增效粉在煤田地质绳索取芯钻进中的应用

针对煤田地质金刚石绳索取芯钻进复杂地层存在护孔防塌问题,特别是钻进碳质泥岩、构造破碎带、较厚的粉煤层,易造成缩径、超径、坍塌和掉块等孔内复杂情况。采用新型的增效粉泥浆材料来解决钻探的“瓶颈”难题。应用实践表明,增效粉泥浆能起到显著的抑制缩径、超径和防塌作用,减少孔内事故的发生,提高钻进效率。     

层理地层基质与弱面坍塌失稳规律分析

渤海深部地层中存在大量的硬脆性泥页岩,易发生井壁失稳问题。将硬脆性泥页岩当作一种横观各向同性介质,建立了横观各向同性地层井周基质及层理弱面应力计算模型,在此基础上,获取了弹性参数各向异性、井眼轨迹及层理产状对井壁坍塌破坏的影响规律。研究表明,各向异性对层理弱面应力分布影响显著,与各向同性模型相比,误差最大约为31%;随弹性模量各向异性程度增大,井壁坍塌风险增高;直井钻进时,井壁坍塌破坏方位不仅受水平地应力方位影响,还与层理弱面的倾斜角和倾向角、井眼轨迹等参数相关。随层理面倾斜角和倾向角增大,井壁坍塌形状依次为岩石只发生沿水平最小地应力方位的基质坍塌、层理面单对角坍塌及层理面双对角坍塌,基质坍塌方位对应最小地应力方位,层理面坍塌方位与弱面的倾向方位保持一致,最优钻井方位应结合层理弱面的倾向;当定向井钻进时,井眼沿井斜30°~75°,最大地应力方位附近,坍塌最为严重。对渤中一口深井进行井壁失稳实例分析,分析结果与实际情况吻合良好,研究成果对层理地层钻井作业有一定的指导意义。     

复合泥浆在龙家堡复杂地层的应用

针对龙家堡勘探区复杂地层在勘探施工中容易出现坍塌、掉块、漏失及岩层造浆等事故,通过采用复合泥浆钻进方法,解决了施工难的问题。     

浅谈钻孔灌注桩工程质量的控制

本文就钻孔灌注桩质量的控制这一论题,分别从质量控制的因素、钻进成孔和孔壁坍塌的控制、沉渣厚度控制等方面作了精辟的论述。按此控制程序进行,将收到很好的效果。     

浅谈跟管钻具在岩土山地钻井中的应用

钻进复杂性地层时,通常会遇到坍塌、掉块、卡钻、涌水及漏失等不良情况,如果处理不当,会造成钻进困难甚至各种孔内事故。本文通过分析在岩土山地钻井中跟管钻具的应用,提出了相应的对策,有效地解决了这一问题,以保障钻探工作的顺利进行。     

长水平段钻井泥岩井壁坍塌周期分析

泥页岩地层井壁失稳是国内外各油气田钻井过程中普遍存在且至今未能完全解决的世界性难题;但在致密泥岩长水平段钻进时,井壁失稳问题更加突出。考虑化学势差、水力压差和岩石骨架变形的耦合作用,同时考虑泥岩吸水引起的强度弱化,提出了泥岩流-固-化多场耦合坍塌周期分析模型。利用该模型,定量分析了泥岩渗透率、吸水扩散吸附系数、钻井液活度和膜效率对地层孔隙压力、地层强度以及坍塌周期的影响规律。结果表明:1泥岩渗透率越小,阻碍水力压力传递的能力越强,地层孔隙压力增长越慢,井眼坍塌周期越长;2钻井液化学作用对井周压力传递和坍塌周期影响显著,当钻井液活度高于地层活度时,井眼附近孔隙压力显著增大,井眼坍塌周期缩短;膜效率越大,则地层孔隙压力和井眼坍塌周期变化幅度越大;3泥岩强度弱化是影响坍塌周期变化的重要因素。随着吸水扩散系数增大,近井地层泥岩强度迅速降低,井眼坍塌周期显著缩短;4研究区域沿最小水平地应力方向水平钻进时,井眼坍塌周期最长,随着与水平最小地应力夹角的不断增大,井眼坍塌周期不断缩短,沿最大水平地应力方向时,井眼坍塌周期最短。     

跟套管钻进技术在石油钻井中应用的研究

石油钻井过程中,上提钻柱时,由于钻柱的活塞作用,造成井壁坍塌,钻头被埋的事故。此外,为了实现钻进与下套管同步进行,节省钻进成本,本文笔者通过分析,将传统的钻井工艺加以改进,结合国内外的一些专家学者的研究成果,提出应用于石油钻井的跟套管钻进技术(Drilling Technology with Casing)。本文介绍了跟套管钻进在石油钻井中应用的优势,同时利用跟套管钻进技术的思想对普通的钻机、钻杆等所作加以改进,并分析了适合石油钻井领域的钻机。介绍了跟套管钻进相对于普通的钻进步骤上的不同之处。     

深部找矿复杂地层钻进可控护壁浆液研制

护壁浆液在钻进中起着至关重要的作用,针对复杂地层易漏易塌钻进难点,从钻孔浆液材料方面入手,通过室内实验优选出可控不饱和聚酯护壁浆液配方。研制的浆液具有渗透力强、固结性能好、抗渗性高、并且凝胶时间可调的优点,在深部复杂地层钻进中应用效果良好,成功解决钻孔的坍塌、护壁和堵漏问题。     

地应力集中区软岩钻孔快速成孔技术

针对复杂构造附近地应力集中区井下深立孔钻进过程中排粉困难,遇岩层破碎并有软岩,孔壁坍塌、缩径,影响成孔率等问题,采用大功率、大扭矩、低转速全液压钻机,配合大通径凹槽地质螺旋钻杆复合排粉钻进,PAM水溶液配制絮凝剂定孔深、定量洗孔等技术工艺,取得了较好的效果。     

硬脆性泥页岩渗流-应力耦合井壁坍塌压力计算方法

硬脆性泥页岩的井壁坍塌是制约我国油气资源战略向深部地层成功转移的重要技术瓶颈。建立了裂缝渗流-应力耦合作用下孔隙压力的计算模型,选用弱面破坏准则,综合考虑各向异性、裂缝产状、井眼轨迹、地应力、渗流应力的影响建立了硬脆性泥页岩井壁坍塌压力的计算方法,分析了裂缝渗流、井眼轨迹和裂缝产状对坍塌压力的影响规律。研究发现,钻井液沿裂缝渗流导致坍塌压力升高,渗流初期坍塌压力升高较快,随时间推移,升高量逐渐逐渐减小;在高倾角裂缝中沿裂缝倾向钻进水平井坍塌压力较低。改善钻井液的封堵性、流变性和润湿性,减缓钻井液沿裂缝面的渗流,避免在坍塌压力较高的区域钻井,是该类地层安全钻井的关键。     

致密油开发水平井段页岩坍塌周期的确定

鄂尔多斯盆地致密油资源丰富,具有很大的开发潜力,但长庆油田A井区在页岩油长水平段钻进时井壁失稳问题突出。现有的水平井防塌技术重点关注钻井液体系优化问题,无法给出页岩的坍塌周期。本井区页岩的主导坍塌机制是钻井液滤液沿天然微裂缝渗入地层,引起黏土矿物水化,导致岩石强度降低。考虑化学势变化和流体流动与骨架变形的耦合作用以及岩石吸水扩散过程和强度弱化规律,建立致密页岩井壁坍塌周期分析模型。结果表明:活度较低、膜效率较高的钻井液可以有效抑制地层孔隙压力增长;封堵性强的钻井液可以降低地层水含量的增长,减缓地层岩石强度的弱化;A井区使用密度为1.3 g/cm3的细分散聚合物钻井液体系和复合盐钻井液体系钻进水平段时井眼坍塌周期分别为4.5和9 d,而使用油基钻井液体系时相同密度下浸泡10 d井眼扩大率仅为4%,油基钻井液体系效果最好,坍塌周期大于10 d。     

广西百色油田那读组油基钻井液技术

针对广西百色油田那读组地层复杂,在该地层钻进极易发生井壁失稳导致恶性坍塌的井下复杂情况,特别是 在水平井钻井施工过程中,更易发生恶性坍塌甚至卡钻的问题,开展了针对性的那读组水平井强封堵油基钻井液体系 研究。该钻井液体系以纳米级固液复合等封堵材料增强封堵性能,同时体系具有较强的抗污染性能、良好的润滑性 能等特性。该体系在坤8-6HF 井三开进行了现场试验,应用效果表明该体系能有效地保持井眼稳定,优质的油基钻 井液性能满足了安全钻井施工的需要,很好地解决了百色地区那读组水平井钻井过程中的恶性坍塌等技术难题。     

KHm-SAS低固相泥浆在北衙金矿的应用

针对北衙金矿区钻探施工中遇到的水敏性复杂地层缩径、坍塌严重,孔内事故频发的问题,通过分析失水量与处理剂的关系、粘度与KHm腐植酸钾、SAS磺化沥青加量的关系、防塌浸泡试验,优选出KHm-SAS磺化沥青低固相泥浆体系配方,经过生产实践,在水敏性复杂地层钻进时,缩径、坍塌问题得到明显改善,孔内事故率大幅降低,取得良好的应用效果。     

层理产状对页岩气水平井井壁稳定性的影响

根据四川盆地某页岩气田所取岩芯进行的强度实验,发现页岩呈现出显著的强度各向异性,沿层理面的剪切滑移是井壁失稳的主要机理。结合岩石力学实验结果,分析层理产状对井周应力状态的影响,得出井壁失稳风险分布图的演变过程,进一步分析了水平段坍塌风险随层理产状的变化规律。研究发现,沿层理面倾向钻进的水平井,坍塌压力随层理面倾角的增加先升高后迅速降低;沿层理面走向钻进的水平井则会不随着层理面倾角增大而发生变化。研究结论可以为页岩气钻完井设计提供参考。     

层理性泥页岩大斜度井井壁稳定性研究

层理性泥页岩的井壁失稳是制约深部油气钻井成功的关键问题之一。由于强度的各向异性,钻进大斜度井时更容易发生严重的井壁失稳问题。根据多孔介质弹性力学理论,建立了大斜度井井周应力状态,采用双重坐标转换,得到了井周集中应力在层理面上的分布。层理弱面和岩石基体均采用莫尔-库仑破坏准则,建立了层理性泥页岩大斜度井井壁稳定分析方法,综合考虑了层理面产状、井斜方位和地应力等因素的影响。研究结果表明,对特定产状的层理面而言,井斜角和方位角对井壁稳定性有重要影响。当井斜角超过一定角度后,坍塌压力急剧升高,井壁失稳风险增大,维持井壁稳定需要的钻井液密度较高,向水平最大主应力方向钻进大斜度井时坍塌压力最高,井壁失稳风险最大,应尽量避免井眼方位与水平最大主应力方向一致。     

陆相页岩储层坍塌压力时变特性分析及应用：以延长组长7段为例

水平井是实现页岩气经济、规模化开发的关键技术之一,钻井液作用下地层坍塌压力的时效性及其导致的坍塌失稳则是制约页岩地层水平井安全、高效钻进的主要因素。针对鄂尔多斯盆地延长组长7段陆相页岩储层,基于孔弹性理论及多孔介质渗流理论,确定了钻井液渗透作用影响下的页岩水平井井周附加应力数学描述模型;并通过对钻井液作用下的页岩进行综合岩石力学实验研究,揭示了钻井液作用下页岩力学强度及坍塌压力的时变特征,进而定量研究了水平井安全钻井的钻井液密度范围,对页岩地层的经济、高效钻井具有积极指导、借鉴意义。     

砂卵石地基的钻孔勘探方法研究

在砂卵石地层中勘察钻探时，要解决三个关键性的问题：一是钻进问题，在砂卵石层中钻进效率非常低下．必需采取措施予以提高，以保证工程进度；二是护壁问题，即孔壁稳定问题，使钻孔不坍塌、不掉块，保证孔底干净，以利于原位测试；三是取芯问题，采取合乎规范要求的岩芯。保证室内试验的可靠进行。     

新型无固相冲洗液钻孔流速流向仪研制成功

当前,金刚石钻进复杂地层钻孔护壁堵漏的新课题,已为国内外有关科研单位和地质勘探部门高度关注。我院地质系探工教研室最近研制成功的MY—1型和MY—1A型无固相冲洗液以及LSX—2型数字式钻孔流速流向仪不仅为这一领域提供了解决某些难题的新手段,也为我国自力更生利用资源等方面开创了新局面。 MY—1型和MY1—A型无固相冲洗液,通过实践证明,用于地质岩心钻探,对于一般水敏性地层和坍塌、破碎不稳定地层的钻进,能够提高钻速和起到良好的钻孔护壁作用。     

川南深层各向异性页岩井壁失稳力学机理

川南页岩埋藏深、岩性复杂、质地硬脆、层理发育、地应力复杂,水平井钻井井壁失稳事故时常发生,严重阻碍了深层页岩气高效开发进程。为此,以川南深层龙马溪页岩为对象,实验测定了页岩各向异性弹性和强度参数,通过成像测井分析了层理产状,通过室内实验和测井资料确定了地应力大小和方位,建立了各向异性页岩井壁坍塌压力模型,分析了不同地层条件的坍塌压力,并以川南深层页岩气井为例进行了验证。结果表明,页岩基质黏聚力和内摩擦角为13.00 MPa、39.50°,层理黏聚力和内摩擦角为11.10 MPa、28.50°,层理倾角5°～15°、倾向NE110°～NE120°;水平最大主应力114.69～117.23 MPa、水平最小主应力93.79～94.57 MPa、垂向地应力108.42～112.81 MPa;综合考虑弹性和强度各向异性计算的坍塌压力最高,强度各向异性的影响明显大于弹性各向异性;沿水平最大主应力钻进的水平井稳定性最好,其次为直井和小角度定向井,沿水平最小主应力方向钻进水平井时稳定性最差; L20X井实钻情况与预测结果基本一致,证实了模型的准确性。     

顺北油气田破碎性地层井壁稳定技术难题与对策

近年来,顺北油气田多口井因钻遇破碎性地层出现了严重的井壁坍塌掉块情况,导致阻卡频繁,多口井回填侧钻,已成为顺北油田勘探开发的重大技术难题之一。统计分析了顺北油气田奥陶系破碎性地层复杂现状,针对破碎性地层技术难点,研究分析了其坍塌失稳机理,提出了安全钻井技术对策。失稳机理主要为受挤压构造影响,地层破碎,应力集中,加之地层高角度裂缝、层理等弱面发育,胶结性差,结构松散,极易发生剪切破坏,产生大面积坍塌失稳现象。钻井液应强化致密封堵、固结性能,提高地层完整性和岩石强度,适当提高钻井液密度,加强力学支撑作用,同时提高钻井液携带能力,保持井眼清洁。破碎性地层钻进时应尽量简化钻具,优化钻井参数,“少进多退”,保证井下安全。