深水钻井钻遇水合物地层井壁稳定性研究

深水浅部地层钻井过程中易钻遇天然气水合物,由于其易分解的特性,使得水合物层在钻井过程中极易出现井壁失稳。本文通过Abaqus有限元软件,建立了考虑水合物分解的多场耦合井壁稳定模型,分析了钻井时间、钻井液温度、海水深度对井壁稳定的影响。结果表明:钻井工程的扰动会导致水合物的分解,造成地层强度降低,增加井周的塑性屈服区域,引发井壁失稳;随着井眼钻开时间的增加,这种不稳定性会进一步增大;井壁的不稳定程度随钻井液温度增加非线性增加。井底压差一定时,海水深度越小,井眼周围地层的井壁不稳定性越大。因此,在实际的深水钻井过程中,选择水深更大方位进行钻探更利于维持水合物层井壁的稳定。     

深井钻井的压力平衡研究

深井钻井具有高温高压及地层压力和地层破裂压力间安全钻井液密度窗口极为狭窄的特点,这为在深井钻井过程中保持井眼系统的压力平衡提出了更高的要求。为此,针对深井钻井的特点,运用流变学、传热学和物质平衡的基本原理,建立钻井液循环和静止状况下的钻井液温度分布模式及高温高压密度模式和高温高压流变模式,应用这些模式和地层流体的PVT特性对一些实钻深井的溢流现象进行分析。结果表明,井眼水力系统流体热力学模型对深井、超深井的压力平衡控制至关重要。     

铝胺钻井液在青东古1井的应用

通过优选抑制剂和封堵剂,确定了铝胺钻井液体系配方,配合相应的现场维护处理工艺,解决了沙河街组地质构造复杂,断层、地应力及层理性泥岩易导致井壁失稳等问题,保证了沙河街组的井壁稳定,使该井提前完钻,提高了钻井时效.该井的钻探成功为深化研究青东区块成藏条件提供了基础资料,有助于该区块进一步的勘探开发.     

胜利渤南区块抗高温高密度聚胺钻井液技术

针对渤南区块"高温"、"高压"及"含膏"特点,研发了聚胺抗高温防塌钻井液体系,该体系抑制性及封堵性好,抗温、抗盐及抗钙能力强,配合现场钻井液维护处理工艺,取得了良好的现场应用效果,解决了渤南区块复杂地质情况下井壁失稳的难题,为区块施工提供了技术支撑.     

腐殖酸钙抗高温钻井液体系研究

钻井作业对钻井液处理剂的抗温性要求越来越高， 原有钻井液体系已无法完全满足深井及超深井的钻探需要。根据腐殖酸钙抗高温作用机理， 采用钻井液高温滚动、 流变性、 失水造壁性等实验与评价方法，分析了不同 CaO 和膨润土加量对钻井液体系性能的影响， 选用 CMC、 SMP、 FV-2 等抗高温降失水剂， 提出了一套抗高温 180 ℃、 抗盐 30% 的腐殖酸钙钻井液体系。结果表明： 最佳的腐殖酸钙钻井液体系配方为0.3% CaO+7.0% SMC+5.0% 膨润土原浆 +5.0% SMP-1+0.3% FV-2， 抗高温抗盐效果良好。     

钻进过程中井壁稳定性动态分析

现有的井壁稳定研究大多都属于静态的研究，并且将岩石近似为力学性质恒定的各向同性体，所得出的结论相对于钻井工作这一动态过程中所出现的真实情况会产生一定的误差。根据Mohr-Coulomb强度准则推导出的钻井液安全密度窗口计算公式，得到了适用的钻井液密度安全范围，然后利用有限元分析中的单元生死技术，模拟了钻井工程中井眼延伸和钻井液向地层渗透进而形成泥饼和污染带的过程，并将模拟得出的结果与理论计算出的钻井液安全密度窗口相结合，研究了在动态条件下更符合真实钻井过程的井壁应力变化规律。     

义178-X1VF井优快钻井液技术

义178-X1VF井是非常规定向油藏评价井,该井地质构造复杂.沙三段上部油泥岩易塌,沙四段上部含大段盐膏及膏泥岩,易造成缩径卡钻及钻井液流变性恶化等情况;沙四段下部裂缝发育,易漏;井身轨迹复杂,施工中井壁稳定性、井眼净化及润滑防卡问题突出,钻井液技术难度大.使用聚胺强抑制润滑防塌钻井液,采用合理密度支撑、强抑制、强封堵、润滑防卡等措施,配合现场钻井液维护处理工艺顺利完钻,平均机械钻速为8.98 m/h,创造了渤南区块同类型深井钻井施工新纪录.     

预测钻井过程中井内温度分布的新模型

在钻井过程中,井内温度分布对钻井作业有较大的影响。在前人研究的基础上,考虑各种因素的影响,根据能量守恒原理,建立了循环和静止过程中井内温度分布的预测模型,并用有限体积法实现了该模型的求解。最后用现场试验数据对模型模拟结果进行了验证。该模型可用于计算井内钻井液的循环温度和静止温度,也可用于确定井眼周围地层的温度分布。     

不同煤体结构组合下井径扩径的钻进主控因素

煤层气井钻井时井径扩径严重程度直接关系到固井对煤储层的污染程度, 最终影响煤层气井的产能; 不同煤体结构组合决定了井径扩径的钻进主控因素不同。根据焦作矿区恩村井田不同煤体结构的测井响应曲线结合钻井取芯资料, 得到不同煤体结构的声波时差值域; 统计了各煤层气井不同煤体结构的厚度, 划分出各煤层气井不同煤体结构组合及井径扩径严重程度; 根据目前的主要钻进参数, 系统剖析了不同煤体结构组合条件下的井径扩径的钻进主控因素。分析表明： 煤体结构以 I 类煤为主时, 钻井液密度对井径影响最大; 煤体结构以 II 类煤为主时, 钻井液密度、 天然裂隙发育与最大水平主应力方向的关系对井径影响较大; 煤体结构组合中有 III 类和 IV 类煤参与时, 排量大小对井径的影响最大。     

井壁稳定性分析在靖边气田水平井钻井设计中的应用简

井壁稳定性问题（即井壁坍塌破裂）会引起系列严重的井下卡钻井漏等事故。靖边气田在钻井过程中,钻遇的地层当中存在多煤层,井壁稳定性问题十分突出,在该地区水平井钻井设计当中进行井壁稳定性分析有着重要的意义。分析了井壁围岩应力分布规律并建立地层坍塌（破裂）压力计算模式,根据库仑-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,计算井壁坍塌（破裂）压力与钻井液安全密度窗口。通过实验研究分析煤层坍塌压力和破裂压力随井斜角、方位角变化规律,提出合理的方位角优选方案,指导水平井钻井方案设计。     

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。     

抗高温高密度水基钻井液体系研究

针对抗高温高密度钻井液体系及应用工艺对超深井、深井成功钻探至关重要,国内外抗温200℃、密度达2.30g/cm³的水基钻井液体系的研究应用报道较少,且国外在此条件下多选择油基钻井液体系的问题。通过优选磺化类抗温处理剂、加入高温稳定剂等途径建立了抗温200℃、密度达2.30g/cm³的淡水钻井液体系和含氯化钾体系。该体系热稳定性优良,高温高压下流变性合理,具有一定抑制性。对深井、超深井钻井液的选择使用具有指导意义。     

腐殖酸接枝共聚物超高温钻井液降滤失剂合成

基于抗高温处理剂分子设计,采用腐殖酸与丙烯酰氧丁基磺酸(AOBS)、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）接枝共聚,通过正交实验,在综合考虑产物的水溶液黏度、产物对钻井液黏度和降滤失效果影响的基础上,进一步考察了腐殖酸用量,最终确定了合成配方：非离子单体与离子单体比1.5:1.0、离子单体中和度100%,反应混合物质量分数50%、腐殖酸用量34%,合成了相对分子质量低的AOBS AM AA/腐殖酸接枝共聚物。对钻井液性能进行了评价,并借助红外光谱和热分析对产物进行结构表征和热稳定性分析。实验结果表明,接枝共聚物热稳定性好,抗温达到240℃,在淡水、盐水和饱和盐水钻井液中均具有较好的降滤失作用,对钻井液黏度影响较小,在膨润土含量高的钻井液中具有一定的降黏作用,可以有效地控制钻井液的高温稠化,与SMC、SMP等具有良好的配伍性,用于密度2.57g/cm³的KCl钻井液中,可以有效地控制钻井液的高温高压滤失量和流变性。     

一种新型正电胶(Y-1)的研制

通过结晶氯化铝加热并水化合成一种新型正电胶Y-1,其生产工艺简单,产品的回收率高,生产成本和原料成本比现有的正电胶生产工艺低。性能测试表明:该正电胶与其它处理剂的配伍性好,在各种钻井液体系中加入Y-1后,钻井液的流变性、抑制性、抗膏盐污染能力等多项指标均优于用现有正电胶配制的钻井液体系,加有该正电胶的钻井液体系的动切应力高、动塑比值高、塑性粘度低、水眼粘度低、卡森切力及剪切稀释指数高、初终切力高且相近等,其正电胶特性比现有的产品更为突出;由该正电胶组成的钻井液体系能抗2%石膏、10%氯化钠的复合盐污染,至少能抗140℃以上的高温,且页岩回收率大于90%,由此说明该正电胶是一种优良的钻井液添加剂。     

羽状水平井欠平衡钻井环空流动特性研究

羽状水平井欠平衡钻井技术是近几年来国内外煤层气开发中普遍采用的一项减少储层伤害、提高低渗储层煤层气采收率的新技术。针对该技术的技术特征,建立了物理模型和数学模型,结合现场井例分析了井筒环空内各流动特性参数的变化规律。结果表明：井底压力随泥浆排量的增加单调递增,同一泥浆排量条件下,环空注气量越大,井底压力值越低;羽状井自注气点至井口的井筒环空内,水平段由于静液压力占主导,空隙率、混相流体流速增长幅度较小,混相流体密度少许降低,压降损失也较少;竖直井筒环空内空隙率及混相流体流速自井底沿井筒向上初始缓慢增大,当环空压力降低到一定程度后,由于气液滑脱效应,而急剧增大,环空内混相流体密度变化规律与之相反,环空压力自井底沿井筒向上呈线性减小。     

特低渗透油藏入井流体顺序接触储层损害评价

特低渗透油气资源在剩余油气资源中的地位越来越凸显。由于低孔低渗的特点,特低渗透油层在钻井、完井、采油、增产改造、EOR 等全过程均会发生储层损害。以镇泾油田长8 组为研究对象,对钻井完井液、压井液和压裂液顺序接触储层对储层的损害进行了方法探讨和实验评价。结果表明,钻井完井液对储层的损害最严重,压裂液次之,压井液最轻。分析表明,流体敏感性损害和漏失损害是钻完井液损害储层的主要因素。压裂液乳化、残渣、液相圈闭、浸泡时间损害,天然裂缝与水力裂缝堵塞,压裂液的冷却效应是压裂液损害的主要因素。最终提出了加入封堵剂改善钻完井液性能,从压裂工艺、压裂液体系出发改善压裂液的解决方式,实现全过程储层保护是特低渗油藏开发的关键。