冀东油田大斜度大位移井井眼清洁技术

随着冀东油田勘探开发的持续深入,大斜度大位移井比例逐年增加,钻井过程中井眼清洁问题凸现。针对大斜度大位移井的特点,通过室内模拟实验及岩屑颗粒的受力特征探讨了岩屑床成因及岩屑运移规律。并基于水力学计算模型优化设计水力参数,应用CFD仿真模拟岩屑床清除钻杆周围流体的流动特性,评价优选钻井液材料维护钻井液性能,同时采取井眼清洁实时监测、高效携岩剂等工艺,从设计到施工全面提高井眼净化水平,形成了一套改善大斜度大位移井井眼流动条件的配套技术措施,为大位移井的安全施工提供了技术支持。现场应用结果表明,后续施工的大斜度大位移井极少发生井眼清洁不好导致的憋钻卡钻等复杂情况。     

超深井长裸眼段岩屑运移规律及特征分析

大位移井在深部地层的油气藏开采中得到了广泛应用,但同时面临着井眼清洁不充分、托压、卡钻等一系列问题,为了更好地指导超深大位移井的井眼清洁工作,需要进一步对超深大位移井的长裸眼段的岩屑动态运移特性进行研究。建立了考虑实际井眼轨迹、流体压降及悬浮层颗粒扩散的大位移井两层岩屑运移动态模型。该模型利用有限差分法进行求解,并利用已有文献的实验结果进行验证。对钻井和冲洗两种工况进行模拟研究,认识钻井液排量、钻井液密度、机械钻速、井眼半径等方面对岩屑运移的影响。研究结果表明：在钻井工况下,井斜角越小的井段,岩屑越难以沉积,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小、钻速越低,岩屑运移的效率越高;在冲洗工况下,井斜角越小,冲蚀效果越差,且钻井液排量越高、钻井液密度越高、井眼尺寸越小,岩屑运移的效率越高。研究结果对保障超深大位移井良好的井眼清洁具有指导意义。     

大港油田大位移钻井技术研究与实践

针对大港油田大位移井存在的摩阻和扭矩大、轨迹控制难度大、井壁稳定难度大、长裸眼段下套管难度大、井眼净化要求高等技术难点,研究制定了一套大位移水平井钻、完井技术。论述了大位移水平井实施中的井眼轨迹设计技术、导向钻井技术、漂浮下套管技术、高润滑强抑制的优质钻井液技术、摩阻扭矩预测及监测技术等,已钻成的3口大位移水平井的水平位移与垂深比大于2,其中庄海8Ng-H1井的水垂比为2.74,水平段732 m。实践证明,该套技术在大港油田是完全可行的。     

大位移井摆线轨道设计方法

摩阻力和摩阻力矩是影响大位移井位移的主要因素 ,选择合适的轨道剖面可以减小摩阻力和摩阻力矩。基于最速降线原理 ,提出了一种大位移井摆线轨道设计的方法。利用此方法计算了井眼长度、起钻摩阻、滑动摩阻、摩阻力矩和井眼曲率 ,并与其他轨道剖面下的计算结果进行了对比。对比结果表明 ,在相同的设计条件下 ,与圆弧、悬链线、准悬链线轨道相比 ,摆线轨道的井眼长度最短 ,摩阻力和摩阻力矩较小。这种摆线轨道设计方法具有一定的应用价值     

大位移水平井水力延伸能力影响因素分析

大位移水平井是经济有效开采常规油气资源和非常规能源的重要手段之一,水平段极限延伸长度的增加是提高其经济效益的重要指标.综合考虑水平井钻井过程中地层性质、机泵条件、井眼的清洁程度等因素对水平段延伸的影响,给出了考虑井眼清洁程度的水平井段延伸能力的计算方法,对水平井水力延伸能力进行了预测和分析,并对各个因素的影响规律进行了研究.结果表明:井眼清洁程度对水平井延伸能力的影响不可忽略;增加钻杆旋转,合理控制机械钻速,改善钻井液性能,合理搭配钻井液密度和排量,可以提升大位移井的延伸能力以及满足井眼清洁要求.     

大位移井摆线轨道设计方法

摩阻力和摩阻力矩是影响大位移井位移的主要因素，选择合适的轨道剖面可以减小摩阻力和摩阻力矩。基于最速降线原理，提出了一种大位移井摆线轨道设计的方法。利用此方法计算了井眼长度、起钻摩阻、滑动摩阻、摩阻力矩和井眼曲率，并与其他轨道剖面下的计算结果进行了对比。对比结果表明，在相同的设计条件下，与圆弧、悬链线、准悬链线轨道相比，摆线轨道的井眼长度最短，摩阻力和摩阻力矩较小。这种摆线轨道设计方法具有一定的应用价值。     

水平裂缝压裂井眼位移的有限元计算

用有限元法分别对有１～３条水平裂缝井眼在压裂时油层附近的井眼位移分布进行了计算。计算结果表明，增加裂缝数，并未使井眼位移的影响范围和位移的绝对值成倍增加，而是使裂缝周围区域的岩石更加紧密，同时还使裂缝处的水泥环承受巨大的拉应力，这样可能导致水泥环被破坏。该计算结果可用于分析和研究压裂对油层孔隙度及渗透率的影响     

水平裂缝压裂井眼位移的有限元计算

用有限元法分别对有１－３条水平裂缝井眼在压裂时油层附近的井眼位移分布进行了计算。计算结果表明，增加裂缝数，并未使井眼位移的影响范围和位移的绝对值成倍增加，而是使裂缝周围区域的岩石更加紧密，同时还使裂缝处的水泥环承受巨大的拉应力，这样可能导致水泥环被破坏，该计算结果可用于分析和研究压裂对油层孔隙度及渗透率的影响。     

裸眼完井下的大位移井裂缝起裂研究

随着大位移井数量的增加,大位移井压裂逐渐成为油气藏的一种重要增产技术手段。大位移井水力压裂裂缝起裂与直井、普通定向井有显著差别,其起裂模式不仅与井眼轨迹(井斜角、方位角等) 有关,而且还与地应力方位密切相关。以往的斜井裂缝起裂模式已经不能满足大位移井压裂设计的需要。考虑作业条件、压裂液渗滤效应和孔隙压力的影响,建立了大位移井井筒周围应力场分布模型,提出了裂缝起裂压力和起裂方位预测模型,并分析了不同构造应力范围对大位移井压裂裂缝起裂的影响。计算结果表明,建立的模型完全适用于大位移井压裂设计的需要。     

快速拉格朗日元方法在井壁稳定中的应用

拉格朗日元方法是一种分析非线性大变形问题新的数值方法．软泥岩缩径问题往往牵涉到非线性大变形问题，以往这类问题多在小变形情况下进行研究．采用拉格朗日元方法，用弹塑性模型对井壁稳定问题进行了研究．结果表明，采用大变形模型所得的井壁径向位移明显小于小变形模型，采用大变形模型计算软泥岩井眼缩径有助于正确认识井眼缩径规律．     

快速拉格朗日元方法在井壁稳定中的应用

拉格朗日元方法是一种分析非线性大变形问题的数值方法。软泥岩缩问题往往牵涉到非线性大变形问题，以往这类问题多在小变形情况下进行了研究。采用拉格朗日元方法，用弹塑性模型对井壁稳定问题进行了研究。结果表明，采用大变形模型所得的井壁径向位移明显小于小有模型，采用大变形模型计算软泥岩井眼缩径有助于正确认识井眼缩径规律。     

层理性泥页岩井壁失稳机制的FLAC3D 数值分析

 在层理性泥页岩钻井过程中经常出现井壁失稳,影响钻井的顺利进行。考虑层理性泥页岩的岩块和层理特性,采用层理岩石单元和层理面单元的组合模型描述层理性地层的破坏模式。利用有限差分数值模拟软件FLAC3D建立层理性泥页岩井眼的有限差分计算模型,模拟了实际钻井过程。和均质地层对比,分析了层理性泥页岩井眼的塑性区分布、井眼位移和次生应力分布特点。数值模拟再现了层理面的变形破坏现象,描述了层理面的滑移特征。研究结果表明,数值模拟结果和实际钻井现象相吻合,层理面上下两侧位移差最大为0.8mm,层理面滑移位移是错动位移的8.13倍,证明了层理面的滑移是层理性泥页岩井壁失稳的根本原因。分别模拟了地应力、层理面空间分布、井眼轨迹参数和井眼尺寸对倾斜层理直井和水平层理斜井的变形破坏规律。     

大位移井套管柱摩阻模型的建立及其应用

通过对井眼内安装扶正器和未安装扶正器套管柱的受力与变形进行分析 ,推导出大位移井中套管柱的摩阻计算模型 ,并用VB语言编写了相应的计算程序 ,用来预测套管下入过程中的大钩载荷和摩阻。对水平位移超过30 0 0m的大位移井埕北 2 1-平 1井 ,用所编写的程序计算了完井套管柱下入过程中的大钩载荷和摩阻 ,并与实测值进行了对比 ,计算结果与实测结果吻合较好。     

大位移井岩屑床厚度预测模型与现场应用： 以CH1-1-XX井钻井为例

大位移井钻井过程中,岩屑极易在斜井段及水平段环空底部积聚成床,导致憋泵、卡钻等事故,严重影响钻井施工安全和钻井时效。现有的岩屑运移及岩屑床清除模型均针对标准圆球状岩屑,与实钻中返出的岩屑形状差异较大,导致模型应用范围受限,无法提供更准确的现场指导。为探究大位移井非标准圆球状岩屑运移规律,本文通过可视化岩屑运移实验与CFD数值模拟结合的方法,建立了一套大位移井岩屑床厚度预测经验模型,并在CH1-1-XX井开展了现场应用,对不同开次下的钻进参数进行了优化,取得了良好效果。结果表明：利用模型预测岩屑床厚度并进行钻进工艺参数优化后,一开与二开钻井时最高岩屑床厚度分别为40.6 mm、33.9 mm,均低于同井深处的岩屑床厚度安全线,表明井眼清洁程度高,无憋卡风险。本文建立的岩屑床厚度预测经验模型对提高大位移井井眼净化效率,保障大位移井安全高效钻进具有重要意义。     

大斜度双靶定向井钻井技术在中原油田的应用

中原油田针对大斜度双靶定向井井斜角大、斜井段长、目标多、井眼弯曲严重、井斜角与方位角控制困难、井眼易坍塌和易遇阻卡等特点进行了科研攻关,通过九口井的现场施工,在大斜度双靶定向井的井身轨迹控制、钻井防卡、电测易遇阻卡、提高钻速等方面取得了较大进展,获得了宝贵经验。     

井眼轨迹控制工具减速机构研究

随着定向井和大位移井等复杂结构井的大量出现,井眼轨迹控制工具的作用越来越明显。本文对高造斜率井眼轨迹控制工具中减速机构进行了深入研究:将行星齿轮、蜗轮蜗杆和谐波齿轮三种减速机构进行了对比,最终优选出了谐波齿轮减速机构,并对其工作原理进行了阐述;然后对谐波齿轮减速机构中柔轮进行了结构设计、强度校核和稳定性分析;最后对谐波齿轮减速机构的设计进行了总结,提出了柔轮寿命存在的问题,为高造斜率井眼轨迹控制工具的进一步研究奠定了基础。     

大位移井套管柱摩阻模型的建立及其应用

通过对井眼内安装扶正器和未安装扶正器套管柱的受力与变形进行分析，推导出大位移井中套管柱的摩阻计算模型，并用Ⅶ语言编写了相应的计算程序，用来预测套管下入过程中的大钩载荷和摩阻。对水平位移超过3000m的大位移井——埕北21-平1井，用所编写的程序计算了完井套管柱下入过程中的大钩载荷和摩阻，并与实测值进行了对比，计算结果与实测结果吻合较好。     

现代井下钻井工具及旋转导向闭环钻井系统

大位移井和复杂井眼轨迹的控制须实现连续旋转井下闭环导向钻井 ,这一需求推动了井眼轨迹控制手段的提高 ,为此 ,探讨了适用于旋转导向闭环钻井的井下工具的发展概况 ,提出了比较可行的井下钻井工具发展和研究方向。研究结果表明 ,应重视旋转导向闭环钻井技术的发展 ,静态式可调偏量机构是井下闭环控制的主要方式 ,应采用直接侧向力法控制钻头轨迹。     

基于尖点位移突变模型的井壁稳定性分析

引入基于广义Hoek-Brown准则的有限元强度折减法,考虑井壁不同位置的水平方向位移与强度折减系数的非唯一相关性,以及井壁失稳破坏时岩体变形的瞬时突变性,建立了井壁最大水平方向位移与强度折减系数的井壁稳定性尖点位移突变模型。利用上述模型研究了井眼直径与井筒压力对井壁稳定性影响规律,结果表明,随着井眼直径的增加,井壁稳定性安全系数降低速度越快;随着井筒压力的增大,井壁稳定性安全系数增加速度越快。     

胜利英雄滩油田浅层大位移井钻井液技术

英雄滩油田地质构造复杂,造斜点较浅,斜井段长,钻井液施工难度大。通过优选聚合醇润滑防塌钻井液体系,配合相应的现场维护处理工艺,取得了良好的现场应用效果,解决了大位移井钻井过程中易出现的井壁稳定、井眼净化及润滑防卡难题,达到了优质、安全、快速钻井的目的。