巴什托构造井身结构优化设计研究

巴什托构造是巴麦地区主要勘探区块之一。该构造工程地质条件复杂,多套压力系统并存,前期探井多采用的四层次井身结构设计方案,在实施过程中常有涌、卡等井下复杂情况的发生,明显减缓了钻井速度,增加了钻井成本。在已钻探井的基础上,通过对邻井地层岩性、测井和实钻资料进行统计分析,以BX井为例,对此构造的地层岩石力学参数进行了分析研究。优选地层压力预测方法并建立了其地层压力剖面和安全钻井液密度窗口,结合地层岩性条件综合提出了改进后的五层次井身结构设计方案,并进行了优选和对比分析。通过实钻资料对比,改进后的井身结构更为合理,能够避免下部井段易卡的复杂情况的发生。后续施工的三口井均采用了优化后的井身结构设计方案,取得了良好的效果,减少了井下复杂事故的发生,节约了钻井成本,提高了钻速。     

深井和超深井钻井井身结构设计方法

根据深井钻井的特点以及钻井施工对井身结构设计的特殊要求 ,在传统井身结构设计方法的基础上 ,提出了井身结构设计的自下而上和自上而下二步设计法 ,并建立了相应的井身结构设计数学模型。自下而上设计法可用于计算每层套管的最浅下入深度 ,自上而下设计法可用于计算每层套管的最深下入深度。二者相结合使井身结构设计方法更趋合理     

含可信度的地层压力求取方法研究

地层压力是钻井工程设计的基础数据,较为准确地描述地层压力对于井身结构设计具有重要的意义。但是由于地层本身的复杂性以及预测地层压力方法的精度等问题,地层压力的解释结果存在一定的不确定性。现有的压力预测方法给出的是单一曲线和数值,不能描述地层压力的不确定性。首先根据测井资料建立定量求取地层压力的方法;然后,基于地层层序学、概率统计等相关理论和方法,将同组地层内某深度区间作为一个样本区间,将该深度区间内的地层压力数据作为测量样本,基于Monte Carlo模拟方法以及概率分布的相关理论,建立含可信度的地层压力的求取方法,使得地层压力的解释结果不在是一个单值,而是一个概率区间。实例分析表明,本文建立的描述地层压力的方法更切合工程实际。     

安塞地区加密井地层压力预测研究

安塞油田王窑加密试验区位于王窑区块中西部,开发时间较长,综合含水58.9%,地质储量采出程度11.8%, 地层压力系统紊乱,且同时存在天然裂缝和压裂裂缝,加密试验井地层压力预测难度大,安全钻井风险高。在分析安 塞加密试验区地质特征的基础上,针对注水过程中地层压力与原始地层压力差异较大,且经过注水后的地层压力分布 难以准确确定的问题,将裂缝性地层渗流理论引入到注水后地层压力预测过程中,给出了复杂裂缝地层加密井地层渗 透率的张量计算方法和加密井地层压力预测方法,对安塞试验区加密井地层压力进行了预测,预测结果精度较高,能 够满足确定安全钻井液密度窗口的需要;并分析了裂缝特征对加密井地层压力的影响,可为加密井安全钻井提供实际 指导。     

窄安全压力窗口地层精细控压下套管技术研究

针对窄安全压力窗口地层下套管存在高漏失风险的问题,以瞬态波动压力为基础,建立了窄安全压力窗口地层下套管过程井筒压力控制模型,进而提出了精细控压下套管方法。利用瞬态波动压力模型进行了下套管过程波动压力敏感性分析,结果表明,套管下放速度越大、套管下入深度越深、钻井液密度越大、环空间隙越小,下套管引起的井底波动压力越大。精细控压下套管实例应用表明,该方法既能保证套管下放速度,又能有效避免窄安全压力窗口地层下套管漏失的发生。此外,通过实例对比精细控压下套管与常规下套管发现,套管下放到井底附近,采用常规方法下套管时套管下放最大速度调节范围非常窄,很难将井筒压力维持在安全压力窗口内。     

深水钻井井身结构设计参数的选取

深水钻井具有自然灾害多、安全作业窗口窄、完井井眼大的特点。在实际工程设计中面临着套管下入层次多、可选尺寸少等问题,增加了深水井身结构设计的难度;因此在实际工程中特别需要更科学的井身结构设计方法。鉴于目前海洋钻井手册井身结构设计采用的设计参数是陆地钻井的经验值,缺乏对深水作业特点的考虑,因此十分有必要研究这些参数对于深水的适用性,以避免因设计不合理而造成的井下事故。在充分考虑深水钻井特点的基础上,给出了深水油气井井身结构设计参数的选取办法及推荐值;与传统的井身结构设计方法相比,深水井身结构设计还要考虑深水作业过程中隔水管解脱的工况,以及当量循环密度、井涌余量等参数的影响。研究对陆地及浅海钻井井身结构设计也具有一定的借鉴作用。     

合理井身结构设计的新方法研究

盐岩对建井投资风险的影响是国际性普遍问题。考虑盐岩蠕变的井身结构设计研究的关键在于思想方法的更新。为达到这个目的,在常规方法的基础上增加如下考虑因素:一条剖面、一个参数,然后根据压力平衡关系设计出合理的井身结构方案。基本思想是:利用井身结构设计确保钻井过程及油气井开采过程所面临的风险最小,最大限度地延长油井寿命,获取最佳的油气井系统工程综合效益。根据盐岩蠕变规律研究成果,在塔里木油田秋参1井井身结构设计中得到成功应用。     

深水探井钻前含可信度的地层孔隙压力确立方法

针对深水探井钻井可参考信息有限的特点,提出改进的计算上覆岩层压力梯度和建立时深关系的方法.利用概率统计理论,研究Eaton法中各个参数对最终结果的影响规律和相互关系,提出基于层速度的有效应力法与Eaton法联合预测地层孔隙压力的方法,建立了含有可信度的地层孔隙压力剖面,使其不再是一条单一的曲线,而是具有可信度信息的区间.可信度越大,得出的地层孔隙压力梯度区间越大,其不确定范围越大;反之,虽然压力梯度的不确定范围缩小,但其可信程度也随之降低;地层孔隙压力的异常高压程度越剧烈,其压力区间也越大.西非深水区域一口探井计算结果与实测压力值具有较好的一致性.     

碳酸盐岩剖面地层孔隙压力计算方法研究

从等效深度法的基本原理出发,重点讨论了碳酸盐岩剖面地层正常压实趋势线的构建问题,并利用所构建的正常压实趋势方程对川东飞仙关组碳酸盐岩剖面裂缝-孔隙型储层的地层孔隙压力进行了预测。结果表明,等效深度法对碳酸盐岩剖面的地层孔隙压力预测同样也有一定的实用性。     

利用已钻井资料构建区域地层压力剖面的方法

地层压力是油气钻探和开发过程中钻井工程设计与施工的基础数据。针对新探区地层压力预测问题,提出地层压力矩阵的概念,在有效应力理论和Eaton方法计算地层孔隙压力的基础上,给出地层孔隙压力矩阵的构建方法,通过地层压力矩阵可以得到地层压力曲线或含不确定信息的地层压力剖面。在地层压力矩阵的基础上,利用深度平差方法和反距离加权算法,建立计算同构造区域内待钻井地层压力的外延移植算法。某构造区域内的井筒资料计算表明:由该方法得到的待钻井地层孔隙压力值与该井完井后利用测井资料计算的压力值最大相对误差为3.43%;邻井地层压力资料、邻井空间位置和目标区域空间连续性是影响地层压力外延移植方法计算精度的关键因素;对于存在断层或者地质构造比较复杂的地区,需要充分掌握地质构造特性并借助地震资料分构造、分区块建立目标井的地层压力。     

修正设计系数的套管层次与下入深度设计方法

传统井身结构设计过程中用以确定安全钻井液密度窗口所采用的各类设计系数均采用经验或统计估算的方法,且在全井段各设计系数取值相同。对原有安全钻井液密度窗口确定准则中的部分公式和系数进行改进和修正,并提出一种修正设计系数的井身结构设计方法,新方法中各类设计系数将根据实际井条件精细计算,避免过度浪费安全窗口空间,使井身结构设计结果更为合理高效。以西非深水区块B-1井为例进行实例计算。结果表明,不同井段、不同井眼尺寸对各类设计系数具有明显影响,尺寸差距越大,设计系数的差异性也越大,其对井身结构设计结果的影响也越大。     

蠕变地层中含缺陷套管外挤压力分布的数值模拟

将蠕变地层视为粘弹性体,分别采用Maxwell粘弹性模型和线性强化弹塑性模型,建立了含缺陷套管—水泥环—蠕变地层有限元计算模型,旨在应用数值方法模拟在地质和工程因素及其联合作用下含缺陷套管外壁所受蠕动压力的分布规律,并对这类套管抗非均匀载荷的能力进行了有限元分析。采用逐步超松弛(SOR)迭代法进行了计算,为加快收敛速度,计算程序支持最佳松弛因子的自动快速搜索。算例分析表明,非均匀地应力条件下,最大地应力方向上套管外挤蠕动压力最小,而最小地应力方向上套管外挤蠕动压力最大;磨损缺陷改变了均匀载荷下套管外挤蠕动压力的分布规律,磨损处蠕动压力明显增大;与非均匀载荷相比,磨损是影响套管外蠕动压力分布更为敏感的因素。该数值结果可为复杂条件下含缺陷套管强度设计提供理论指导。     

基于应变的热采井套管设计方法

提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。     

基于Visual Basic编程的深井有杆泵设计

针对西部油田井深、温度和压力高的特点,展开深井有杆泵采油技术研究。研究过程中用实际井温度压力数据对温度压力模型进行对比,选择合适的深井温度压力计算方法。杆柱设计过程中考虑深井中常用玻璃钢杆柱的情况,针对深井载荷较大的特点,以整体杆柱质量最轻为第一目标,结合Visual Basic编程手段,提出一套深井有杆泵程序设计方法;并对现场深井进行有杆泵优化设计。结果表明:设计方案与实际生产数据相比,能使载荷明显减小,满足深井生产要求,为深井有杆泵设计提供方便。     

基于dc指数的2种异常压力随钻预监测新方法

针对dc指数法监测程度高、预测程度低,并且趋势线的选择困难的问题,分别提出测录井资料联用的随钻动态预测方法和不依助于趋势线的修正dc指数方法,前者通过邻井的声波时差曲线预测目的井的dc指数曲线,通过与实钻dc指数进行对比,实现地层压力的动态预测:后者通过计算正常压实地层的机械钻速,摆脱了对趋势线的依赖.实际应用结果表明:这2种方法都能够提高异常压力随钻预监测的水平.