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2006年  第34卷  第2期

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中国石化集团钻井技术现状及展望
孙清德
2006, 34(2): 1-6.
摘要:
随着勘探领域的不断扩大和剩余储量的挖潜,钻井施工存在高陡构造防斜打快、裂缝性地层井漏严重、井壁失稳坍塌、长裸眼小井眼固井、深井小井眼完井、含硫化氢井的井控及防护等难题,中国石化集团通过近几年的技术攻关研究与推广应用,深井超深井钻井、水平井钻井、欠平衡钻井、盐膏层钻井、新型钻井液、保护油气层、固井工艺等技术水平大幅度提高,钻井速度和质量不断提高。介绍了中国石化集团钻井技术的现状,分析了中国石化集团钻井面临的主要技术难点,展望了钻井技术的发展趋势,指出应整合推广应用成熟钻井技术,研究攻克钻井生产中的“瓶颈”技术,进一步开展深井超深井、防斜打快和垂直钻井、超高压喷射、地质导向、分支井复杂井钻井、完井工艺等技术研究,进行连续管钻井、套管钻井、欠平衡钻井完井、智能钻井等前瞻技术研究,以提高中国石化集团的钻井技术水平。
电位法油田开发动态监测技术在调剖增产措施中的应用
郑花锡, 郑永哲
2006, 34(2): 7-9.
摘要:
电位法注水动态监测技术已在国内各油田得到了较好的应用。介绍了电位法测试原理及在调剖施工中的测试工艺,并针对目前区块调剖方案通常采用经验法、RE/PI优化决策法、油藏描述数值模拟法中存在的对平面非均质性认识不够的问题,利用电位法注水动态监测技术对平面注水动态进行监测,并结合RE/PI优化决策法形成了一整套具有特色的整体调剖技术,可对调剖的全过程进行监测。利用电位法注水动态监测技术在大港港西地区进行了调剖工艺优化,在调剖前,运用电位法提供的平面注水强度,对各项参数进行优化;在调剖中运用测试资料监测、评价第一段塞调剖效果;在调剖后运用测试资料对调剖效果进行评价,并对下步开发工作提出建议。
旋转导向钻井工具导向力优化设计
彭 勇 闫文辉 李继博
2006, 34(2): 10-14.
摘要:
以旋转导向钻井工具的导向工况为背景,从旋转导向钻井工具执行机构侧向力的规律分析入手,推导了 侧向力和工具导向力的解析式,总结出了执行机构侧向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力及其覆盖面角的变化 规律、工具导向力在导向方向及其垂直方向上两个分量的变化规律。从保持导向力平稳等目标出发,以上盘阀高压孔 圆心角为基本变量,给出了最优的导向力及其产生的条件,为工具结构参数的设计提供了依据。
基于极限平衡理论定量评价井壁稳定性
梁利喜, 许 强, 刘向君
2006, 34(2): 15-17.
摘要:
井壁稳定性的准确评价对优化井身结构、优选完井方式、提高固井质量、提高测井解释精度等具有极其重要的指导意义。井壁稳定归根结底是井周应力状态与地层岩石强度的平衡关系问题。基于极限平衡理论从受力与材料强度两方面出发,应用统一处理平衡方程与破坏准则,分析了井周的应力分布,得出在与原水平最大主应力方向夹角为90°和270°处,井壁最易坍塌;夹角为0°和180°处,井壁最易破裂。进而提出了井壁的坍塌评价系数Sc和破裂评价系数Sf,当Sc=1或Sf=1时,井壁处于极限平衡状态;当Sc>1、Sf>1时,井壁稳定,且值越大,井壁越稳定。井壁坍塌评价系数和破裂评价系数为评价井壁稳定性提供了定量指标。
偏心磨损套管应力分布的双极坐标解答
王小增, 窦益华, 杨久红
2006, 34(2): 18-21.
摘要:
内壁磨损套管横截面形状多为月牙形,在直角坐标系下,很难得到其应力分布的解析解,因此将内壁磨损套管月牙形简化为偏心圆形。通过直角坐标向双极坐标的转换,得出了偏心磨损套管在内外压联合作用下应力分布的解析解。给出了偏心磨损套管的径向应力、环向应力和剪应力的计算公式,并对公式中各个参数的计算给出了解答。以壁厚7.7mm直径139.7mmN80套管为例,图示说明了套管剩余壁厚为4.2mm时的偏心圆的应力分布,并应用Matlab对公式进行了分析计算,绘出了磨损套管危险截面处的应力分布曲线。对推导出的公式进行了简要分析,确定了影响磨损套管应力分布的主要因素。
全过程欠平衡钻井中的不压井作业
陈永明
2006, 34(2): 22-25.
摘要:
国内把欠平衡钻井和欠平衡完井称为全过程欠平衡钻井,国外称为欠平衡作业,其核心是不压井作业。介绍了过胶芯起下钻、强行起下钻和井下隔离起下钻3种作业方法的适用情况及不压井作业装置和井下套管阀。分析了不压井作业的压力控制原理,并提出了起下钻、下筛管、下完井管柱等不压井作业时应考虑的问题。建议我国开展不压井作业在欠平衡钻井中的应用研究,以真正实现全过程欠平衡钻井,充分发挥欠平衡钻井的作用。
腐蚀引起钻柱刺漏的机理分析及预防措施
侯立中, 吴俊霞
2006, 34(2): 26-28.
摘要:
详细分析了腐蚀引起钻柱刺漏的机理,得知:造成钻柱刺漏的主要原因是空气中的氧气、地层中的硫化氢和二氧化碳、钻井液残液、钻井液中的盐类对钻柱的腐蚀和钻井液对钻柱的冲蚀。针对引起钻柱刺漏的原因,制定了去除钻井液中的氧气、监测钻井液腐蚀性并加入相应的添加剂去除二氧化碳和硫化氢、定期对钻杆进行检测、对存放的钻杆进行防腐处理、使用厚过渡区改进型钻杆等措施。在苏丹某区块现场实践证明,采取这些措施,由腐蚀引起的钻柱刺漏事故大大减少,在该区块的T-1井和D-1井钻进的3个月中,仅发生一次钻柱刺漏事故。
西部地区深井井身结构设计技术探讨
卫怀忠
2006, 34(2): 29-31.
摘要:
科学合理地确定井身结构及钻井液密度是深井超深井钻井的关键环节之一,其基础是准确建立地层孔隙压力、地应力、破裂压力、坍塌压力的钻前预测剖面。分析了西部地区目前深井井身结构的缺点和进行井身结构应考虑的问题,介绍了深探井井身结构的设计方法,并针对西部复杂地区的地层特点,建议采用3种增加技术套管的井身结构方案。塔河油田钻井实践表明,采用这3种井身结构方案后,深井机械钻速得到提高,钻井周期缩短,而且降低了钻井成本。
塔河油田含盐膏层井444.5mm井眼钻井效率低的原因分析及对策
曹华庆, 石 强, 岳宗杰
2006, 34(2): 32-34.
摘要:
塔河油田含盐膏层井直径444.5mm井眼钻深达3400m,受钻头选型困难、机械破岩能量不足、水力参数不能满足实际需要、设备能力不足、井身质量要求高、钻杆强度不够、地层复杂等因素的影响,钻井效率低下、事故频发,严重影响了盐膏层以下油气勘探开发的速度。给出了提高钻井效率的技术措施:使用大尺寸钻铤、直径139.7mm钻杆和合适尺寸的减振器,采用适当的工程技术措施,以保护钻头,提高机械钻速;配置先进的大功率四级固控设备,以及时清除钻井液中的有害固相;针对钻遇地层的特点优选钻头;改善钻井液流变性,提高携岩能力,保证井眼的净化。
溶质离子扩散条件下泥页岩力学与化学井眼稳定模型研究
沈建文, , 屈 展, 陈军斌,  张 浩, 罗恒荣, 刘建春
2006, 34(2): 35-37.
摘要:
井壁失稳是钻井工程中经常遇到的一个十分复杂的问题,影响井壁稳定的因素是多方面的。以往建立的化学力学井眼稳定模型认为泥页岩表面有一层半透膜,通过引入膜效率系数,把钻井液与泥页岩相互作用所产生的力效应和纯力学结合起来。笔者认为水和溶质离子的流动改变了井壁孔隙压力,从而导致井壁失稳,在建立近井壁孔隙压力传递模型的基础上,考虑钻井液与泥页岩之间的水和离子的流动,建立了一个评价泥页岩化学与力学井眼稳定的新模型。模型计算结果表明:井眼失稳既可以发生在井壁,也可以发生在泥页岩内部,并具有时间效应;同时表明水的活度与溶液的性质是影响泥页岩井眼稳定的重要因素。
黄原胶接枝共聚物降滤失剂应用性能评价
韩 琳, , 王锦锋, 吴文辉
2006, 34(2): 38-40.
摘要:
黄原胶(XG)具有优良的耐盐性和增稠降滤失性能,但耐温性较差。对XG分子结构的分析认为,可利用XG链上的活泼基团接枝丙烯酰胺等乙烯基单体,增强其耐温性能,用作耐温抗盐钻井液处理剂。对比了合成的黄原胶丙烯酰胺等接枝共聚物(XGG)降滤失剂与XG在淡水、4%盐水和饱和盐水钻井液中的增粘降滤失性能和抗温性能,并通过岩心膨胀试验对比了XGG、XG和KCl对页岩的抑制性能。试验结果表明,在淡水钻井液中XGG具有极强的增粘效果和降滤失能力,远远超过XG;随着钻井液矿化度的提高,XGG的性能有一定下降,但XGG在各种钻井液中均具有比XG更好的高温增稠和控制失水的能力;XG已具有优良的抑制性,XGG的抑制性得到进一步提高。
新型水基微泡沫钻井液的室内配方优选和性能评价
杨 虎, 鄢捷年, 陈 涛,
2006, 34(2): 41-44.
摘要:
分析了微泡沫在水溶液中的具体结构及微泡沫钻井液分散细、稳定性好的原因。通过室内试验优选出了水基微泡沫聚合物钻井液的配方,并对其密度、流变性、稳定性和滤失性等性能进行了评价试验,总结出压力、温度和剪切速率等对其性能的影响规律。根据优选配方所配制的微泡沫水基聚合物钻井液性能稳定、密度低(循环当量密度维持在0.93~1.04kg/L),具有保护储层的功能,不需要增加钻井设备,能满足近平衡或欠平衡钻井的要求。
金坛盐穴地下储气库固井技术
尹学源, 张子桥
2006, 34(2): 45-47.
摘要:
分析了江苏金坛地区盐穴储气井固井存在的技术难点(无井底、井底温度较高、井眼尺寸大、水泥石长期胶结性能要求高等),通过采用在盐穴溶腔顶打水泥塞建立人工井底技术、应用半饱和盐水水泥浆体系和提高大井眼顶替效率技术,解决了改造采卤井固井技术难题,实现了无井底盐穴固井;通过改进欠饱和盐水水泥浆性能,提高了新腔井的盐膏层固井质量,在现场施工井中取得了良好的效果。实践表明,该固井技术能满足金坛地区盐穴储气井固井的需要,可以提高固井质量。
直井牙轮钻头碎岩功率研究
陈 敏, 吕建国, 刘宝林, 李国民, 肖天鹏
2006, 34(2): 48-50.
摘要:
针对国内外现用计算钻头碎岩功率的经验公式不能完全反映功率与各参数之间的定量关系的现状,在考虑牙轮钻头和岩石各向异性的基础上,首先建立了牙轮钻头与岩石碎屑间的摩擦力所消耗功率和牙轮钻头破碎岩石所消耗功率的模型,综合两模型建立了更适用直井牙轮钻头碎岩功率的模型。由此模型可知:合理增加钻压、选择合理的转速和牙轮结构能提高牙轮钻头的碎岩功率,从而达到提高机械钻速的目的。这对实际的钻探工程来说具有十分重要的指导意义。
水力脉动冲击钻井工具初步研究与试验
王 谊, , 施连海
2006, 34(2): 51-52.
摘要:
水力脉动冲击钻井是将水力脉冲、机械冲击振动结合为一体提高钻井速度的一种方法,介绍了辽河油田研制的脉动冲击钻井工具的结构、工作原理及现场试验情况。在潜山混合花岗岩、砂岩、硬脆性泥岩等不同地层的现场试验表明:水力脉动工具工作平稳,未出现蹩跳钻现象,也没有出现脱、落、断、掉等问题,主体安全性、可靠性较好;在潜山混合花岗岩、砂岩、硬脆性泥岩地层机械钻速提高幅度较大,但在部分泥岩地层效果不佳。试验中发现密封圈耐温性差、脉冲腔易磨损等问题,并据此提出了水力脉动冲击工具的下一步研究方向。
新型高压水泥头的研制
张金法, 马兰荣, 吴姬昊, 刘建华
2006, 34(2): 53-54.
摘要:
针对深井、超深井的固井特点及其特殊要求,研制了系列新型高压水泥头。该系列水泥头由顶盖、本体、胶塞指示器、挡销、平衡管等部件组成,具有主要承力件强度大、新型平衡管更易于拆卸和保养等特点。同时该系列水泥头选用高强度材料,采用最优化设计方法设计,运用实体设计模拟软件进行模拟,达到更为安全可靠的目的。该系列水泥头已在塔河、胜利、华北等油田广泛应用,并取得了良好的应用效果。
注气驱替煤层气数值模拟研究
郑爱玲, 王新海, 刘德华
2006, 34(2): 55-57.
摘要:
注气增产法是一种新兴的提高甲烷抽放率和单井产量的增产技术,其原理是注入的气体与甲烷竞争吸附和降低甲烷有效分压,使甲烷解吸。其优点是保证煤层的能量,有利于甲烷产出,可大幅度提高煤层气的产量和采收率,延长煤层气田的开采期,提高经济效益,加速成本回收。通过研究注气增产法的机理,考虑了气组分和流体组分出现和消失的可能性,建立了注气驱替煤层气的完整的三维拟稳态非平衡吸附数学模型和数值模型,并根据所建立的模型开发了注气驱替煤层气的计算机程序。实例证明,该模型是可靠的,可为注气增产技术在我国煤层气开采中的推广应用起到指导作用。
稠油油藏污染井产能模型及压裂增产模型研究
何勇明, 王允诚, 王厉强, 郭子义
2006, 34(2): 58-60.
摘要:
对稠油油藏压裂的研究主要集中在施工方法和技术上,产能预测仍然使用达西流模型。笔者基于稠油的非牛顿特性,考虑流体的启动压力梯度,推导出了稠油储层污染前后的垂直井产能预测模型,以及污染井压裂前后的产能模型。分析了非牛顿流体流变特性参数对产能模型的影响,启动压力梯度越大,非牛顿性越强,影响就越明显。计算表明,无论是稠油油藏还是普通油藏,压裂增产是很明显的,但经验公式增产更明显,这说明了对稠油油藏非牛顿因素的影响是存在的。稠油油藏污染井压裂增产模型为稠油油藏的污染井压裂提供了理论依据。
水热裂解开采稠油技术
巩永刚, 王杰祥, 王小林
2006, 34(2): 61-64.
摘要:
水热裂解降粘开采稠油技术,是在注入蒸汽的条件下,借助于稠油与蒸汽之间发生的化学反应,降低稠油的粘度,从而达到井下降粘开采稠油的目的。从水热裂解反应、催化水热裂解反应、水热裂解反应影响因素、开采技术的可行性以及催化水热裂解反应机理等方面介绍了稠油水热裂解开采技术的研究进展,发现反应时间、反应温度、催化剂、催化剂加量、油层矿物等都影响稠油水热裂解反应;稠油水热裂解开采技术在理论上、油层催化裂化和催化剂选择的广泛性上都是可行的。对该技术的发展进行了探讨,认为水热裂解开采稠油技术具有广泛的发展前景,是未来开采稠油油藏的主要技术之一,指出当前水热裂解开采稠油技术的主要研究方向是研究高温水的特性及其作用以及合适的催化剂,并且设计合理的现场实施技术和工艺。
泡沫体系改善草20区块多轮次吞吐热采开发效果技术研究
曹嫣镔, 刘冬青, 唐培忠, 何绍群
2006, 34(2): 65-68.
摘要:
针对草20区块存在产油量低、油气比低、含水高、开发经济效益差以及蒸汽在高渗透带无效窜流的问题,开展了高温泡沫改善多轮次吞吐稠油热采油藏开发效果的技术研究,在室内研制出了适用于310℃的FCY复合泡沫体系,分析了影响FCY复合泡沫体系性能的因素,确定了该泡沫体系的适用范围。通过管式模型和二维模型评价了不同注入时机、注入方式提高多轮次吞吐采收率的程度,确定氮气发泡剂混注为最佳现场注入方式。胜利油田草20区块实施氮气泡沫辅助蒸汽吞吐试验8井次,单井日增油0.8~6.2t,截至2005年5月,8口生产井累计增油3843t。室内研究和现场试验表明,高温复合泡沫体系可有效改善热采稠油油藏吞吐开发效果,是进一步提高稠油热采油藏采收率的有效手段。
胜科1井339.7mm套管双级固井技术
张宏军, 荆延亮, 田善泽, 杨亚新, 张 伟
2006, 34(2): 69-71.
摘要:
胜科1井是中国石化的一口重点科学探索井,为保证后续钻进的安全,要求直径339.7mm套管下至井深2932m,且全井封固。针对该井井眼不规则、封固段长、存在多套压力层系、井下情况复杂等技术难点,选择采用双级固井工艺,应用漂珠低密度水泥浆、低失水微膨胀水泥浆、粉煤灰低密度水泥浆、低失水高分散早强水泥浆,成功解决了漏失与封固段长等技术难题,保证了水泥浆返至地面,为后续钻进和处理井下复杂情况奠定了基础。
冷41-平14“L”型水平井轨迹优化与控制技术
王志国, 李希霞, 王立波, 佟永坚, 杨 军
2006, 34(2): 72-74.
摘要:
冷41- 平14井受地面条件的限制,靶前位移小,为保证中间套管和完井管柱的顺利下入,剖面设计为“反向造斜-稳斜-降斜-正向造斜-水平段”的“L”型。简要介绍了冷412- 平14“L”型水平井的设计概况,详细介绍了该井井眼轨道优化设计原则和设计结果,以及实钻井眼轨迹连续控制技术。该井精确命中犃、犅靶,两靶处的井斜角、方位角和垂深等达到了设计要求,在犃靶实现了软着陆。该井井眼轨道优化设计和井眼轨迹控制技术为类似水平井的井眼轨道设计和轨迹控制提供了有益的借鉴。
API Spec Q1(第七版)“设计和开发”的理解与实施
王 亮, 朱 恒
2006, 34(2): 75-77.
摘要:
结合学习标准API Spec Q1(第七版)的体会,介绍了标准API Spec Q1(第七版)中“设计和开发”条款的要求:设计和开发的外包控制,设计和开发的策划、资料收集、输入、输出、评审及确认,并且详细阐述了标准中关于这些要求的含义及意义;详细介绍了“设计和开发”的各个具体实施阶段,即策划阶段(P阶段)、实施阶段(D阶段)、检查阶段(C阶段)和纠正改进阶段(A阶段)。同时结合标准API Spec Q1(第七版)中3.1.3条款“控制细则”的定义,阐述了对标准所出现的“控制细则”的理解。