摘要：钻井现场通常利用岩石力学的分析结果对井壁稳定性进行预测,但其时效性普遍较差。为此,利用实时的岩屑录井图像资料建立了包括16种掉块形状和岩性的图像样本库,并以深度学习网络的高效特征提取技术为基础,建立了一种基于掉块图像特征的井壁失稳类型分析模型,针对钻井返出砂样图像中的掉块图像进行形状和岩性识别,以判定钻进地层和井壁失稳的类型。研究结果表明:①使用ShuffleNetV2网络作为智能系统基础架构,在单元模块中引入了XConv卷积核并行分支和SimAM注意力机制模块,强化了网络对掉块图像标志性特征信息的关注度;②对ShuffleNetV2网络中的Stage 2、Stage 3和Stage 4进行了多通道特征融合算法的设计,保留了掉块轮廓关键特征,最终改进的ShuffleNetV2网络模型对掉块形状及岩性的识别准确率为90.56%。结论认为,现场应用的效果验证了该方法的可靠性,从砂样图像输入到结果输出用时低于1 s,识别结果与地质资料以及施工过程的工况基本吻合,该方法能满足现场对井壁稳定状况快速感知的现实需求。

摘要：目前测井图像裂缝识别、处理过程工作量巨大,人工识别主观性强、稳定性差,为此,提出将计算机视觉技术和深度学习框架引入测井成像图分析解读领域,构建新型裂缝形态智能识别网络模型,实现了电阻率测井成像图中井壁裂缝区域的智能识别与分割标注。首先,通过多尺度空洞卷积结合注意力机制提取电阻率测井井壁成像图中浅层和深层特征,并将深、浅层特征进行多尺度融合,形成更具表征能力的新特征。然后,根据该特征进行像素点二分类,完成每个像素点的前景、背景类型识别,若干个前景分类的像素点对应裂缝区域的轮廓。多尺度特征融合模型从微观角度充分保留了裂缝区域图像轮廓细节,裂缝区域关联像素点识别分类准确率接近80%。最后,进一步借鉴人眼视觉相似度评价体系,从宏观角度设计裂缝轮廓智能识别性能评价算法。评价结果表明,当视觉相似度感受评级为Ⅱ级时,训练集和测试集图像中与人工识别结果基本一致的裂缝区域分别达到81.3%和80.0%,说明所提方法可替代人工解释完成裂缝的识别和标注工作,能大幅减少图像分析工作量,细致勾勒出裂缝区域轮廓线。同时,有利于及时、迅速地判断井筒、井壁稳定性,为后续裂缝区域的智能定量评价、计算提供技术支撑。

摘要：塔里木油田塔中地区碳酸盐岩奥陶系储层地质条件复杂,储层裂缝发育,裂缝开度为20~400μm的小裂缝和微裂缝所占比例在50%左右,钻井过程中井漏溢流频发,气侵现象严重,增加了井控风险。由于地层微裂缝分布复杂,且温度高(180℃),导致架桥粒子、充填粒子级配难度大,钻井液封堵效果不理想,而采用常规钻井液封堵评价方法在模拟裂缝形态和效果评价方面与现场实际存在着较大的差距。为此,提出了有针对性地封缝堵气评价方法 :利用天然/人造岩心制作出微裂缝岩心模型,微裂缝开度介于20~400μm之间,缝面粗糙度与天然裂缝接近;自主设计了封缝堵气实验评价装置,建立了微米级裂缝的封缝堵气评价方法。室内初步优选出抗高温的颗粒、纤维、可变形材料等纳微米封堵材料,并形成封堵配方,封堵配方与聚磺钻井液体系、ENVIROTHERM NT体系配伍性好,且酸溶率高于70%,不易污染储层。

摘要：鹰1井是顺北油气田的一口超深重点风险预探井,设计井深9016.85m(垂深8603.00m)。该井超深井段志留系柯坪塔格组与奥陶系桑塔木组等硬脆性泥岩地层、志留系裂缝性地层和奥陶系破碎性地层,在钻进过程中易出现井眼失稳、井漏、坍塌掉块等井下故障。为此,通过室内试验研究,分析了该井超深井段硬脆性泥岩地层井眼失稳机理、强压力敏感性裂缝性地层漏失原因及破碎性碳酸盐岩地层井眼失稳原因,应用“多元协同”井壁稳定基本理论,构建了SMHP–1强抑制强封堵钻井液,并制定了针对性强的防塌防漏技术措施。该井顺利钻穿大段硬脆性泥岩、裂缝性地层和破碎性地层,未发生井眼失稳及钻井液漏失,顺利钻至井深8588.00m完钻,创亚洲陆上井深最深纪录。现场应用表明,SMHP–1强抑制强封堵钻井液能够解决深部地层大段泥岩及破碎性地层的井眼失稳与漏失难题,为国内外深井超深井安全钻进提供了技术借鉴。

摘要：针对油气井钻井工程中抑制泥页岩水化的难点,基于分子结构优化设计,研制出了新型聚胺页岩抑制剂***为含有胺基和醚键等多官能团的低分子聚合物.三次岩屑回收率实验和膨润土造浆实验表明,新研制的聚胺具有优异的抑制性能,且作用时间长,优于国外同类产品.采用吸附、Zeta电位测试、XRD、接触角测量和元素分析等方法对SDPA的作用机理进行了分析.结果表明:SDPA在黏土颗粒表面为单层吸附,质子化铵离子交换出层间水化阳离子,降低黏土颗粒水化斥力;静电引力和氢键共同作用将黏土颗粒层间吸附的水分子排挤出来,压缩晶层间距;SDPA分子中疏水部分覆盖在黏土颗粒表面形成疏水屏障,防止水分子吸附;SDPA在黏土颗粒表面不易解吸,能发挥长期抑制作用.现场试验表明,聚胺水基钻井液抑制性强,性能稳定且易维护,满足现场钻井工程需要.

摘要：着重介绍了泥浆设计专家系统静态库中综合信息库（知识库、模型库、数据库）的建造方法和维护方式，并结合新疆塔北地区石油钻井泥浆的实际，简要论述了各库设计与建造的关键技术和检查要求等。

摘要：高温高压油基钻井液乳化稳定性评价仪主要由高温高压不锈钢腔体、测试电极、温度控制系统、压力控制系统以及测试系统组成,高温电极选用PEEK材料,测试的电极距离设计为1.5 mm,电极的放电电压最高设计为2000 V,温度控制系统以T89C51单片机为核心,采用铸铝电加热器包裹在高温高压不锈钢腔体外部进行加热,压力控制系统采用液压方式加压。对仪器的稳定性进行了测试并与常温常压下电稳定性测试仪进行了对比,结果表明,该仪器可以实现高温高压油基钻井液乳化稳定性评价,并且测试数据稳定、可靠,测量误差不大于5%。研究了油基钻井液在高温高压下乳化稳定性的规律,当维持压力不变时,随着温度的升高,破乳电压值呈下降趋势;当温度低于120℃时,随着压力的升高,破乳电压值有所减小,当温度达到120℃以上时,破乳电压值基本不随压力的变化而发生改变。

摘要：针对川西低渗气藏水平井开发过程中存在的井壁失稳与定向段托压难题,采用水分散聚合方法设计合成了一种能够在温度激发下吸水膨胀的井壁修补强化剂(SM-SCH),形成了可对不同尺寸微裂隙实施准确匹配与有效封堵的材料配方。在此基础上,优选了聚胺抑制剂、环保高性能润滑剂等核心处理剂,研制了适用于川西低渗气藏的井壁修补强化钻井液。室内评价表明:SM-SCH初始粒径在0.5~7.0μm,主要粒径范围集中在2.5μm左右,能够在温度超过75℃时被激发产生吸水膨胀,膨胀倍率达15倍以上,可以有效提高钻井液体系的封堵范围,实现对不同尺寸微裂隙的准确匹配与有效封堵;由此研制的井壁修补强化钻井液在120℃下热滚老化16 h后,沙溪庙组岩心的线性膨胀率为3.31%,岩屑滚动回收率为96.33%,极压润滑系数为0.061,泥饼黏附系数为0.038,表现出优异的封堵防塌和润滑减阻性能。现场试验结果表明,井壁修补强化钻井液体系能够有效解决川西低渗气藏水平井施工过程中存在的井壁失稳和定向段托压难题。

摘要：针对顺北多口超深井采用水基钻井液钻遇奥陶系地层时井壁失稳和井漏并存的技术难题,通过井壁失稳机理分析,设计合成了具有三头双尾结构的Gemini型高温乳化稳定剂和支化型流型调节剂,采用微胶囊化处理方法研制了一种可在156℃以上的温度下激发后膨胀5.37倍以上的温度敏感型膨胀性堵漏材料,开发了一种抗高温强封堵低黏高切油基钻井液体系。室内评价结果表明,该体系抗温不小于180℃,所形成的油包水乳化液滴尺寸为1.2~26.9μm,具有较宽的粒径分布,高温高压滤失量为2.4 mL;塑性黏度不大于40 mPa·s,动塑比为0.31~0.40 Pa/mPa·s,与传统油基钻井液相比,塑性黏度降低10%~15%,动切力提高15%~25%,表现出优异的低黏高切特性和微裂缝的匹配性封堵能力。该体系在顺北Y井进行了现场应用,破碎性地层平均井径扩大率仅为7.77%,钻井过程中除出现一次短暂的放空性漏失外,未见其他明显漏失,避免了奥陶系破碎性地层井壁失稳,减少了裂缝性储层段油基钻井液损耗,助力了亚洲陆上最深定向井纪录的创造和顺北油气资源的提速、提效开发。

摘要：论述了国家“八·五”重点科技攻关专题──石油泥浆设计专家系统的研制意义、目标及其实施难点，以及其开发策略、总体方案和技术方案，并就其显著特点和初步应用效果作了介绍，揭示了人工智能技术在石油工程中广阔的应用前景。