钻软硬交错地层时钻头弯矩及转角的计算方法

本文详细地分析了从软地层钻入硬地层前后,钻头上产生弯矩的原因及计算方法。根据软硬地层的可钻性不同,钻速及相应的地层对钻头的反作用力也不同的原理,推导了在钻过交界面前后钻头的转角、钻具的反力矩及软硬地层中不同钻速与时间的关系式及微分方程,给出了方程的解。求解结果表明,钻头的转角和弯矩是随时间的延长而逐渐增大,在全部钻完交界面时达到最大值;钻头弯矩与交错层的可钻性、下部钻具的结构和钻头的几何尺寸有关,并且与所加的钻压成正比。     

单砂体内只注不采型注水井供液半径理论模型及应用

随着井网密度逐年加大,待钻井周围钻关注水井数量也相应增加。为了避免在钻井过程中发生事故,必然要对注水过程中不同井距、不同渗透率及不同注入时间等因素下单砂体内压力的分布规律进行研究,进而对钻关距离和钻关时间等方面进行调整。根据渗流力学理论,建立了常见的单砂体内只注不采情况下的注水井供液半径和地层压力预测数学模型,绘制了供液半径和泄压半径理论图版。对单砂体内压力分布影响因素进行了详细分析,单砂体的渗透率对地层压力系数的影响较小;不同注水时间单砂体内地层压力系数差值较大,尤其是单砂体的半径较小时差值更大;单砂体的半径对地层压力系数的影响较大,尤其是单砂体的半径较小时影响更大。     

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.     

随钻地层压力测试增压效应响应机理研究*

随钻地层压力测试可在钻井的过程中实时提供地层压力信息,达到提高钻井效率,优化钻井工艺的目的。但由于钻井过程中泥浆滤液侵入地层,造成近井地带地层出现增压效应,增压效应导致随钻地层压力测试结果失真。因此,针对随钻地层压力测试过程中存在的增压效应,分析增压效应产生的主要原因和形成机理,建立了泥饼形成条件下增压压力的理论模型,采用该模型模拟了不同地层、地层流体、泥饼和井筒环境下的增压响应规律,揭示了随钻地层压力测试增压效应的响应机理。研究表明,地层渗透率、泥饼渗透率和过平衡压力的大小是影响增压效应的主要因素,在地层渗透率较低、泥饼渗透率较高情况下增压效应明显增大。     

井下可视化自动寻航钻井技术初探

针对地层模型预测不准确、钻头处地层特性分析不到位和地层边界确定不及时等影响优质储层钻遇率问题，开展了可视化寻航钻井探索性研究。该技术包括井周地层预测及三维可视化、导航模型构建、地层边界自动分析、地层特性实时自动分析、优质储层自动识别和轨迹自动优化等几个过程。前3个过程属于可视化导航地层模型构建，用于宏观上预测和指示富集油气目标地层位置、延展性等；地层边界自动分析、地层特性实时自动分析及优质储层自动识别用于精细预测钻头附近地层的边界位置、实时提供地层的岩性、物性和含油性，以便精确确定钻进方向；轨迹自动优化则用于自动规划下一步钻井方案。在多口井现场应用中，该系统预测的地层模型及优化的轨迹提高了优质储层钻遇率。结果表明，井下可视化自动寻航钻井技术能够在一定程度上实现类似于汽车导航式钻井，为提高优质储层钻遇率提供了一种新的技术手段。     

随钻测井技术新进展

随钻测井是在钻开地层的同时实时测量地层信息的一种测井技术,自1989年成功投入商业应用以来得到了快速的发展,目前已具备了与电缆测井对应的所有技术,包括比较完善的电、声、核测井系列以及随钻核磁共振测井、随钻地层压力测量和随钻地震等技术,随钻测井已成为油田工程技术服务的主体技术之一。本文较系统的总结介绍了目前随钻测井技术的最新研究进展。     

鄯善油田三间房组油藏油水界面分布状态的主导因素分析

近期的新钻加密井发现鄯善油田三间房组油藏油水界面与开发初期所认为的形态有明显不同.通过对油水界面分布情况及地层水矿化度、化学成分、水型等方面的研究,认为造成这种状况的主导因素是鄯善油田正好位于地下水排泄区内,地下水自西北部侵入鄯善油田,使西区、北区油水界面严重抬升,地层水矿化度及化学成分也发生了相应的变化.这对确定新钻加密井井深,提高水淹层解释符合率具有现实的指导作用.     

地下水侵入对三间房组油藏油水界面的影响

鄯善油田经过10多年开发,地层水的分布状况变得比较复杂。近期新钻加密井发现三间房组油藏油水界面分布特征与开发初期所认为的情况有明显差别,整体呈北高南低、西高东低特点。对油水界面变化情况及地层水矿化度、化学成分、水型等资料分析表明：自北向南地层水矿化度逐渐升高,水型也由NaHCO₃型逐渐过渡到CaCl₂型。通过对地层水中不同类型离子的组合特征及含量变化分析,结合邻区地层水分布特征,认为造成目前油水界面分布状态的主要原因是地下存在一个水动力系统,自西北部侵入鄯善油田,使西区、北区油水界面严重抬升,地层水矿化度及化学成分也发生了相应变化。为油田确定今后新钻加密井的井深及提高水淹层解释的符合率提供了有力的依据;同时也为分析油水界面变化的影响因素提供了一个新思路。     

井下环境模拟试验装置研制

为适应井下高温高压工作环境,随钻测量仪器入井前需进行室内耐温耐压测试。通过使用恒压变量泵控等技术,研制了井下环境模拟试验装置;由模拟井筒、地层压力、环空压力及井底温度模拟模块等部分组成。最高模拟125℃井底温度及70 MPa地层压力与环空压力,可作为井下仪器室内耐温耐压测试平台。在模拟井筒外侧壁上设计了地层岩心模拟模块,模拟井下不同岩性地层。通过地层压力模拟模块向地层岩心模拟模块施加不同数值的高压流体,模拟出在地层压力作用下地层流体向井筒内渗流的过程,拓展了试验装置应用范围。对装置进行了110℃及60 MPa的升温、升压测试,设备工作稳定,温度与压力控制精度分别达到±0.5℃及±0.3 MPa,满足设计要求。     

石油百科知识：综合录井（二）

岩屑录井 是获取井下地层岩石样品的重要手段。录井时，要随钻井进尺每隔1米左右从返出的钻井液中捞取一包砂样，并洗净晒干，进行岩性观察描述，并挑选出相对应地层的岩样。因砂样中混有上部地层的岩屑，通常是根据砂样中不同岩样的百分含量和最新出现的岩屑成分来确定岩性，并用钻时快慢区分砂岩、泥岩等。若是发现钻时快，     

沿海地区大直径长桩冲击钻机成孔质量控制的探讨

本文通过实例论述了冲孔灌注桩施工中遇到的施工难题及其解决方法：利用超前钻探手段,根据不同地层条件,采取相应的技术措施,控制孔壁坍塌、缩颈、桩孔偏斜以及减少在冲孔过程中常遇的卡钻、埋钻等问题。     

天然气水合物地层PCS取样扰动有限元仿真分析

针对天然气水合物地层钻进过程中,钻头扰动可能对井底和井周地层波速变化产生很大影响,从而导致难以通过钻探取心分析及测井获得天然气水合物地层准确信息的问题,借助有限元软件ANSYS/LS-DYNA,构建保压取心器(PCS)钻头钻进水合物地层的有限元模型,模拟PCS钻头钻进天然气水合物地层的动态过程,得到不同时刻的扰动形态,同时得到了钻压、转速分别与水合物地层扰动影响关系。研究结果表明:(1)当转速一定,钻压增大时,超前钻头附近井底地层及钻头附近井周地层扰动程度呈增大趋势;当钻压一定,转速增大时,超前钻头附近井底地层最大扰动程度基本不受转速改变的影响,而钻头附近井周地层最大扰动程度整体呈线性增大趋势。(2)钻压和转速一定时,钻进方向上井底地层距离超前钻头越近,其水合物地层扰动程度越强,反之则越弱,距离超前钻头0.09 m以内的井底地层扰动程度较大,在此范围之外的井底地层则扰动程度较小;同时径向上距离钻头体越近,其水合物地层扰动程度越强,反之则越弱;距离钻头体0.055 m以内的井周地层扰动程度较大,在此范围之外的井周地层则扰动程度较小。研究计算结果可为天然气水合物地层PCS取心分析及水合物测井提供参考。     

准噶尔南缘深井机械比能分析与钻井参数优化

准噶尔盆地南缘深部地层具有埋藏深、岩石抗压强度高、可钻性差等特点,导致复杂情况多、钻井周期长,单井平均钻井周期335 d,深部地层平均机械钻速在2 m/h以下,提高机械钻速是南缘深部地层钻井的迫切需求和巨大挑战。针对南缘深部地层复杂条件,建立井口载荷与钻头载荷之间的关系,分析螺杆钻具输出特性,推导复合钻井机械比能模型。以HT1井五开ϕ190.5 mm井段实钻数据为基础,针对不同地层分析南缘深部地层机械比能与机械钻速之间的关系,优选钻井方式,确定合理的钻井参数范围。机械比能分析表明,连木沁组对转速不敏感,推荐采用常规钻井方式并适当增加钻压;胜金口组和呼图壁河组推荐采用复合钻井,适当提高钻压;清水河组和喀拉扎组扭冲提速效果不明显,建议尝试新型提速工具,考虑尝试高钻压、适当转速的参数组合。研究结果可为后续南缘深部地层提高钻速提供参考。     

随钻方位电阻率测井仪器响应数值模拟

利用目标导向自适应有限元建立数值模拟模型,计算和分析天线源距、发射频率、地层倾角及围岩电导率等参数变化对随钻方位电阻率测井仪器响应的影响。数值计算结果表明:不同发射频率与天线源距对仪器探测深度影响较大,围岩电导率会影响仪器对地层边界探测的敏感性,地层倾角越大,仪器测量到的地质导向信号幅值衰减越快;利用随钻地质导向信号的极值、极性以及井周电阻率成像,可以快速准确地判断储层边界以及裂缝边缘和走向,为实时钻井地质导向提供依据。     

浅谈随钻地层测试技术的应用与发展

随钻地层测试技术是应用在采集地层压力数据中的一项新技术。本文通过介绍随钻地层测试仪器的种类和运行原理对其应用和发展进行了研究,对随钻地层测试技术的发展前景进行了阐述。主要通过我国吉林石油探区的随钻地层测试技术的现状、发展技术的方向以及应对注意的问题进行了简单介绍。笔者认为随钻地层测试的发展方向应当是双封隔器模式结构具有流体取样和流体实时分析功能。我国在发展随钻地层测试技术时还要不断借鉴国外的先进技术,联合科研单位进行理论研究,发展我国自己的随钻地层测试仪器。     

某大桥岩溶地区桩基施工技术研究

某特大桥桩基施工区域地质条件复杂,地层上部为人工填筑粗角砾土、粗圆砾土及卵石土,下部为弱风化灰岩,岩石节理裂隙强烈发育,溶洞和溶蚀较多、较大且多层分布。在桩基施工过程中经常出现卡钻、掉钻、串孔、护壁泥浆流失,造成护壁坍塌或孔口塌陷等现象。针对出现的不同情况采用提前高压注浆处理、回填材料填充、护筒跟进、水下灌注混凝土等不同的施工方法,使得钻孔顺利进行,混凝土灌注数量及质量得到有效控制。     

各向异性孔隙地层随钻声波测井理论模拟及应用

储层中普遍存在的各向异性和渗透性均会对弹性波传播产生影响。为满足油气资源勘探需求，对复杂储层中各向异性与渗透率的测量评价已逐渐从常规的电缆测井发展为随钻测井。本文建立了随钻声波测井模型，以Biot理论为基础研究了弹性波在横观各向同性孔隙地层中的传播机制，并对含有钻铤的充液井孔内各部分声场进行分析，导出了横观各向同性孔隙地层随钻声波测井的声场表达式。研究了随钻多极子声场模式波的频散特征。结合时间—慢度相关法分析了阵列波形中地层波和钻铤波的到时及慢度特征。计算结果表明随钻斯通利波和螺旋波速度频散曲线对地层各向异性和渗透率有不同程度的灵敏度，可用于实际资料的反演，并在此基础上处理了实钻井声波数据，对地层渗透率和各向异性进行了综合评价。本文的计算结果可作为复杂介质地层中随钻声波测井解释的理论基础。     

“地层结构力学”的提出和基本理论框架

本文首次提出了＂地层结构力学＂新学科,并对＂地层结构力学＂的定义、研究对象、研究内容和特点等进行了分析,初步建立了＂地层结构力学＂这一新学科的基本理论框架。     

TK1119超深井钻井液技术

TK1119井是塔河地区的一口超深评价井,完钻井深6201m．该井地质结构复杂,穿越地层多,井壁稳定难度大．针对不同地层特点采用不同的钻井液,辅助相应的维护处理工艺,保证该井顺利完钻,解决了上部地层频繁阻卡、侏罗系和三叠系水化失稳、石炭系大段岩盐坍塌及盐膏层缩径卡钻及奥陶系井漏的难题,为区块进一步勘探开发提供了技术保障．     

基于时域有限差分法的随钻声波测井仪隔声体隔声效果的数值模拟

随钻测井环境下,钻铤纵模式波会严重干扰地层纵波的测量,因此需要使用隔声体来减弱钻铤波对地层纵波测量的干扰.采用圆柱坐标系下的交错网格技术,自行开发了一种可用于设计随钻声波测井仪器隔声体的三维时域有限差分程序.利用该程序数值模拟采用不同结构的隔声体时,硬地层井眼中的随钻单极子声波测井响应,并对这几种不同结构的隔声体性能进行评价.结果表明:采用不同结构的隔声体,对钻铤纵模式波的时延量和隔声量存在很大差异;与其他结构隔声体相比,周期性交错排列的凹槽结构的隔声体在测量地层纵波速度时具有较好的效果.