气体钻井地层出水定量预测模型研究

气体钻井地层出水定量准确预测是气体钻井可行性钻前论证的关键。目前,已有的出水量预测方法较少考虑气体钻井井底压差下地层渗流过程与地层应力变化的流固耦合作用对出水量的影响,在渗流力学和岩石力学的基础上,综合考虑地层渗流过程与岩石应力变化的流耦合作用对地层应力、孔隙度、渗透率以及孔隙压力的影响,建立气体钻井孔隙性地层和孔隙-裂缝性地层出水量预测动态流固耦合模型。结合工程实际,通过该模型计算得到气体钻井快速钻穿水层后出水量随时间的变化关系,计算结果与现场监测吻合。研究对于钻前准确预测出水量和筛选气体钻井层位具有重要意义。     

气体钻井环空携水能力研究

气体钻井在某些方面具有常规钻井液钻井不可比拟的优势,在深层海相地层勘探开发过程中能够提高钻速、降低成本、减小对储层的伤害,具有广阔的应用前景。然而,当钻遇出水地层时,岩屑若遇水水化,黏度增大,容易导致钻头泥包、井眼堵卡等井下复杂问题,影响气体钻井的安全性。依托气体钻井井筒多相流大型实验架,对出水地层气体钻井携水规律进行实验研究。着重分析了井底携水搅动、井壁湿润、液膜形成及回落、液膜波动前进等携水现象,在实验结果分析的基础上,通过对环雾流携水规律的研究,提出了气体钻井极限携水能力计算模型。模型计算结果与实验结果相吻合,表明具有现场实用价值。     

无液相携水剂研制及在空气钻井中的应用*

针对空气钻井地层出水难题,开发了一种无液相携水技术。室内实验结果揭示:5秒内携水剂可携带自身重量10倍以上的地层水;温度越高,地层水矿化度越低,携水速度越快;携水剂具有较好的保水能力,携水后不会因压力和离心力增加而失水;携水剂携水后松软,具较好的弹性和润滑性,有利于钻井安全。该技术在中国鄂尔多斯盆地进行了现场试验。试验表明,无液相携水技术可对出水量小于10 m3的地层有效携水;与传统泡沫相比,该技术携水速度快、携水量大、不影响正常钻进,有利于钻井安全并提高机械转速,具有较好的应用前景。     

气体钻井地层出水量理论模型

为了准确预测气体钻井施工过程中出水层位的地层出水量,根据渗流力学的基本原理,并结合气体钻井的实际工作状况,分别分析并建立了钻头钻入水层厚度小于井径、大于井径、完全钻穿水层和钻头已部分钻穿水层但尚未整体脱离水层四种情况下的地层出水量的理论预测模型。在塔里木油田的现场实验表明,理论模型的计算结果和现场实际测量的出水量相比误差在10%左右。该理论模型可以适用于气体钻井过程中出水层位出水量的计算,具有推广价值。     

大庆油田深层气体钻井可行性分析方法

气体钻井能够大幅度地提高机械钻速,但气体钻井的事故多情况复杂。大庆油田深层广泛地开展气体钻井配套技术研究与现场试验期间,因地层出水和井壁稳定性的影响,致使气体钻井效率低、效益差。在借鉴气体钻井的相关成果和认识的基础上,提出了钻前出水量预测、井壁稳定预测、经济性评估等进行气体钻井可行性分析的方法,能够为决策是否实施气体钻井提供依据。在可实施纯空气钻井的前提下,按照大庆油田的实际情况,经计算,进尺超过395m,采用空气钻井技术即可获得经济效益。     

胜利油田松软地层划眼探讨

济阳坳陷和浅海地区是胜利油田勘探开发的主战场,陆上勘探以济阳坳陷新生界地层为主,其中馆陶组及以上地层成岩性差,易坍塌,明化镇组地层易造浆。二开在馆陶组及以上地层钻进时一般采用清水大循环,在馆陶底部时改为小循环。钻井施工过程中,改过小循环后要逐渐加入处理剂调整钻井液性能,以提高钻井液的护壁携砂性能,要尽量减少松软地层在未成型钻井液中浸泡的时间,但如果遇到特殊情况,刚改过小循环后需要长时间停待,恢复施工时如何划眼和处理井下复杂,该文通过河66-斜25井复杂情况的处理,总结了宝贵的经验。     

气体钻井地层出水仿生处理技术研究

针对气体钻井钻遇地层出水以后泥页岩自吸水导致黏土水化引发的井壁失稳问题,提出了气体钻井泥页岩表面仿生处理工艺技术,研制了一种仿生泡沫处理液。室内综合性能评价表明,该仿生泡沫处理液具有良好的泡沫性能,其抗盐、抗油、抗温、抗岩屑污染能力强,同时展现出强效、持久的泥页岩抑制能力。采用该仿生泡沫处理液处理后的泥页岩岩样,可将泥页岩表面的润湿性能由亲水性向疏水性转变,从而起到阻止地层水液相侵入泥页岩地层内部的目的,大幅度提高泥页岩在清水中的强度,达到维持泥页岩地层井壁稳定的目的。     

美国页岩气水平井水基钻井液研究与应用进展

 水平井钻井是推动美国页岩气大规模开发的核心技术之一,美国在页岩气水平井初期使用油基钻井液成功钻探页岩水平井。迫于油基钻井液环保和成本高的压力,美国对页岩气水平井水基钻井液进行了研究并推广应用。介绍了美国典型的3个页岩气区块水基钻井液研究情况。Haynesville地区选用更接近井下环境1.38 MPa分压的CO₂侵、12%低密度固相污染和204℃、48 h条件评价钻井液抗污染能力;通过模拟钻井液流入、井底静止和流出过程中井温和压力变化的新方法测试钻井液在井眼中的流变性。而Fayetteville和Barnett地区采用扫描电子显微镜（SEM）分析浸泡后岩石的形貌研究钻井液与岩石的作用机理,进而研究水基钻井液配方。Haynesville地区现场应用时,在CO₂侵和井底204℃高温条件下,机械钻速比使用油基钻井液的邻井提高8.5%;Fayetteville和Barnett地区应用钠米硅醇封堵水基钻井液时,滑动钻速分别是9.2~15.4 m/h和7.4~24.6 m/h,复合钻钻速30.8~77.0 m/h。     

保护油层自适应随钻堵漏钻井液技术研究

为了避免钻井液漏入地层,钻遇漏失地层前需要向钻井液中加入随钻堵漏剂,将普通钻井液转化为随钻堵漏钻井液.本研究针对漏失地层非均质性强、漏失通道尺寸分布范围广且难以准确预知和常规复合随钻堵漏剂适应性差等特点,研制了自适应随钻堵漏剂和自适应随钻堵漏钻井液技术.该技术能在无须明确预知漏失地层孔喉直径的情况下,自适应封堵岩石表面较大范围的孔喉,对较宽孔径分布的漏失地层具有很好的封堵作用,封堵速度快,封堵层浅,承压能力强,渗透率恢复率高,适合油层和非油层堵漏.室内实验及现场应用证明,自适应随钻堵漏钻井液封堵范围广,渗透率封堵率及渗透率恢复率达均在90%以上,具有良好的堵漏及保护油层效果.     

基于真实裂缝的井筒-地层耦合流动试验装置研制

在钻井过程中当钻遇裂缝发育地层时,钻井液和原油或气体之间存在密度差,经常导致钻井液和地层流体在裂缝内部发生双向耦合流动,表现在钻井过程中就是既有钻井液的漏失,同时又有原油或气体的产出,处理起来非常复杂。目前国内外尚没有基于真实裂缝空间的耦合流动试验装置,通过扫描现场实际露头裂缝,构建真实的裂缝空间,同时设计并建造了一套基于真实裂缝空间的可视化井筒-地层耦合流动试验装置,该装置高6 m、直径为15.24 cm,裂缝尺寸为0.5 m×1 m,工作压力为0.5 MPa。该试验装置可以模拟地层定容和定压情况下钻井液-原油、钻井液-气体在真实裂缝中的耦合流动状态,还能进行裂缝内堵漏效果评价,除了可视化观测及高速摄像外,还可以测量各种压力、流量数据。通过对各种试验现象和数据的分析为现场采取合理的技术措施提供依据。     

温度和压力对深水钻井油基钻井液液柱压力的影响

根据不同温度和压力下油基钻井液密度的测量结果 ,建立了温度、压力影响下的油基钻井液密度计算模型。在模型中引入了热膨胀系数和弹性压缩系数 ,利用该模型计算了不同温度和压力下的钻井液密度值。模型计算的密度与实测值之间的最大相对误差小于 0 .3% ,平均相对误差为 0 .11%。利用该模型对深水钻井时不同条件下井眼内钻井液密度和液柱压力变化进行了计算和分析。结果表明 ,在深水钻井中 ,井眼内的钻井液密度通常大于井口钻井液密度 ;最大钻井液密度出现在海底泥线处 ;井眼内钻井液液柱压力的当量密度大于井口的钻井液密度。采用无隔水管钻井时的环空钻井液密度小于隔水管钻井时的钻井液密度。     

水合物地层用纳米SiO2钻井液低温性能实验研究

随着全世界越来越多国家对天然气水合物勘探与开发的青睐,相关钻井技术也得到了日益重视。针对水合物地层的钻井特点,结合现有的纳米材料,通过大量实验优选出一种适合海洋天然气水合物地层钻井用的纳米Si O2钻井液:海水+2%纳米Si O2+3%膨润土+1%Na-CMC(羧甲基纤维素钠)+3%SMP-2(磺甲基酚醛树脂)+1%PVP(K90)(聚乙烯吡咯烷酮)+2%KCl(氯化钾);并对其低温性能和水合物生成抑制性进行了实验评价。实验结果表明,该钻井液具有适中的密度、良好的低温流变性和泥页岩水化抑制性;并能够长时间有效抑制水合物地层分解气在钻井液循环系统中重新生成水合物,有利保障在含水合物不稳定地层中钻井的顺利实施。     

钻井工程中沥青与钻井液动态置换规律实验研究

钻井工程中钻遇活跃沥青层时,涌漏并发等恶性事故严重影响钻井作业的正常进行。针对中东Y油田沥青层钻井面临的严重钻井液漏失与沥青侵入问题,首先分析了沥青层特征和钻井液漏失特点,发现沥青与钻井液间的重力置换是钻井液漏失和沥青侵入的主要原因。研制了可视化沥青-钻井液动态置换模拟实验装置,分别在钻井液循环和静止状态下,模拟研究了钻井工程中钻井液与沥青的动态置换过程,分析了钻井液密度和黏度、地层裂缝宽度以及沥青黏度对置换过程的影响规律。结果表明,随着钻井液密度增加,沥青置换量呈对数增大趋势;随着地层裂缝宽度增加,置换量呈线性增大趋势;随着沥青黏度增加,置换量呈对数减小趋势;而钻井液黏度与置换量呈负相关关系。因此,钻井作业中,需合理控制钻井液密度以平衡地层压力;适当提高钻井液黏度;重点加强钻井液随钻堵漏作用,有效封堵地层裂缝,减少和堵塞钻井液漏失与沥青侵入井筒的通道。结合控压钻井技术,在该方法的指导下后续钻井作业中顺利钻穿沥青层。     

英南2井预防水锁水敏的钻井液配方室内试验研究

在英南2井储层地质特征、储层伤害特征及程度研究的基础上,针对储层具有严重的水锁效应和水敏效应,确定使用低密度钾基聚磺钻井液体系,设计了防止水锁效应和水敏效应的钻井液配方,并对其进行了室内静态伤害实验.实验结果表明,储层在束缚水含水饱和度为63%时和原始含水饱和度为43%时,岩心渗透率的恢复率均大于86%.因此,钾基聚磺钻井液能较好地控制储层孔隙喉道中的黏土矿物膨胀,相对增大了孔隙和喉道大小,减轻了储层的水锁与水敏伤害程度,提高了气相渗透率.所确定的钻井液体系与配方较好地满足了英南2井钻井工程的现场要求.     

钻井液添加剂抑制天然气水合物形成的试验

利用自行设计的试验设备,对钻井液处理剂SD-102,XY-28,PF-THIN,PAM,LV-CMC对天然气水合物形成的影响进行试验研究,分析得到了各钻井液体系的过冷度.综合分析结果表明,在深海钻井过程中要抑制天然气水合物的形成,需要选择性地添加一定量的有机聚合物类处理剂;在室内试验条件下,PF-THIN对天然气水合物的形成具有一定的促进作用,而LV-CMC,PAM,SD-102,XY-28对天然气水合物形成具有一定的抑制作用,且作用强度依次减弱.     

港深78井钻井液技术

详细讨论了大港油田浅海的重点预探井——港深 78井的钻井液技术。为了勘探大港油田浅海油气储藏情况 ,港深 78井完钻井深 446 0 m.为抑制地层造浆、井壁易坍塌等问题 ,上部地层采用了海水聚合物钻井液体系 ,下部地层选用了 KCl海水聚合物钻井液体系 .现场应用表明 :KCl海水聚合物钻井液体系抑制能力和防塌能力强 ,同时具有较强的抗温性、润滑性 ,满足了港深 78井钻井施工的要求 ,在 442 0 m试油 ,获日产 5 4 2 .5 8m3原油和 9.0 5× 1 0 4 m3天然气     

磁场对泡沫钻井液流变性能的影响

泡沫钻井液是一种适用于欠平衡钻井的新型低密度钻井液。采用试验方法研究了磁场对泡沫钻井液流变性能的影响程度 ,对磁处理前后泡沫钻井液的流变参数进行了对比。结果表明 ,磁处理能明显改变泡沫钻井液的性能 ,可以使塑性粘度和视粘度减小。磁处理能影响切应力的大小 ,动切力和静切力随磁处理条件的不同而有增有减 ,但它的流体性质并未改变     

页岩地层水基钻井液研究进展

开发能满足页岩长水平段钻井井壁稳定要求的钻井液是页岩地层安全钻井的一项关键技术。目前广泛采用的油基体系具有高成本、高污染的缺点。归纳了具有仿油基性能以及防塌防水化的各种新型水基钻井液,包括成膜钻井液(MEG钻井液、甲酸盐钻井液、聚合醇钻井液和硅酸盐钻井液)与隔膜钻井液的防塌成膜机理及其优良特性和现场应用情况,新型纳米钻井液技术的研究进展。建议加强成膜机理的进一步研究,并提高该类钻井液的润滑性、防卡性及膜效率,开发适应具有时敏性的长段页岩钻井的防塌成膜处理剂,并加强在国外页岩气钻井中已实践的纳米钻井液的研究。     

姬塬油田罗平10井钻井(完井)液技术

罗平10井是姬塬油田延长组长8油层的一口水平井,在施工过程中易发生井壁坍塌、缩径等复杂情况.介绍分段钻井液体系,上部井段采用强抑制无固相聚合物钻井液体系,以稳定井壁获得较快机械钻速.斜井段和水平段采用低固相生物聚合物钻井液体系,以携带岩屑保持井眼干净,降低摩阻保证井下安全,同时有利于油层的保护,经水力喷射压裂获得高产油流.