海塔盆地实施欠平衡钻井可行性分析

近年来,随着大庆长垣内部高渗油田的开发,综合含水逐年上升,稳产的难度增大,加快外围海拉尔盆地低渗透低产油田的开发,对大庆油田的产量接替和稳产都有着至关重要的作用.欠平衡钻井最明显的优点就是它能够有效地保护储层,提高深层机械钻速.为了加快海塔盆地的勘探进程开展,有必要进行欠平衡钻井可行性的研究.通过综合分析海塔盆地地质特点:地层温度压力、井壁稳定性、地层出水情况以及欠平衡钻井技术发展情况和经济效益,发现欠平衡钻井完全适用于海拉尔盆地.现场应用证明采用欠平衡钻井可有效解决海塔盆地深部地层钻井难题,对提高钻井速度,发现和保护储层,降低井漏风险,节约钻井成本,具有十分重要的意义.     

海塔盆地井壁稳定性研究

海塔盆地地质条件复杂,钻井难度大,钻井过程中经常发生井壁失稳现象,严重制约了该区钻井提速和勘探开发的进程。针对海塔盆地井壁易坍塌的问题,进行了泥页岩理化性能实验,利用实验数据分析预测了海塔盆地井壁稳定性状况,探讨了该地区井壁失稳机理,并制定了相应的防塌对策,为进一步研究适合海塔盆地的钻井工艺关键技术和提高钻速奠定了良好的基础。     

防斜打快技术在准噶尔盆地石炭系地层的试验应用

准噶尔盆地石炭系地层倾角大,岩石可钻性差,不易控制井斜。在优选多种防斜打快技术的情况下提出了螺杆加PDC钻头复合钻井技术控制井斜和提高石炭系机械钻速。结果表明,复合钻井技术在石炭系可用于纠斜后采用原钻具直接稳斜钻井,能够达到稳定井身结构,提高机械钻速的目的。     

减速涡轮深部防斜打快技术

超深小井眼机械钻速低和井斜控制难度大等问题制约了西部地区深层油气藏的开发。在分析国内外防斜打快技术的研究及应用现状基础上,提出减速涡轮防斜打快技术,并研制小尺寸减速涡轮钻具。现场试验表明:减速涡轮复合钻井技术提速效果明显,与试验井TH12509上下邻井段转盘钻井相比,机械钻速提高90%～150%;与邻井同井段转盘钻井相比,机械钻速提高1.2～1.7倍,井斜角从入井时的2.66°(5.89 km)降至0.33°(6.225 km),为西部超深小井眼防斜打快提供了一种新的技术途径。     

复合钻井技术在长庆气田钻井中的应用

长庆气田多年开发的过程中已经形成了一套适合钻探鄂尔多斯盆地天然气井的钻井技术,气井机械钻速已达到6米/小时,但是钻具失效表现的越来越突出,机械钻速提高的幅度越来越小。近三年来在77口天然气井施工中试验和应用了复合钻井技术提高了机械钻速、减少钻具失效、缩短钻井周期,复合钻井技术成为长庆气田钻井技术的亮点。     

梨树断陷SW水平井优化钻井技术应用

十屋（SW）水平井属于梨树断陷中央构造带车家窝堡圈闭构造,设计井深2600m,设计常规井眼和非常规井眼二种井身结构,钻井过程中钻遇地层岩性复杂,研磨性强,造斜段和水平段轨迹控制难度大,机械钻速低。本文介绍了PDC钻头的优化和钻具组合、钻井参数的优化在五口井上的应用,取得良好效果,大幅度提高机械钻速。     

基于PSO-BP的钻井机械钻速预测模型

机械钻速预测是优化钻进过程、提高钻井效率的关键技术,现有的计算模型主要建立在物理实验和理论分析的基础上,缺少对钻井工程实测数据的应用,导致计算精度难以满足复杂的现场需求.基于此,提出一种人工智能算法与BP(back propagation)神经网络相结合的钻井机械钻速预测模型.首先,利用小波滤波方法对实测数据进行降噪处理,并依据互信息关联分析优选输入参数降低模型冗余.其次,利用粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法实现对BP神经网络初始权值、阈值的优化,建立机械钻速预测新模型,并将PSO-BP新模型与标准BP、BAS(Beetle Antennae Search,天牛须算法)-BP及GA(genetic algorithm,遗传算法)-BP等三种模型进行对比分析.最后,根据实际工况对PSO-BP钻井机械钻速预测模型进行模型评价.结果表明,PSO-BP机械钻速预测模型不仅具有良好的预测精度,而且为钻进过程中提高机械钻速提供科学的参考.     

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。     

欠平衡井底附近岩石应力状态分析

由于欠平衡钻井具有大幅度提高钻速、有效保护油气层和降低钻井成本等优点,被广泛应用于国内外各大油田,但对欠平衡钻井井底岩石应力状态特点的相关研究较少。本文以欠平衡钻井井底附近井眼为研究对象,通过分析地应力、孔隙压力、液柱压力等对井底岩石机械力学特征变化的影响,来研究欠平衡条件下非渗透性井壁和渗透性井壁岩石的破碎效率、井斜、井壁稳定等问题。研究结果表明：井底附近岩石力学性质受地应力、孔隙压力、井眼及液柱压力等的综合作用。非渗透岩石时,欠平衡钻井破岩效率高,机械钻速大,井壁集中力大,易井斜;渗透井壁时,随渗透率的增大,欠平衡钻井破岩效率降低,机械钻速减小,井壁集中力减小,井斜倾向变小。     

气体连续循环钻井技术在博孜区块砾石层的应用

博孜区块上部地层发育着近5 000 m厚的砾石层，砾石层硬度大、可钻性差，导致了上部大尺寸井眼常规钻井机械钻速低、钻井周期长，近年来尝试了多种提速工具、工艺技术，效果都不理想。为此，进行了气体连续循环钻井技术研究，设计了气体连续循环钻井技术方案，制定了井斜控制、沉砂清理等工艺技术措施，形成了适合巨厚砾石层地质特征的气体连续循环钻井工艺技术，并开展了6口井、9井次现场应用，显著提高了机械钻速，缩短了钻井周期，较大节省了钻井成本。气体连续循环钻井技术克服了沉砂30 m以上无法接立柱的困难，有效延长了微出水地层气体钻井进尺，将最大井斜控制在5°的安全范围内，未影响后期技术套管下入及完井改造工艺实施。气体连续循环钻井技术正在成为博孜区块巨厚砾石层钻井提速提效的一项关键技术，它为博孜-大北区块万亿方产能建设目标提供了有力的技术支撑。     

井下液压脉冲发生器工作特性仿真

井下液压脉冲发生器是一种可调制脉冲射流的井下提速工具,该装置的工作原理是利用井底钻柱振动能量,采用活塞激励的方式调制脉冲射流,基于该装置工作原理,利用Matlab环境下的Simulink系统建立装置工作状态下的仿真模型,对装置的工作特性进行仿真分析。结果表明:装置调制脉冲射流的压力变化值与装置内柱塞运动规律密切相关,装置产生的脉冲压力幅值随钻头压降的增大而增大,但增长幅度逐渐变缓,随钻井液流量的增加呈线性减小趋势,随钻压的增大而增大,随转速的升高而增大,合理选取钻进参数有助于装置工作性能的进一步提升。     

随钻方位伽马成像测井在鄂尔多斯盆地H井区水平井地质导向中的应用

随钻方位伽马成像测井是水平井地质导向技术的重要组成部分,与常规随钻伽马测井相比,方位伽马成像测井仪利用多个伽马探测器,将带有方位信息的测量数据上传到地面,精确指导井眼轨迹调整,确保维持在目的层的有利位置钻进。根据上下伽马曲线和成像图的8个响应特征将常见的水平井井眼轨迹与地层接触关系划分为简单模式和复合模式,简单模式细分为5大类8种情形,同时给出了不同井眼轨迹与地层接触关系下地层视倾角的计算方法。在鄂尔多斯盆地H井区的应用表明,随钻方位伽马成像测井可提供及时且准确的导向建议,显著提高了钻井效率,长水平段水平井的储层钻遇率超过94%,达到提高单井产量和建产效率的目标。     

元坝11井欠平衡钻井施工技术

在元坝11井采用欠平衡钻井技术发现了多层气层,提高了机械钻速,整体降低了钻井成本。     

梨树断陷页岩气水平井钻井关键技术

为解决部署在梨树断陷的首口页岩气水平井梨页1HF井存在的井壁失稳风险高、机械钻速低、固井施工难度大、井眼轨迹控制难度大等技术难题。在梨页1HF井施工过程中,通过综合应用油基钻井液、旋转导向地质导向、双凝双密度水泥浆等技术,并进行了钻头优选和钻具组合优化。施工结果表明井眼稳定,井眼轨迹平滑,水平段共完成进尺1 020 m,储层钻遇率92.7%,固井质量优秀。该井实现了安全、高效钻进,实际钻井周期22.56 d,较设计钻井周期缩短了14.94 d,平均机械钻速7.98 m/h,较设计提高了82.19%。该井良好的施工效果,可见对后续梨树断陷页岩气水平井施工具有积极的指导和借鉴作用。     

井底牙轮钻头的钻速方程及现场应用

以岩石侵入理论为基础,在考虑井底压力的条件下,建立牙轮钻头的钻速模型。结果表明:在地层由软、中硬到硬地层过渡过程中,钻速方程能够解释不同破岩方式下牙轮钻头的机械钻速问题;随着刃尖角的增大,锥形齿和楔形齿的牙齿侵深都呈指数递减趋势;随着井眼内钻井液柱压力的增大,侵入深度呈指数递减趋势,其中锥形齿递减趋势大于楔形齿;模型理论钻速计算结果与实际钻速数据接近,最小欧式距离为25.8。