利用地层可钻性预测钻速

在岩芯上钻孔测得的地层可钻性,可以应用到钻速预测技术方面。这将有利于钻井工程的设计工作。本文引用了钻速钻压关系的诺模图,用统计方法求出了方程的系数,得到了该诺模图的数学模型。文章叙述了用试验方法求出地层可钻性级值K_d与数学模型中系数的关系,从而得到了用地层可钻性级值K_d表达的钻速预测方程。即V=N(2.2W)~a/2.6(1.526)~(K_d)。式中V为钻速,米/时;N为转速,转/分;W为单位直径钻压,吨/英寸;K_d为地层可钻性级值,a=1.173261+0.05005K_d。文章说明了钻速预测方程的使用方法,介绍了在钻井设计、施工、估计压差等几方面的用途。文章最后讨论了提高预测准确性有赖于取得有代表性的地层可钻性资料的问题。     

基于相关向量机的地层可钻性级值预测

对录井资料及测井资料与地层可钻性级值的关系进行分析,提出一种基于相关向量机算法的地层可钻性级值预测的新方法.通过标准化钻速、测井声波时差、地层密度、泥质含量和地层深度进行学习训练相关向量机,建立地层可钻性级值预测的相关向量机模型.对准噶尔盆地部分井的地层可钻性级值进行预测的结果表明,该方法优于BP神经网络方法,具有预测精度高、收敛速度快、推广能力强等优点.     

利用岩屑波速随钻检测地层可钻性及优选钻头类型

研制了随钻测量钻井岩屑声波速度的便携式钻屑波速测试系统,并对岩屑波速进行了测试,建立了岩屑波速与可钻性级值的关系模型。利用该模型,可随钻标定地层的可钻性级值。对数百只钻头的使用资料进行了统计分析,建立了钻头类型与地层可钻性级值的对应关系。根据地层可钻性的随钻标定结果及变化趋势,利用钻头类型与地层可钻性级值的对应关系,即可优选出适合于待钻井段的钻头类型。在DW 1井上进行了钻头优选现场试验,证明该方法是有效的。     

模拟地层条件的岩石抗钻特性

可钻性级值及单轴抗压强度不能全面、客观分析地层条件下岩石抗钻特性,而利用三轴抗压强度指导钻头选型及钻速预测又受到缺乏连续地层强度特性剖面的制约。针对这一问题,基于模拟地层条件的三轴抗压强度实验、波速实验及微钻头可钻性实验,通过多元回归分析,分别建立了三轴抗压强度、可钻性级值多因素关系模型。在此基础上,利用测井资料建立了抗钻特性参数连续剖面,揭示了抗压强度分层规律。俄罗斯远东鄂霍次克海域V区块实例研究表明:以三轴抗压强度为基础的PDC钻头优化设计取得了钻井提速显著、钻头寿命明显延长的综合效果。     

利用岩屑波速随钻检测地层可钻性及优选钻头类型

研制了随钻测量钻井岩屑声波速度的便携式钻屑波速测试系统，并对岩屑波速进行了测试，建立了岩屑波速与可钻性级值的关系模型。利用该模型，可随钻标定地层的可钻性级值。对数百只钻头的使用资料进行了统计分析，建立了钻头类型与地层可钻性级值的对应关系。根据地层可钻性的随钻标定结果及变化趋势，利用钻头类型与地层可钻性级值的对应关系，即可优选出适合于待钻井段的钻头类型。在DW-1井上进行了钻头优选现场试验，证明该方法是有效的。     

岩石可钻性能量法现场实验研究

本文介绍了岩石可钻性能全法在油田现场实脸研究的成果:确定其可钻性指标凡对地层的适用范围,证明K指标比其他可钻性指标能更容易、史好地反映出井下实际地层可钻性变化情无,用K指标预浏钻速与实际钻速接近.     

实钻条件下破碎能耗的分形评价方法

为了分析实钻过程中钻头破碎岩石能量,将钻进参数、水力参数、岩屑粒度与破碎能耗结合起来建立实钻条件下岩石破碎能耗的分形模型,并应用该模型对大庆徐家围子火山岩地层徐深31井的岩石破碎能耗进行计算分析.结果表明:该模型既能用来计算和评价实钻过程中井底岩石的抗破碎能力,又可作为优选钻进参数和钻头选型的依据;岩石破碎能耗参数与传统静态的岩石可钻性参数有本质区别,岩石破碎能耗参数既与地层内岩石的自身属性有关,又与钻井的破岩条件和钻进措施有关,反映的是实际钻井条件下的岩石抗破碎能力;过平衡钻进的压井工艺能大幅度限制实际钻速;深部地层岩石的较高硬度和可钻性级值均能降低钻速,但降低幅度不大,真正大幅降低钻速的是井底压力环境.     

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。     

一种利用岩石强度刻划试验确定岩石PDC钻头可钻性级值的方法

基于微钻岩石可钻性试验与岩石强度刻划试验破岩机制一致性,通过开展试验获得两种试验岩石破碎比功的转化关系,结合岩石PDC钻头可钻性级值求取方法,建立利用刻划岩石破碎比功求取岩石PDC钻头可钻性级值模型,形成一种通过刻划岩心表面得到岩石PDC钻头可钻性级值剖面的方法。结果表明,该方法不但与微钻可钻性试验结果具有很好的一致性,还充分表征了矿物组分、胶结强度、微观结构等复杂因素变化对岩石PDC钻头可钻性级值的影响,且不破坏岩心的整体结构,提高了岩心的利用率,推广应用价值高。     

川西须家河组二段岩石可钻性实验分析

川西坳陷须家河组存在可钻性差、机械钻速低等严重制约钻井效率的问题。以川西坳陷须家河组二段地层所采岩样为研究对象,利用自主研发的HTHP岩石可钻性试验仪对模拟井底围压及液柱压力条件下的岩样进行可钻性级值测试,并从岩样的岩石力学性质及微观组构等方面开展研究,以此分析其对岩石可钻性的影响。结果表明:围压及液柱压力的增加导致岩石可钻性级值及抗压强度的增加,抗压强度与可钻性级值成正比。高抗压强度条件下的可钻性级值增长率降低;岩石的研磨性及硬度会影响岩石的可钻性。岩石中石英含量越高、黏土矿物含量越少,岩石研磨性及硬度越高,岩石可钻性级值越大。     

地层力学特性参数求解及其在苏里格地区的应用

为了能充分利用测井等资料较精确地计算井壁受力状态和井壁坍塌压力,以帮助设计合理钻井液密度窗,保证钻井过程中井壁的稳定,通过对井壁失稳问题深入的研究,结合测井资料和目前常用的经验公式,分析并建立了一套快速计算地层三压力及地层相关力学特征参数的方法和模型.对长庆油田苏里格苏4、苏6井测井资料的分析计算结果表明,地层三压力和地层力学特性参数的计算结果以及其可行的安全密度窗与现场实际情况吻合.所提出的方法和计算结果,将为苏里格气田开发过程中的安全快速钻井技术提供可靠的技术基础.     

射孔完井有限元模型的建立及网格划分

介绍了射孔完井中二维和三维有限元热流模型的建立及网格划分的基本方法,用热流场模拟射孔完井渗流场,用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场。该二维和三维模型,能研究射孔深度、有无钻井污染和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比。并用APDL程序语言编写了二维和三维模型及网格划分的通用程序,为射孔完井优化设计及产能预测提供了实用的有限元网格模型,同时也为这方面的研究提供了简捷的方法。     

钻井地质环境因素描述技术及其应用

钻井地质环境因素的分布特征决定着钻井工艺技术的适用性。详细论述了岩石力学参数、岩石可钻性、地应力状态、地层压力体系等钻井地质环境因素的描述方法;并介绍了其在鄂尔多斯盆地富县探区的应用情况。针对富县气井复杂的钻井地质环境,在常规方法的基础上优化完善了可钻性、井壁稳定等计算模型,综合应用测井、钻井、物探、地质、测试等资料进行钻井地质环境因素精细描述,明确了各类因素的纵向和横向分布特征。以描述成果为依据提出工程建议方案,并取得了良好的现场应用效果。     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径。介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件。对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究。数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大。在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大。钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大。气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求。     

钻头与地层相互作用的三维宏观分析

本文较全面地考虑了地层因素及钻头结构因素的影响,通过正交变换,推导出钻头与典型地层相互作用的三维解答,即三维钻速方程,并给出了地层力和钻头异性力的概念。利用本文结果,并结合钻柱力学分析,便可对井眼轨迹进行预测和控制,又可反求地层因素等。     

环空注气气举反循环钻井工艺及关键参数设计

利用气举反循环钻井技术解决长宁页岩气表层钻井漏失问题,需要解决常规气举反循环钻井技术井口敞开、井底压力控制不精确等问题。为此,在常规气举反循环钻井技术的基础上,设计了一种环空注气气举反循环钻井新工艺,新工艺加装旋转防喷器、钻杆旋塞等工具,具备井控能力。通过调节注气量、钻井液排量等关键施工参数,控制井底压力,减少钻井漏失。在多相流理论基础上,建立了与新工艺匹配的环空注气气举反循环井底压力计算模型,分析了关键施工参数对井底压力的影响规律,建立了关键参数设计方法,在安全窗口范围内优选关键施工参数,保证安全钻井。结果表明：井底压力随注气量的增大先减小、后增大,存在临界注气量;井底压力随井深增大而增大;井底压力随钻井液排量增大而增大。在长宁某井表层进行了现场试验,与同井段井漏地层相比,较常规钻井工艺技术井漏减少83.6%。研究成果为解决四川长宁页岩气表层井漏问题提供了一种新的技术措施。     

基于多元回归分析的钻速预测方法研究

在钻井过程中,优化钻井技术可以降低钻井成本和减少施工事故,而钻速预测是优化钻井的基础。目前的钻速预测方程繁多,所考虑的钻速影响因素各有侧重,大多数方程做了诸多简化,预测精度不能满足现场需要;少数方程即便考虑比较全面,但由于结构复杂,可操作性差,实用性受到一定限制。以Bourgoyne&Youngs方程作为理论基础,从元坝地区钻井数据库抽取300组录井数据,利用多元回归分析方法进行钻速方程系数的求解,针对不同地层得到的回归系数也不相同。采用同区块井的钻井数据进行验证,发现其预测钻速与实际钻速基本相符,平均相对误差小于13%,说明所建立方程能满足钻井施工需求。该方法提高了钻速方程系数的求解精度,且计算过程相对简单,所用数据易于得到,对优化钻井技术的推广具有重要意义。     

利用旋挖机实时钻进参数判定持力层的方法

旋挖钻机作为当前嵌岩桩成孔的一种重要的快捷施工方式,优势显著。其钻进过程中在线监控系统实时监测的随钻参数不仅仅可作为施工操作的主要依据,还可为嵌岩桩持力层的判定提供基础性数据。鉴于施工场地赋存环境的复杂性,钻进中必然导致钻进率、钻杆钻速、给进力、动力头扭矩等随钻参数的时空演化。根据采集的随钻参数数据库及理论分析,建立随钻参数随钻进深度的变化曲线,结果表明单因素变化曲线不能准确识别持力层。在此基础上,进一步提出基于多因素协同控制的持力层判定方法,建立岩体荷载强度模型进行基于随钻参数综合指标的持力层判定。采用该模型分析旋挖钻进过程中持力层岩体的强度和承载力,与地质勘测中的岩体强度测试结果对比,所判定的持力层特征符合实际。由此可见,基于随钻参数的持力层判定方法进行钻进过程中的岩层特性确定及持力层判定是可行的,可用于不同赋存环境下钻进过程中的持力层辨识。     

井下循环温度模型及其敏感性分析

准确的井下循环温度对钻井与完井工程十分重要。在前人的基础上,根据热力学第一定律及传热学基本原理,建立了井内液体与井筒之间热交换的二维瞬态循环温度的数学模型,用无条件稳定的全隐式有限差分法数值求解数学模型,将所建立模型的预测结果与有关模型进行比较,并对影响井下循环温度的参数进行敏感性分析。该模型可用于计算实际循环条件下的管内液体、管壁、环空液体与地层的温度分布。     

基于地震属性技术的井壁稳定随钻预测新方法

基于地震属性和测井数据之间存在非线性关系，提出一种综合利用地震和测井信息随钻预测井壁稳定性的新方法，即在钻前联合运用遗传算法和BP神经网络算法，从所提取的井旁原始地震属性中优选出对测井特征参数最敏感的地震属性组合，并利用已钻井资料建立起反映所研究区块不同地层中地震属性与测井数据之间关系的一系列神经网络映射模型，实钻时通过分析岩屑录井资料选择适当的映射模型，随钻预测出待钻井段的声波和密度测井数据，进一步预测出钻头下方地层的井壁稳定性。该预测方法具有良好的精确度和时效性，在塔西南地区的实际应用中取得了良好效果。