连续油管钻水平井井眼清洗规律研究

利用连续油管技术钻小井眼水平井,具有作业效率高,钻井成本低等优势。但是,连续油管不能旋转、排量有限,产生的岩屑不能及时返排出井底。为了解决连续管钻水平井的岩屑返排问题,利用Fluent软件对岩屑返排的流场进行模拟,研究小井眼水平井段的返屑规律,获得不同条件下,同一截面的岩屑堆积参数,对现场的施工有一定的指导作用     

钻柱旋转对大位移井井眼净化影响规律的研究

为了研究钻柱旋转对井眼净化效果的影响规律,选择215.9mm井眼及127.0mm钻柱作为环空尺寸,取钻柱的偏心度为0.5,选择20m作为轴向长度构造物理模型。采用欧拉多相流数学模型对问题进行分析处理,内边界条件设定为旋转,外边界条件为井壁(不考虑其摩擦效应)。数值模拟结果认为,钻柱旋转带动液、固相做周向旋转运动,其与轴向流动耦合使得环空内固相运动方式与钻柱无旋转时有很大的不同,类螺旋流动是液、固相的主要运动方式,钻柱旋转不仅能降低环空内固相含量,而且还会使固相移动速度增加,从而促进水平井段的井眼净化。     

钻井液对钻柱横向振动和稳定性的影响

作者在假设无扶正器的钻柱为均质等截面弹性管、两端为铰支座的条件下,研究了钻井液流动对钻柱横向振动和稳定性的影响,导出了振动的频率方程和失稳的临界方程。钻井液在钻柱内流动将增加钻柱横向振动惯性质量、侧向惯性作用力和诱导钻柱振动。当钻柱的轴向力一定时,钻井液流速增大,钻柱横向振动频率降低。流速大于钻柱振动基频为零的流速时,钻柱将发生失稳现象。     

钻井液流动对钻柱弯曲的影响

本文认为钻井液流动对钻柱弯曲的影响是一个新因素,并从钻井液流动的实质出发,对钻柱弯曲问题进行了讨论。其结论是:(1)循环钻井液使钻柱上存在一个零轴向应变截面,该面以上受弯曲应力作用,以下受稳定力作用。(2)循环钻井液是不可能导致钻柱弯曲的,只有增加或减少其弯曲的程度.     

钻柱外钻井液对钻柱横向振动的影响

将钻井液假设为理想流体，在不考虑钻井液沿轴向流动的情况下，引入附加质量和附加质量系数的概念。讨论了钻柱与井壁环形空间内钻井液对钻柱横向振动的影响。举例计算结果表明，钻柱外钻井液所引起的附加质量与钻柱本身的质量为同一数量级，尤其当井筒直径相对较小时，附加质量与钻柱本身的质量几乎相等。在对钻柱进行动力学分析时，这一有限空间内的钻井液对钻柱横向振动的影响是不可忽视的，而这种影响主要取决于井筒直径和钻柱外径的比值。     

考虑钻井液流动阻力与钻柱旋转的井筒瞬态传热新模型

为了分析钻井液流动阻力与钻柱旋转对井筒温度的影响,文中基于能量守恒定律,考虑流动阻力产生的摩擦热能与钻柱旋转产生的旋转动能,建立了井筒瞬态传热新模型.该模型的计算值比Yang数值模型和Al-Saedi解析模型的计算值高,更接近井底实际温度.实例井计算结果表明:相比于流动阻力,钻柱旋转对井口温度和井底温度的影响较大;流动...     

侧钻水平井钻柱与井眼的相容性研究

套管内侧钻水平井由于井眼曲率比较大,钻具与井眼环空间隙较小,要求下部钻具不仅有较高的造斜率,而且环空的间隙尽量大,以提高钻井液的携岩能力,需要在套管内下人弯螺杆钻具组合,由于弯螺杆钻具初始弯曲较大,而套管内径较小,因此,钻柱与井眼的相容性是侧钻水平井钻井的关键技术之一。在实际的侧钻水平井钻井作业中,为了避免和预防因为下部钻具组合与井眼不相容而造成的下钻遇阻甚至卡钻事故的发生,需要研究钻具与井眼之间的相容性,以指导施工中钻具组合的正确设计、评价以及合理使用各种钻具组合、减少阻卡的可能性。为此,讨论了侧钻水平井钻柱与井眼之间相容性的主要影响因素及变化规律,并针对大港油田侧钻水平井的实际情况提出了改善钻柱与井眼相容性的方法和措施。     

钻柱内钻井液流动对钻柱横向振动的影响

在假设无扶正器钻柱为均质等截面弹性管,两端为铰支的条件下,研究了钻柱内钻井液流动对钻柱横向振动的影响。钻柱内的钻井液增加了钻柱横向振动的惯性质量。在一般情况下,钻井液流动对钻柱的横向振动频率影响很小,既不会诱发钻柱振动,也不会使钻柱失稳。     

钻井液对钻柱固有振动特性的影响

钻柱在钻井过程中主要进行旋转向下的运动，同时伴随纵向、横向、扭转和耦合振动。振动是导致钻柱失效的主要原因，而钻井液又是影响钻柱振动的关键。利用ANSYS软件建立钻柱整体有限元模型，采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析，得出钻井液密度对钻柱纵向、横向和扭转振动固有频率及振幅的影响规律。钻井液密度降低，导致钻柱固有振动频率升高，振幅增大；钻井液的阻尼作用导致钻柱横向振动从钻头处开始向上逐渐减弱，直到井口处完全消失；当外界激振频率达到某种程度时，钻柱发生纵向和横向、横向和扭转耦合振动，导致振动更加剧烈。     

水平井和斜井井眼清洁技术研究进展及展望

水平井钻井技术的进步有利于开发常规和非常规油气储层,然而,与水平段岩屑清除相关的井筒的不稳定性和井眼清洁困难严重制约了钻井生产。井筒岩屑清除效率低下会导致摩阻和扭矩增加、管道卡住,严重时可导致井漏等钻井事故。首先,分别从井眼清洁机理和井眼清洁主要影响因素（钻井液流变性、钻具转速、井角、岩屑尺寸、钻井液密度和流速等）分析综述了水平井和斜井岩屑沉积的成因和适用于现场生产的技术参数。其次,针对水平井和斜井井眼清洁困难分别从国内外钻井液技术和井眼清洁工具两个方面阐述了岩屑清除方法与机理。最后,对水平井和斜井井眼清洁发展方向进行了展望,为未来井眼清洁技术提供了参考。     

关于水平井洗井问题的几点认识

根据理论研究成果和我国目前已完钻的部分大斜度井和水平井资料,从钻井液设计、环空返速设计、井身结构设计、加强综合钻井技术措施等4个方面,讨论了水平井洗井技术中的关键问题,并对一些新的洗井理论观点进行了阐述。     

多分支水平井钻井液技术研究与应用

多分支井技术将是21世纪油气田开发的主体工艺技术之一。结合多分支井钻井技术的特点，讨论了钻井液面临的技术难题及其相应的解决措施，包括井眼净化、润滑防卡、井漏的预防和油气层保护。介绍了辽河油田2口多分支水平井钻井液技术。现场应用结果表明，边台-HIZ和小35-HIZ井的钻井液工艺技术满足了多分支水平井钻井作业的特殊要求。     

页岩气水平井井眼清洁评价研究

川渝地区页岩气水平井环空岩屑浓度增加和岩屑床的产生会使井眼清洁程度变差,导致卡钻等事故,需要加快井眼清洁评价方面的研究.鉴于此,根据页岩气钻井现场所用油基钻井液数据,利用切应力误差法和相关系数法优选出适用于该地区的油基钻井液流变模式——卡森模式,建立了环空岩屑颗粒启动临界流速模型和岩屑床厚度分布模型.以CNH17-2井...     

莺琼盆地高温高压井水基钻井液技术

中国南海莺琼盆地具有温度梯度高、地层压力高、安全密度窗口窄的特点,在高温高压状态下经常出现钻井液流变性控制困难、井漏、电测遇阻和储层污染等问题。根据该区块地层的特点,通过大量的室内研究,在聚磺体系的基础上,引入甲酸钾作为抑制剂,优选了磺化材料及抗温聚合物,在提高抑制性的同时,有效地降低了体系的活度,通过加重剂的优化,改善钻井液的流变性,同时使其具有低的高温高压失水,密度2.4 g/cm3的体系抗温可达200℃。现场应用结果表明,该钻井液体系具有良好的抗温性和流变性,高温高压失水低,泥饼质量好,电测结果显示,该钻井液体系具有良好的储层保护效果。     

A New Hole Cleaning Criteria for Drilling Operations of Oil Wells

A study of drilling fluid flow in the annular space and drill pipe through residence time distribution (RTD) analysis of a tracer injected in impulse form while drilling an oil well is presented in this article. Two field trials were carried out in order to evaluate the technical feasibility and potential practical application of the RTD theory and the dispersion model. From the results it is possible to explain physically the flow behavior and its relation with parameters such as carrying capacity of the drilling fluid and hole cleaning conditions. The RTD analysis of tracer response indicates the presence of anomalous flow in both trials, characterized by two fluid volume fractions traveling with different velocities. The magnitude of these volume fractions concerns directly with the carrying capacity of the drilling fluid, hence, the hole cleaning conditions as is explained along the work. The dispersion number (RDN) as well as other distribution functions are suggested as a measure of the overall behavior of the fluid in a hole. This criterion is compared with empirical correlations employed in the industrial practice.     

A New Hole Cleaning Criteria for Drilling Operations of Oil Wells

Abstract

A study of drilling fluid flow in the annular space and drill pipe through residence time distribution (RTD) analysis of a tracer injected in impulse form while drilling an oil well is presented in this article. Two field trials were carried out in order to evaluate the technical feasibility and potential practical application of the RTD theory and the dispersion model. From the results it is possible to explain physically the flow behavior and its relation with parameters such as carrying capacity of the drilling fluid and hole cleaning conditions. The RTD analysis of tracer response indicates the presence of anomalous flow in both trials, characterized by two fluid volume fractions traveling with different velocities. The magnitude of these volume fractions concerns directly with the carrying capacity of the drilling fluid, hence, the hole cleaning conditions as is explained along the work. The dispersion number (RDN) as well as other distribution functions are suggested as a measure of the overall behavior of the fluid in a hole. This criterion is compared with empirical correlations employed in the industrial practice.     

长庆油田小井眼超长水平段水平井钻井技术

针对长庆油田小井眼超长水平段水平井钻井施工中井眼轨迹控制困难、储层钻遇率低、机械钻速低、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,分析了钻井技术难点,研究了旋转导向智能井眼轨迹控制技术、近钻头方位伽马成像技术和工程参数监测技术,进行了钻头选型优化,并研究应用纳米成膜封堵水基钻井液技术,形成了长庆油田小井眼超长水平段水平井钻井技术,能够精准控制井眼轨迹、提高储层钻遇率、保障井下安全和提高机械钻速。长庆油田桃XX井应用旋转导向技术及相关配套技术,安全高效地完成了水平段长4466 m、井深8008 m的钻井施工,储层钻遇率高达96.6%,创造了长庆油田井深最深、亚太区陆地水平段最长的纪录。研究结果表明,长庆油田小井眼超长水平段水平井钻井技术的现场应用效果良好,具有较好的推广应用价值。      

大斜度长裸眼定向井钻井液技术

饶阳凹陷留楚区块大多数井为大斜度长裸眼定向井,井身剖面为"直-增-稳"三段制、双或多靶点定向井,井身结构为二开井,井斜角在48°～56°之间,水平位移为1 000～1 597 m,裸眼段长达3 000～3 500 m,井壁不稳定,钻井难度及风险大。通过优化钻井液工艺技术,应用加有组合润滑防卡剂、防塌剂以及抗温降滤失剂和有机硅的聚磺润滑防塌钻井液,较好地满足了安全钻井要求。与该区块同类型未使用该技术的井相比,完成的15口长裸眼大斜度定向井平均钻井周期缩短了37.3%,建井周期缩短了32.6%,完井电测时间缩短了60.7%,传统电缆测井完成率为93.3%,其中有7口井实现完井电测一次成功,平均井径扩大率小于10%,特别是楚29-87X井等7口井平均井径扩大率控制在6%以内。