。设计了一种减摩降阻工具,该工具不仅可减少摩阻-扭矩,还能减少套管与接头磨损,防止压差卡钻,可提高机械钻速,特殊设计的导流槽还能提高井眼净化效率,为提高长水平段钻具延伸能力和解决脱压问题提供了有力的技术支撑。     

川西深井提高钻井速度配套技术

川西地区须家河组气藏埋藏深、岩性致密、研磨性强、可钻性极差。钻井面临的突出问题是机械钻速低、钻井周期长。针对须家河组气藏钻井难点,重点从井身结构、钻井工艺、破岩工具以及钻井液方面入手进行分析,提出了提高川西深井钻井速度的配套技术,即:优化井身结构,推广应用欠平衡钻井技术,在新型井身结构下应用“长寿命螺杆+高效钻头”和“涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”复合钻井技术及垂直钻井技术,优化钻井液性能等。2008—2009年,川西地区深井钻井应用该配套技术后,平均机械钻速较2006—2007年提高20％,钻井周期缩短30％。建议川西地区进一步推广应用该提速配套技术,并进行新技术、新工具的应用试验,以便进一步提高该地区的钻井速度。      

国内外涡轮钻具钻井技术及其发展趋势

介绍了涡轮钻具、减速器的特点,并对国内外研究现状进行了总结.通过分析国内外涡轮钻具钻井技术的发展趋势及应用前景,说明该技术是提高钻井速度的有效途径之一.     

永页1井区深层页岩气优快钻井关键技术

四川盆地东南部永川页岩气田永页1井区构造整体为NE向长轴向斜,内部断层发育,地质条件和页岩气储层特征更加复杂、储层埋藏更深。开发初期钻井机械钻速低、钻井周期长。为此开展了永页1井区深层页岩气优快钻井关键技术研究,形成了井身结构优化设计、三维水平井轨迹设计与控制、钻头与钻井工艺优选、低密度防塌润滑钻井液技术、页岩气特色固井工艺技术为核心的深层页岩气水平井优快钻井技术体系。在永页1井区推广应用,平均单井机械钻速提高了60%,平均钻井周期缩短16%,工程质量优良。为永页1井区产能建设的顺利完成提供了强有力的技术支撑,对深层页岩气规模开发提供了重要的借鉴作用。     

川西须家河组地层PDC钻头结构参数优化及选型

川西深层须家河组气藏主力储层埋藏深、地质条件复杂,尤其是其地层硬度高、可钻性差,致使钻头选型困难,机械钻速低。为提高须家河组地层机械钻速,针对地层岩性特征,利用ABAQUS软件建立了切削齿破岩有限元模型,结合钻头设计理论优化了PDC钻头结构参数,确定出了适合须家河组地层的钻头冠部轮廓、切削齿、刀翼数和保径特征等主要结构参数,提出了PDC钻头选型的关键特征。在此基础上,优选出了9个型号PDC钻头,形成了须家河组地层钻头系列化选型方案:须5段-须3段地层宜选用攻击性强同时具有较强抗研磨性和抗冲击性的PDC钻头,须2段地层宜选用高抗研磨性兼顾吃入能力和抗冲击性的混合布齿钻头。现场应用表明,42只优选钻头平均进尺增加27.57%,钻速提高40.19%,实现了须家河组地层钻井提速新突破。      

气体钻井全井段钻柱动力学研究

采用有限元法开展气体钻井全井段钻柱的非线性动力学运动过程模拟研究。建立了某井全井段塔式钻具的三维模型和钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的接触关系,分析了钻柱在动态钻进过程中的力学参数,得出气体钻井全井段钻柱的运动规律以及对钻柱寿命的影响。对气体钻井中钻柱力学、井斜控制等方面的深入研究具有指导意义。