钻井工程技术的现状及发展趋势分析

中国石油近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡／气体钻井／控压钻井、连续管作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、钻井成套装备和授术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

YST-48X型无线随钻测量技术应用中的问题与解决措施

本文全面介绍了国内外无线随钻测量技术的主要进展和应用现状，并指出了YST-48X型无线随钻测量仪器的应用特点，针对使用情况，提出了无线随钻测量技术所存在问题的解决措施，对提高国内无线随钻测量技术水平具有重要的意义。     

胜利油田义183井钻井液技术

义183井是位于胜利油田济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷渤深4断阶带东部地区义183井区的一口预探并；完钻层位为沙四下红层，完钻井深4642m。针对一开井段地层胶结疏松，井径大，钻屑携带困难的问题采用高粘度膨润土浆，保证了携岩能力，二开井段钻遇明化镇组、馆陶组、东营组、沙河街组，地层成岩性差，泥岩性较软且砂层发育，易坍塌卡钻，施工中采用聚磺防塌钻井液，确保了钻井液的携岩能力和造壁性，实现了并壁稳定；三开井段钻遇沙四段含有膏泥岩，要防止盐膏污染，井底温度升高，要保证钻井液的高温稳定性，该井段采用了抗高温聚磺钻井液，解决了钻井液的抗温抗污染问题，实现了深部地层的快速钻进，保证了施工的安全。     

哈山2井钻井液技术

哈山2井是一口预探井，钻遇地层自上而下为白垩系、侏罗系和石炭系，钻井过程中易出现井塌、井涌、井漏、卡钻等工程事故及井下复杂情况，对此分析该井地质特点，一开井段选用随钻防漏钻井液，二开使用强抑制防塌随钻防漏钻井液，三开采用低固相聚合醇屏蔽钻井液体系，有效防止了井漏，提高了机械钻速，保障钻井施工优质顺利完成。     

PDC-SiBCN陶瓷基无线无源温度传感器的性能EI北大核心CSCD

以耐高温聚合物先驱体陶瓷(PDC-SiBCN)为温敏介质材料,金属铂作为谐振腔材料,并在陶瓷表面开槽形成共面天线,制备出集开槽天线与谐振器一体的无线无源温度传感器,实现温度信息的无线无源传输。结果表明:传感器的谐振频率随测试温度的升高呈单调递减变化,PDC-SiBCN陶瓷的介电常数随温度的升高而单调增加,其中热解温度为1000℃的传感器测试温度达1100℃,具有优异的耐高温性和介温特性。同一测试温度下传感器的谐振频率随直径的增大而减小,也随热解温度的升高而降低。通过对传感器的谐振频率-温度拟合曲线进行一阶偏导得到灵敏度方程,传感器在1100℃的高温下有较高的灵敏度。传感器具有良好的循环稳定性能,在室温下实际无线传输距离达到42 mm,当测试温度为1100℃时传输距离可达8 mm,可应用于高温恶劣环境下航空发动机的温度监控。     

国产SDM无线随钻测斜仪的推广与应用

无线随钻测斜仪是定向井、水平井施工中必不可少的测量工具，近年来随着定向井、水平井的增加，特别是油田外部市场的迅猛发展，对无线随钻测斜仪的需求越来越大。从国外引进无线随钻测斜仪不但价格昂贵，而且供货周期也越来越长，为了满足油田内外部市场中定向井、水平井的生产需要，sdm 无线随钻测斜仪的广泛使用于生产，降低仪器购买成本，提高定向井、水平井的施工能力。     

PDC-SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的制备

为了解决航空发动机的温度检测问题,提出了一种以聚合物先驱体陶瓷SiCN(PDC-SiCN)为传感器介质材料的无线无源温度传感器,并搭建了无线无源温度传感器的测试系统。PDC-SiCN陶瓷基无线无源温度传感器是以聚合物先驱体陶瓷SiCN(PDC-SiCN)作为传感器介质材料,以金属铂作为谐振腔材料。分析了PDCSiCN陶瓷基无线无源温度传感器的谐振频率与测试温度之间的关系,传感器的测试温度达到了610℃。研究发现,PDC-SiCN陶瓷基无线无源温度传感器的谐振频率随测试温度升高呈单调递减变化,通过对传感器的谐振频率与温度的关系进行多项式拟合,610℃时传感器的灵敏度为0.4705 MHz/℃。PDC-SiCN陶瓷基无线无源传感器在高温恶劣环境具有广阔的应用前景。     

利用感应加热技术进行炭纤维连续石墨化

采用感应加热技术研制出炭纤维连续高温热处理专用设备石墨化炉，最高使用温度3000℃。对PAN基炭纤维T300进行了连续石墨化处理，热处理温度为2000℃～3000℃，制备出力学性能相当于日本东丽公司M40的石墨纤维，验证了该设备的技术可行性。考察了热处理温度对炭纤维力学性能、密度和直径的影响，用SEM观察了石墨化前后炭纤维表面微观形态的变化。结果表明：随热处理温度的提高，炭纤维的密度增大、直径减小，弹性模量升高，而抗拉强度下降。经3000℃高温热处理后，纤维的弹性模量高达450GPa。     

FeAl金属间化合物的高温变形行为

对Ｆｅ－３６．５ａｔ％Ａｌ金属间化合物进行了高温拉伸试验研究。结果表明，变形温度在６００－１０００℃范围内，这种ＦｅＡｌ合金的延伸率随温度的升高不断增加，在１０００℃时延伸率最高，达１１５％。经透射电镜分析，该合金高温变形后不仅有大量的滑移位错线，而且有一定数量的位错绻线存在。     

LWD随钻测井技术在苏北油田的应用

在一些特殊井钻井过程中,为实现安全、高效、优化钻井和及时判断储层,钻井工艺上选择了LWD随钻测井技术。华东石油钻井工程公司引进具有世界先进水平的LWD地质评价无线随钻测量仪以来,先后在苏北油田的多13复杂结构油藏水平井中得到成功应用。主要用于对采用常规钻井技术难以开发的薄层油藏、复杂断块油藏、存在边水、底水的薄层油藏、边远油藏、稠油、低渗透剩余油藏等油藏井的钻井开发任务,到目前为止累计完成了713水平井的施工并取得了较好的经济效益。     

优化随钻震击器位置在墨西哥EPC项目中的运用

在钻井施工作业中，为了有效地解决卡钻事故，常常需在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同，将极大地影响着震击效果。本文根据随钻震击器的震击原理，结合墨西哥EPC项目施工井的特点，优化了随钻震击器位置，改善了钻具结构，在安全的基础上大大的提高了钻井实效。     

高温压缩机变转速的复叠式热泵系统性能实验研究

为研究变转速压缩机对复叠式热泵系统的影响,本文搭建了高温压缩机变转速的复叠式热泵实验台。通过实验研究了不同运行工况下系统排气温度、中间温度、制热量、功率及COP随高温压缩机转速的变化规律。结果表明:在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-35℃～-10℃时,压缩机运行安全可靠;在冷凝温度为46℃,蒸发温度为-25℃,高温压缩机转速从1 200 r/min增至6 000 r/min,制热量提升了129. 7%,低温压缩机功率减少43.4%; COP随高温压缩机转速的增加呈先增大后减小的趋势,存在最大COP和对应的最佳高温压缩机转速。     

国产无线随钻测量仪原理与应用

无线随钻测斜仪是定向井、水平井施工中必不可少的测量工具,近年来随着定向井、水平井的增加,特别是油田外部市场的迅猛发展,对无线随钻测斜仪的需求越来越大。从国外引进无线随钻测斜仪不但价格昂贵,而且供货周期也越来越长,为了满足油田内外部市场中定向井、水平井的生产需要,国内无线随钻测斜仪的广泛使用于生产,可降低仪器购买成本,提高定向井、水平井的施工能力。     

MWD无线随钻技术在冀东油田定向井中的应用

YST-MWD无线随钻测斜仪是一种比较先进的井眼轨迹跟踪控制设备,是优质高效地完成深造斜点、大位移钻井施工的基本条件。本文介绍了该测斜仪的结构、工作原理及其对工作条件的要求和信号质量传输主要影响因素及解决方法。YST-MWD无线随钻测斜仪在冀东油田南堡区块中深定向井的应用结果表明,该仪器能加快钻井速度,提高井身质量。     

岗钾1井钻井液技术

岗钾1井是一口探采井，设计井深3800米，位于湖北省松滋市流市镇红星村六组路9井东南100米处，构造位置为江陵凹陷漉市断裂带南岗l号断鼻构造。钻探地层与松滋其它区块相比，地层复杂，钻探困难易发生井垮、缩径、卡钻等复杂事故。施工中裸眼段长，摩阻变化大。特别是荆沙组脆性泥岩易垮塌、新沟嘴组盐膏层中含有肓硝及软泥岩，易缩径卡钻。根据该井特点、分别采用了正电胶防塌钻井液、硅酸盐钻井液、饱和盐水高密度钻井液等钻井液体系。满足了井下不同地层施工的需要，效果良好，为该井顺利施工，提供了保证。特别是钻遇高压盐水溢流，严格按设计施工，及时关井，溢流得到有效控制。采取了多种压井方法，顺利实施压井成功。起出全部钻具，打水泥塞封井。岗钾1井的成功钻探为今后高压盐井钻探开采提供了宝贵经验。     

国产材料可凝挥发物原位测试与评价

采用真空中材料可凝挥发物测试设备，测量了数十种国产空间材料，其加热温度在２５～１２５℃，凝聚温度在－１８０～２５℃，测量持续时间在２４～１５００ｈ下的可凝挥发物。给出了一些空间材料可凝挥发物随时间变化的典型数据     

水压径裂控制爆破引导机井水源

1 工程概况湖南资兴市人民医院,在院内坚硬的巨厚层石灰岩逆断层上盘钻了一眼孔径260毫米的水井,井深钻至89米仍然无水,与井位相距30米处有较大断层通过。为挽救该井,我们在井内有小裂隙的62米和85米深处采用不偶合装药进行水压径裂控制爆破。利用炸药爆炸产生的能量扩张井壁裂隙及产生新的径向裂缝,勾通机井与断裂带中的水力联系,达到了引导机井水源的目的。     

陶瓷材料高温断裂韧性评价

采用四点弯曲实验方法，研究了高温下不同测试方法（ＣＮ法、ＳＥＮＢ法和ＳＥＰＢ法）对工业用重结晶ＳｉＣ陶瓷材料断裂韧性的影响。通过实验发现：在低温下（Ｔ〈８００℃）不同测试方法所获得的ＫＩＣ不同，ＣＮ法测得ＫＩＣ偏大，而ＳＥＰＢ法测得的ＫＩＣ则偏小，同时，三种测试方法获得的ＫＩＣ随温度的升高变化率都不明显。在高温下（Ｔ〉８００℃），不同的测试方法其ＫＩＣ随温度的和蔼同变化趋势不同，ＣＮ法ＫＩＣ随温度的升高而增大，ＳＥＮＢ法ＫＩＣ随温度的升高而减小，ＳＥＰＢ法ＫＩＣ随温度的升高则基本无变化。     

高温后半灌浆套筒抗拉性能试验研究

对灌浆料标准试块和铸铁半灌浆套筒连接件进行了常温、200℃、300℃、400℃、600℃的抗压强度试验和单向拉伸试验。研究了温度对灌浆料性能的影响,以及锚固长度、保护层厚度对高温后半灌浆套筒钢筋连接试件抗拉性能的影响,分析了高温后半灌浆套筒连接破坏模式的转变。结果表明:灌浆料抗压强度随温度的升高而降低,在经历600℃高温后,灌浆料抗压强度损失达73%;套筒试件经历高温后由钢筋屈服后断裂破坏逐渐变为钢筋屈服拔出破坏,最终变为钢筋屈服前拔出破坏;无保护层试件抗拉性能在各个温度下均低于有保护层试件。基于试验数据给出了灌浆料抗压强度随温度变化的计算公式及半灌浆套筒极限拉力随温度和锚固长度变化的计算公式,为相关设计及工程施工提供参考。     

中速涡轮工具在砾石层钻进应用分析

塔里木油田山前,PDC钻头和牙轮钻头单趟进尺少、垂钻工具容易失效;上部地层属高陡构造,地层倾角大,钻进容易井斜。博孜301井311.2 mm井眼应用新型中速涡轮工具+孕镶钻头,同时配套双钟摆钻具组合的钟摆力进行防斜,利用MWD随钻检测技术对井斜进行随钻检测技术对砾石层钻进进行提速。试验表明该配套技术在巨厚砾石层中钻进,明显地提高了趟钻进尺和机械钻速,为山前大段砾石层的钻井提供了经验借鉴,并展示了良好的应用前景。