深水钻井气侵溢流发展规律及隔水管气侵监测优势

随着石油勘探开发迈向深水超深水,利用隔水管的长度优势、在隔水管底部对气侵进行早期监测的新思路成为研究的热点之一。从深水钻井气侵气体运移的基本规律出发,通过建立深水钻井井筒气液两相流计算模型,分析不同水深、泥线以下深度、井底压差、地层渗透率等工况下气侵气体的运移规律及其与溢流量的关系。结果表明:对于水深大于800 m、泥线以下深度小于2 800 m、地层渗透率小于50×10~(-3)μm~2的深水钻井,在隔水管底部对气侵进行监测比常规的泥浆池液面监测法更具时效性优势,且水深越深,泥线以下深度越小,地层渗透率越小,井底压差越小,该优势越明显。     

随钻气侵检测新技术

简要介绍了目前国外最新采用的三种气侵检测技术的测量原理、测量装置和测量方法。这三种新技术均可在钻井的过程中实施随钻气侵检测，为处理井喷和其它井眼事故赢得宝贵时间。     

随钻气侵检测新技术

简要介绍了目前国外最新采用的三种气侵检测技术的测量原理、测量装置和测量方法。这三种新技术均可在钻井的过程中实施随钻气侵检测，为处理井喷和其它井眼事故赢得宝贵时间。     

基于正交采样的随钻电阻率测量响应特性

地层电阻率参数的精确测定是随钻电磁波电阻率测井仪器测量的关键,其测量的核心在于感应电磁波信号幅度比和相位差的计算。针对幅度比和相位差准确计算需求,采用正交采样方法,对相邻接收线圈处的感应电磁波信号进行预处理及正交采样,计算得到相邻接收线圈处感应电磁波信号的幅度比和相位差,并通过仿真实验分析线圈系结构穿过不同电阻率参数层状地层模型时相邻接收线圈处感应电磁波信号幅度比和相位差的响应特性,验证正交采样方法在幅度比和相位差准确计算方面的优势。结果表明:在感应电磁波信号数字采样时对每路信号进行多周期采样后取平均,提高了感应电磁波信号幅度比和相位差的计算精度;另外,通过正交采样方法对每路信号间隔T/4后进行采样,提高了计算速度。采用该方法能够满足随钻电磁波电阻率测井仪器对实时性的要求。     

随钻感应电阻率方位响应特性研究

文章针对引进的随钻感应电阻率测井仪，由于该仪器所具有的偏心结构特性，使其具有方位探测功能，此项功能生产厂家并未开发，通过室内实验和现场试验所取得的数据，证明了该仪器的方位响应特性，对现场应用有一定的指导作用。     

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。     

泥浆侵入对随钻电磁波电阻率测井响应的影响

泥浆侵入影响是随钻电磁波电阻率测井工程应用必须考虑的因素。基于COMSOL软件数值计算,分析常见6种侵入模型中四发双收随钻电磁波电阻率测井响应特征。结果表明:在低阻围岩模型中,侵入小于地层电导率或者侵入大于地层电导率而小于围岩电导率时,可以忽略侵入影响;侵入大于地层电导率和围岩电导率时,侵入对4条曲线影响最为明显;高阻围岩模型中,侵入对短源距影响明显,同一源距的高低频率曲线明显分离。6种侵入模型中均出现了"双轨"及"分辨率降低"的现象。通过空间涡流分布特性分析揭示了井中存在侵入时的随钻电磁波电阻率测井响应机理。研究结果为随钻电磁波电阻率测井解释以及井眼影响校正提供了理论依据。     

钻井扭矩的随钻遥测

介绍一种石油钻井中钻具扭矩〔包括悬重和钻压〕的随钻遥测方法,该方法是在方钻杆的上、下两端各增加一个短接,分别放置扭矩、悬重传感器及信号处理电路,通过调频发射和接收,显示方钻杆的扭矩及钻具的悬重和钻压。本方法的特点是能实测施加于方钻杆上的真正扭矩。     

倾斜线圈随钻电磁波电阻率测量仪器的响应模拟及应用

采用各向异性水平层状介质磁偶极子源并矢格林函数计算接收线圈倾斜的随钻电磁波电阻率仪器的响应,利用新的方式定义出定向相位差及幅度比信号。分析视电阻率以及定向信号的探测特性,总结出地层边界、地层对比度、相对倾角、各向异性、线圈倾斜角度对仪器响应的影响规律。结果表明,倾斜线圈仪器不但可以利用视电阻率进行地层评价,还可以利用新的定向信号探测出地层上下界面,相比传统的电磁波电阻率仪器具有更好的地层评价和地质导向功能,是一种应用前景广阔的仪器。     

随钻电阻率测井的固定探测深度合成方法

针对随钻电磁波电阻率测井仪原始曲线探测深度不确定的问题,开展了将原始测井结果合成为具有固定探测 深度曲线的研究。研究中首先采用了一种简单快速的迭代反演算法进行曲线的围岩校正处理,之后利用高斯牛顿梯 度下降反演算法对每层地层进行三参数反演,获得地层的侵入带电阻率、侵入半径和地层真电阻率,再根据提出的伪 源距概念,利用获得的三参数绘制探测深度与源距、源距与视电阻率的关系图版,最终通过插值获得具有固定探测深 度的测量曲线。通过一系列数值模拟发现,合成后的不同探测深度曲线在有侵地层中出现有规律的分离现象,该现象 与地质特征吻合很好,相比原始曲线能更直接地反映地层侵入特性,说明本方法能够提升该类仪器的应用效果,可以 与阵列感应曲线进行对比,方便地质解释人员做出更准确的地层评价。     

欠平衡气侵与重力置换气侵特征及判定方法

在裂缝性碳酸盐岩地层中,地层气体以欠平衡或重力置换方式进入井筒形成气侵。对重力置换气侵和欠平衡气侵类型及进气量进行分析;基于气液两相流理论建立井筒气侵模型,改变边界条件计算精细控压钻井气侵期间井底压力和泥浆池增量的变化;通过改变井口压力观察泥浆池总量或出口流量的变化,分析井底气侵方式。结果表明:井口增加回压后,井底压力由欠平衡状态转变为过平衡状态,泥浆池增量略微增加,而重力置换气侵泥浆池增量保持原趋势增加,由此可以判断出井底的气侵方式;该判定方法在现场试验中得到验证,对精细控压钻井安全快速控制气侵有指导意义。     

自适应高阶矢量有限元方法在随钻电阻率测井中的应用

利用自适应高阶矢量有限元方法模拟不同模型仪器响应,分析随钻电阻率测井中井眼、源距、接收线圈之间的距离、线圈与地层之间的距离以及发射线圈长度等因素对仪器响应的影响。数值模拟结果表明:增大仪器的源距、减小接收线圈之间的距离或接收线圈贴近井壁位置,都有利于增强仪器在地层分界面处的分层能力,小井眼环境则有助于获得更加真实的仪器响应特征;与传统的自适应h方法相比,新方法具有计算精度高、求解速度快、误差指数速率收敛等优点。     

采用混合法和递推矩阵算法模拟层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应

将混合法与递推矩阵算法相结合计算轴对称条件下二维层状介质中随钻电磁波电阻率测量仪器的响应。根据层界面处电磁场的连续性条件得到确定所有待定系数的矩阵方程组并通过递推方法快速求解,以摒弃繁琐的上行波和下行波模式并避免指数增加项的出现。利用上述算法分析井眼、侵入和钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测井响应的影响。结果表明,由于金属钻铤的存在导致井眼内钻井液所占空间相对变小,从而使钻井液对接收线圈响应的影响变小;钻铤凹槽对随钻电磁波电阻率测量仪器相位差和幅度比的影响可忽略不计,但对单个接收线圈处电磁信号的相位和幅度产生明显影响,并且对幅度的影响大于对相位的影响。     

欠平衡钻井随钻试井数学模型及实用方法研究

认为欠平衡钻井的物理过程与传统的测试理论的主要区别是：随着欠平衡钻井的进行，井深不断增加，产层的暴露厚度是时间的函数，产能与井底压力是随时间变化的，在原有的试井理论基础上，推导出欠平衡钻井随钻试井数学模型，并结合现有的试井方法，提出欠平衡钻井随钻试井实用方法－－修正压降试井法和修正压力恢复试井法，同时，结合两口井的欠平衡钻井现场实例数据进行了该方法的计算，结果与实际地层压力对比，偏差较小，从而验证了这方法的可行性。     

欠平衡钻井随钻试井数学模型及实用方法研究

认为欠平衡钻井的物理过程与传统的测试理论的主要区别是 :随着欠平衡钻井的进行 ,井深不断增加 ,产层的暴露厚度是时间的函数 ;产能与井底压力是随时间变化的 .在原有的试井理论基础上 ,推导出欠平衡钻井随钻试井数学模型 ,并结合现有的试井方法 ,提出欠平衡钻井随钻试井实用方法——修正压降试井法和修正压力恢复试井法 .同时 ,结合两口井的欠平衡钻井现场实例数据进行了该方法的计算 ,结果与实际地层压力对比 ,偏差较小 ,从而验证了这方法的可行性     

基于非均匀采样的模拟退火随钻电磁波电阻率测井检波系统研究

在以往的随钻电磁波电阻率测井仪器检波系统中,仪器采样过程大多为均匀采样,检波方法多采用数字相关法或数字相敏检波(DPSD)法,其检波结果往往受采样量化误差以及频谱泄漏影响。针对这一问题,提出一种基于非均匀采样的模拟退火(SA)检波方法,并研制快速检波电路系统,选取基于均匀采样的DPSD检波结果进行对比。结果表明,基于非均匀采样的SA检波方法选频能力强,能更加有效地抑制量化误差相关性以及频谱泄漏带来的检波误差,更适用于恶劣多变环境下的随钻测井仪器检波。     

应用小波分析改善随钻电阻率测量的纵向分辨率

为了提高随钻电阻率测量的纵向分辨率，提出了一种基于小波变换的数据处理方法，该方法应用多尺度分析对随钻电阻率测井数据进行分析与处理，介绍了小波变换和多尺度分析的基本概念，并对随钻电磁波电阻率测量数据的频谱进行了深入的研究；分析了影响测量纵向分辨率的主要因素，给出了用小波变换对信号进行多尺度分析的方法。数值模拟结果表明，该方法可以有效地改善测量的纵向分辨率；与实际测井数据的对比说明，处理后的分辨率已经接近高分辨率电缆电阻率测量的水平。现场应用表明，该方法对改善随钻电阻率测量的纵向分辨率是十分有效的，为地层评价提供了更为有利的工具。     

应用小波分析改善随钻电阻率测量的纵向分辨率

为了提高随钻电阻率测量的纵向分辨率 ,提出了一种基于小波变换的数据处理方法 ,该方法应用多尺度分析对随钻电阻率测井数据进行分析与处理 .介绍了小波变换和多尺度分析的基本概念 ,并对随钻电磁波电阻率测量数据的频谱进行了深入的研究 ;分析了影响测量纵向分辨率的主要因素 ,给出了用小波变换对信号进行多尺度分析的方法 .数值模拟结果表明 ,该方法可以有效地改善测量的纵向分辨率 ;与实际测井数据的对比说明 ,处理后的分辨率已经接近高分辨率电缆电阻率测量的水平 .现场应用表明 ,该方法对改善随钻电阻率测量的纵向分辨率是十分有效的 ,为地层评价提供了更为有利的工具 .     

渤中地区EWR–Phase4随钻测井异常响应特征

结合井眼环境下随钻测井电磁场数值模拟计算的研究结果,分析了中浅电阻率和相位移深中浅电阻率这两大类随钻电阻率曲线异常变化的主要特征和产生的原因。并以中海油渤中地区哈里伯顿公司EWR–Phase 4随钻测井仪器所测量的这两类电阻率曲线为例进行详细阐述。选取了3口典型井的随钻幅度衰减和相位移电阻率曲线,通过对地层岩性、渗透性、泥浆侵入,机械钻速、井眼环境等几个因素的分析,特别是对极浅、浅、中和深电阻率曲线的变化范围和变化趋势等曲线特征进行了分析。研究认为,电阻率曲线异常主要表现为佐罗效应、窗帘花边效应和极化角突变等几种主要类型,而引起这种异常变化的原因既有井眼或地层倾斜的影响,也有薄互层、非均质性、螺纹井眼以及钻铤侧向震动等诸多方面的影响。     

基于多相压力波响应图版识别超深井气侵位置

考虑相界面雷诺应力、拖拽力、虚拟质量力、气液物性差异等参数,创建井筒多相压力波速及压力响应数学模型,基于超深井环空多相压力波响应图版唯一性,提出压力波响应图版识别超深井气侵位置的新方法;考虑井口气体溢流量、回压、钻井液密度等边界参数,结合差分数学方法对其求解,该方法在超深井YS1井(8 680 m)验证,压力响应误差小于等于1.703 s,计算与实测误差小于等于6.15%。结果表明：随回压增大,井筒流体可压缩性减小,井筒压力波速增大,压力响应时间减小;随井口气体溢流量增大,环空空隙率增大,压力波速减小,井筒压力响应时间延长,井口气体溢流量从0.83 L/min变化至38.33 L/min,井底8 680 m处压力响应时间从10.127 s增至36.643 s,增大了261.83%;气侵位置识别结果不仅取决于井口压力及流量传感器准确度,也与压力波响应图版计算准确性有关;实践证明借助压力波响应图版识别超深井气侵溢流位置的方法可行。