深水钻井多压力系统条件下的井筒温度场研究

为了研究深水钻井中多压力系统对井筒温度与钻井液热物性参数的影响,建立了多压力系统位于中部裸眼地层以及井底往上连续地层时的传热与传质物理模型,并推导了循环过程中井筒瞬态传热与传质数学模型,利用模型对井筒温度以及钻井液热物性参数的敏感性进行分析.研究结果表明:多压力系统分别位于中部地层和井底往上连续地层时,前者主要影响其上...     

易漏地层的漏失压力分析

漏失压力是地层产生漏失现象和分析井漏事故的重要参数,深入研究漏失压力对安全钻井具有重要的意义。通过分析漏失地层的特点,将漏失现象划分为自然漏失和压裂漏失,并定义和阐述了极小漏失压力概念。以此为基础,分析了易漏地层的漏失机理,以及漏失压力和孔隙压力、破裂压力之间的关系。研究发现,当前破裂压力的预测方法基本上是建立在井壁不可渗滤假设和Terzaghi有效应力模型的基础上,这些模型建立的基本条件与易漏失地层的特点不符,其计算结果必然与实际情况存在偏差;其次,易漏地层漏失类型主要是自然漏失现象。因此,钻井工程设计中需要建立适合漏失地层的漏失压力曲线而非破裂压力曲线,并把自然漏失作为主要的预防对象。     

精细控压钻井技术在喷漏同存复杂井中的应用

碳酸盐岩裂缝性储层在钻井过程中极易发生喷漏同存的复杂情况,不仅制约了钻井速度,而且井控风险也极大,处理并重建井内压力平衡的技术手段有限。为此,引入精细控压钻井技术在四川盆地GS19井的窄密度窗口超高压二叠系栖霞组进行了成功应用:①调节环空回压来保持井底液柱压力始终处于微过平衡状态,循环罐液面保持微降状态,以保证气层中的天然气不会大量地侵入井筒;②进口钻井液密度控制在2.35 g/cm~3左右,控制环空回压在2~5 MPa,井底压力当量循环密度控制在2.46~2.52 g/cm~3;③控压钻井过程中井口压力超过或预计将超过7 MPa时,应关半封闸板,通过井队节流管汇至控压专用节流管汇,再进入气液分离器进行循环排气;④起下钻时控制回压在5 MPa以内,起钻灌浆量应大于理论灌浆量,下钻返浆量应小于理论返浆量。采用该技术依次钻过二叠系栖霞组、梁山组和下志留统龙马溪组,进尺216.60 m,对喷漏同存复杂情况进行了一次有益的尝试,对今后类似复杂情况的处理具有借鉴和指导作用。     

复杂油气溢漏早期识别与安全控制研究进展

随着油气钻探逐渐向深层超深层发展,将面临更高的温度和压力条件,更复杂的地层压力体系,易引发溢流和漏失等井下复杂情况,甚至是井喷事故,导致严重后果。为此,及早发现溢漏复杂情况并及时进行井筒压力安全控制则显得非常重要。针对现场溢漏等复杂环境,通过理论分析、数值模拟及定量表征等方法,从井筒压力演变机理、参数表征方法、未知参数估计以及井下复杂诊断方法等方面开展研究,形成了溢漏早期自动识别、井筒压力闭环高效控制方法,得到了基于机理与数据复合驱动井下复杂诊断方法,研发了溢流漏失随钻实时识别和监测方法与系统。研究成果在塔里木碳酸盐地层、库车山前、新疆南缘等地的现场试验结果表明,溢流漏失发现时间较传统录井警报大幅提前,最大程度降低了作业风险,平均复杂处理时间降低66%,丰富了井筒安全监控技术内涵,将推动我国井下溢漏风险技术由定性分析走向定量计算。     

D1-1HF井溢漏同存安全钻完井新技术应用

针对D1-1HF井存在的密度窗口窄、气藏埋深浅、井控风险高及固井质量难以保证等问题,通过控制钻井液密度、使用旋转防喷器、采用控压钻井等技术,钻至完钻井深;完钻后,使用有机凝胶配制的"气滞塞"延缓气体上窜,结合分段循环排气,争取足够的井口作业安全时间、保证油层套管安全下入;应用泡沫水泥浆体系、正注反挤固井技术,相对压稳气...     

浅气层井喷事故发生规律研究

近几年．“两浅”井（浅气层和浅井）的井控问题越发突出，2007年国内各油田就发生了2口浅气层井的井喷事故。所以．浅气层井井喷事故已成为钻井施工中应当重点解决的问题。许多人认为浅气层井浅．最多几百米深．地层压力低，不会惹麻烦。而实际上．井越浅．平衡地层压力的钻井液柱压力也越小，一旦失去平衡．浅层的油气上窜速度很快，     

恶性井漏与气层并存的清水强钻技术

针对门西２井上有气层，下遇有进无出恶性井漏且多次堵漏无效的难题，通过优选技术方案，采用了井筒上部用原井浆，井底用清水强钻过漏层下套管封隔的新技术。分析了采用该技术面临的问题，并提出了详细的施工程序。     

不同压力下气层岩样m、n值变化的实验研究

胶结指数m和饱和度指数n变化规律的研究一直是岩石物理学家和测井解释分析家关注的问题。压力是影响m、n的重要因素,但迄今为止,仍未取得可使多数人接受的一般性结论。实验开展了低孔隙度低渗透率气层岩样在不同压力条件下的电阻率测量,在考虑孔隙度随压力变化的基础上建立了m、n参数随压力变化的关系,得出结论:某些地区的气层岩样在压力增大时即使考虑孔隙度变化,m值增大,n值减小。     

上覆压力对低渗气层物性及供气能力的影响

为了弄清孔、渗变化特征及对储层供气能力的影响,采用静态实验方法(CMS300覆压孔渗测试仪)测试分析了常压和上覆压力50MPa下的岩心孔隙度、渗透率的差异,并采用仿真动态物理模拟实验,模拟气藏定容衰竭开采,对比研究上覆压力为30MPa、50MPa时"近井低渗"和"近井高渗"两种模型的产量、采出程度的差异.研究结果表明:上覆压力对岩心的孔隙度影响较小,对渗透率特别是常压下空气渗透率小于1mD的岩心影响较大,50MPa时的渗透率只有常压的1/10甚至更小,且常压渗透率越低,差异越大.因此,在低渗气藏储层物性评价中,需要考虑原始地层条件下的有效渗透率;同时由于上覆压力增加使储层渗透率降低,导致了储层供气能力和采出程度也受影响,特别是近井渗透率较低的气井,产量和采出程度受影响较大,在制定开发技术对策时需要考虑该因素.     

涠洲W油田多压力系统储层定向井钻井液优化技术

涠洲W油田储层段存在多压力系统,导致常规PLUS/KC1钻井液因流变稳定性较差而老化后增黏变稠、封堵材料单一使钻井压差超过26 MPa时发生井漏、暂堵剂粒径分布不合适使储层保护效果欠佳等问题.在常规PLUS/KCL钻井液配方基础上,通过优化处理剂加量提高体系流变稳定性,优选封堵剂及复配组合提高封堵能力,同时优化暂堵剂粒...     

王古1井防漏防溢充气钻井液技术

王古1井地层压力系数低,上部地层活跃.使用充气钻井液,充气量过大,井底当量密度会较低,油气容易溢出(或涌出)井口;充气量过小,井底当量密度会较大,又会发生漏失,因此合理地控制气液比是本井防漏防溢的关键;井漏的发生必然会使钻井液进入储层,污染油层,因此保护油气层,钻井液体系的选择是关键;另外,井下高温不仅影响钻井液性能,特别是无固相盐水钻井液的性能,也给钻具防腐带来难度.针对这种情况,采用无固相盐水充(氮)气钻井液新技术较好地解决了该井在钻井过程中的既溢又漏的复杂问题,为解决低压钻井井漏及油层保护问题提供了经验与方法.介绍了该井充(氮)气钻井液的施工工艺技术.     

巴什二井钻井液堵漏技术

巴什二井是位于塔里木油田山前构造的一口探井,完钻井深3587m。巴什二井下第三系上部地层的复合膏盐层易发生蠕变,缩经,坍塌和软泥岩膨胀,下部地层的砂砾岩和白恶系地层的细砂岩,易发生渗透性漏失,针对漏失性质,采用了不同的堵漏方法,即：对漏速小于5m^3/h的井漏采用随钻堵漏;钻遇砂砾岩、砂酸盐岩地层发生漏速较大的井漏时,采取静止堵漏法;当随钻堵漏和静止堵漏失败后,说明地层存在裂缝,溶洞或压差过大,采用桥接堵漏法,采取的防漏措施有,当确定同裸眼井段内存在若干套压力系数时,要提前下套管封住上部高压地层,再降低钻井液密度钻开下部低压地层,专层专打;钻进易漏地层时,简化钻具结构,用小排量钻过漏层,再恢复正常钻进;下钻时分段循环钻井液,减小环空流动阻力;严禁在漏层附近开泵或划眼。巴什二井采用这套堵漏方法和堵漏措施后,顺利钻穿复杂地层,完钻施工顺利。     

深井超深井钻井堵漏材料高温老化性能评价

深井超深井钻进裂缝性油气层极易发生频繁的钻井液漏失,造成严重储层损害和重大经济损失。储层段钻进过程中经常发生重复性漏失,意味着仅用酸溶率、粒度分布等常规堵漏材料评价指标已不能满足钻井液漏失控制工程需要。笔者以塔里木盆地克深气田钻井常用的核桃壳、毫米级碳酸钙为研究对象,开展了堵漏材料高温老化评价实验。实验评价结果表明,在180℃的柴油中老化24 h后,核桃壳的颜色由黄色变成黑色,质量损失率为25.16 % ,摩擦系数下降28.24 % ,抗压强度下降21.21 % ;毫米级碳酸钙的颜色由白色变成淡黄色,质量损失率为2.47 % ,摩擦系数下降1.33 % ,抗压强度基本不变;由高温老化后的核桃壳和毫米级碳酸钙所形成的封堵层,其承压能力下降了48.84 % 。分析指出,堵漏材料高温老化失效是深井超深井裂缝封堵层结构破坏并在储层段发生重复性漏失的一个重要因素。     

新型随钻堵漏钻井液体系的研制

针对平方王油田钻井过程中钻井液漏失的难题,研制了一种新型多功能随钻堵漏钻井液体系。介绍了新型随钻堵漏钻井液体系的配方优选,探讨了该体系的最佳流变性能、防塌抑制性和悬浮稳定性,研究了该体系的承压能力和封堵能力。实验结果表明,该体系具有较强的抗温抗污染能力,悬浮稳定性好,密度调节范围广,封堵填充加固能力强,具有常规钻井液及随钻堵漏钻井液的性能特点,易操作、可调整。     

气侵期间环空气液两相流模拟研究

钻井过程中地层气体一旦侵入井眼,环空中会形成气液两相流,如果控制不及时或不当,极有可能产生井喷。为研究气侵期间环空中气液两相流的流动规律,以及时控制气侵及防止井喷的发生,以空气—钻井液为介质,分析了垂直井眼环空中气液两相流流型,建立了环空流场的物理流动模型,采用标准k-ε模型对紊流场进行模拟计算,在模拟条件下,得出了气侵发生前后环空气液两相流的流动规律与气侵期间井眼流体实际流动情况相符,并给出了气侵发生后,流体流型转变、气体运移速度及气体在环空空间上的分布规律。计算结果对井控计算机模拟研究具有一定的指导意义。     

一种新型高渗透层钻井堵漏剂

钻井过程中遇到低压或压力衰竭的高渗透地层,经常会发生严重的井漏,通常使用堵漏剂和注水泥塞来防止井漏。文中主要介绍了一种针对高渗透层或断裂层的钻井堵漏剂。该堵漏剂由粒状高炉矿渣、合成水分散纤维、浓缩硅粉微粒和工业分散剂、缓凝剂混合而成,可以在渗漏地层形成高强度非渗透性网状体系进行堵漏,特别是体系中的胶结组分（粒状高炉矿渣和硅粉混合而成）遇到Ca（OH）2时具有强的活性。对密度为1.4～1.6g·cm^-3（60℃）的钻井液进行了不同缝宽的封堵效率实验与流变性实验,结果表明：该堵漏剂在高渗透层能快速高效堵漏。钻屑污染实验也表明：该堵漏剂和不同钻井液体系具有良好的配伍性。     

高温地层钻井堵漏材料特性实验

深井高温地层堵漏技术对堵漏材料的抗/耐温能力、抗压强度和沉降稳定性等提出了更高要求。针对高温地层钻井堵漏技术难题,基于220℃高温老化质量损失率、粒度降级率、抗压破碎率、抗压弹性变形率、摩擦系数变化率、纤维断裂强度保持率等技术指标,借助扫描电镜观察堵漏材料高温老化前后微观结构变化,评价了常用的有机植物类、有机聚合物类和无机矿物类堵漏材料的基本抗温能力,揭示了高温老化性能下降机理。利用自制的高温高压裂缝封堵模拟实验装置,探讨了高温封堵层失稳破坏机制。实验优选出抗220℃高温的微细填充颗粒、弹性变形颗粒和片状填塞颗粒等3种堵漏材料;基于耐热高分子和无机矿物材料,自制了抗高温高强度低密度的刚性架桥颗粒、抗高温高强度纤维类两种新型堵漏材料。基于强力链网络结构的致密承压封堵基本原理,通过不同类型抗高温堵漏材料的复合协同作用,优化得到了针对不同裂缝开度的抗高温致密承压封堵工作液配方,其承压能力≥ 10 MPa,沉降稳定性好,酸溶率高,可用于解决高温地层或储层钻井堵漏技术难题。     

高压气井钻进过程中控制回压值研究

对于高压气井特别是含硫气井安全钻井的控制回压值确定,目前还没有明确结论。文中以漂移流动理论为基础,建立了高压气井带回压井筒气液两相流动计算模型,并结合算例采用数值方法分析了不同井口回压对气体膨胀抑制效果及井底压力的影响。在综合考虑抑制气体膨胀、控制井底压力降低幅度、井控装备工作安全和不同回压下井控人员心理压力等因素的前提下,给出了保持高压气井钻井安全宜施加2～5 MPa井口回压的建议。