摘要：以水平井为基本特征的复杂结构井,包括大位移水平井、多分支水平井、"U"形井及丛式水平井等,是实现低渗透、非常规、深水、深层等复杂油气藏高效开发的先进井型,相关研究与实践在国内外已取得重大进展,有望在页岩油气高效开发中发挥重要的作用。在中国山区页岩气开发过程中,为了满足安全环保、节约用地、降本增效等基本要求,迫切需要加快创建独具特色的页岩气高效开发模式,为此提出了基于大型丛式水平井工程的山区页岩气高效开发模式及其工程技术支撑体系,建立了单个钻井平台"井工厂"可允许布置水平井的最大布井数量计算公式,阐明了大型丛式水平井工程"降本增效"的设计控制理念与关键技术内容;重点分析了大位移井技术的研究发展概况,阐明了大位移井及其钻井延伸极限的基本概念,给出了水平井大位移钻井裸眼延伸极限的预测计算方法,最后简要介绍了大位移井管柱力学与机械延伸极限研究所取得的相关成果及其工程意义。结论认为,该项研究成果遵循了油气田"地质与工程一体化"的高效开发思路,在今后山区页岩气开发工程中具有可预见的良好推广应用前景,将有助于推进中国"页岩革命"(Shale Revolution)取得新的进展。

摘要：莺-琼盆地高温高压井压力台阶多、压力体系复杂,仅靠钻前地震资料预测难以满足现场作业要求。地层压力随钻预测技术是利用综合录井的压力随钻监测结果,实时修正钻前地层压力预测模型和结果,从而提高地层压力预测精度。本文结合高温高压Y1井的实例,应用国际先进的Equi Poise系统进行现场地层压力随钻监测,根据地层压力监测的实际结果来修正地层压力预测模型,进而对下部未钻地层的地层压力进行再预测。钻后实测压力验证表明,该方法的地层孔隙压力预测精度达到94%,说明利用地层压力随钻监测结果实时修正地层压力预测模型,可以实现提高地层压力预测精度目的,为高温高压井钻井参数设计、钻井方案调整和安全控制提供技术保证。

摘要：现有的深水油气井完井技术施工中通常会将部分完井液圈闭于套管环形空间内,进而在深水测试作业时圈闭流体受高温高压产层热流体的影响而产生井筒附加应力。为消除附加应力对井筒完整性造成的损害,设计了一种应用隔热管进行深水油气井生产测试的圈闭压力控制技术。依据南海深水高温高压井的典型井身结构,构建了测试过程的深水井筒热传导模型,通过基于典型井的井筒传热数值计算,分别对常规测试管柱结构及隔热油管测试管柱结构进行了圈闭环空温度场的数值模拟、圈闭压力计算。研究表明,深水高温高压油气井测试过程中,应用隔热管的测试管柱复配技术,可有效降低高温高压产层流体对套管圈闭空间的附加应力影响,避免了井下事故的发生。该技术为深水高温高压油气井的安全高效测试作业提供了一种新的有效方法。

摘要：针对丛式井侧钻水平井设计过程中需要避开已钻障碍井的问题,分别根据障碍井段为直井段和定向井段,将障碍物抽象为圆柱和圆环模型,运用矢量代数给出了障碍物轴线方程,并根据侧钻点方向线、靶点方向线与障碍物是否相交,确定绕障井的剖面类型。以绕障轨道总长度最短为优化目标,以绕障轨道距障碍物的最近距离、最大井斜变化率、最大方位变化率以及最大井眼曲率为约束条件,建立了丛式井侧钻绕障水平井轨道最优化设计模型。根据不同的绕障类型进行了实例计算,结果表明所提出的最优化模型能够得到井眼轨道总长度最短的轨道,并满足安全绕障距离及井斜变化率、方位变化率、井眼曲率的要求。该方法避免了复杂的试算和校核,并且适用于其他类型绕障井的轨道设计。

摘要：为了对底部钻具组合(BHA)的动力学特性进行研究,以BHA的运动微分方程为基础,应用相似理论得出了模拟试验参数与现场参数之间的对应关系,设计并建造了BHA动力学特性模拟的试验装置,设计了模拟井筒和模拟BHA,同时考虑了它们之间的摩擦作用,通过模拟试验研究了钻压、钻速、井斜角、稳定器外径及钻柱与井筒之间的摩擦作用对钻头侧向力、转角及运动规律的影响。最后指出,钻井液与钻柱的非线性流固耦合作用对钻柱力学行为有很大的影响,单纯的理论分析仍显不足,有必要通过模拟试验进行深入研究。

摘要：当钻井液密度达到安全钻井液密度窗口的上限时,井壁并不只是发生拉伸破裂,还有可能发生剪切破裂。为此,根据井壁围岩的应力分布规律,分析了井壁破裂时可能发生的各种破坏模式,并给出了相应的3个破裂压力计算公式。在此基础上,定量分析了地应力非均匀性、地应力大小、地层强度和孔隙压力对井壁破裂时破坏模式的影响规律。结果认为:地应力非均匀性较小时,井壁易发生剪切破裂,发生拉伸破裂的可能性随地应力非均匀性的增强而增大;当水平地应力较小时,剪切破裂和拉伸破裂均有可能发生,随地应力增大,发生拉伸破裂的可能性减小;地层强度和孔隙压力越大,井壁发生拉伸破裂的可能性越大。最后,通过东方13-1气田的1口井实例分析说明了在确定安全钻井液密度窗口上限时,必须考虑剪切破裂发生的可能性,应以发生拉伸破裂和剪切破裂所需钻井液密度的最低值作为安全钻井液密度窗口的上限。

摘要：基于井下岩石表面双疏理论,研发出可在岩石、滤饼和钻具等表面形成纳—微米乳突物理结构并降低表面自由能,具有'防塌、保护储集层、润滑、提速'功能的聚合物超双疏剂并对其进行性能评价。以该超双疏剂为核心,结合钻遇的地层概况,配套其他处理剂形成了超双疏强自洁高效能水基钻井液体系,并与现场用高性能水基钻井液和典型油基钻井液的性能进行对比。结果表明:超双疏强自洁高效能水基钻井液流变性更佳且高温高压滤失量与油基钻井液相当;超双疏强自洁高效能水基钻井液的抑制性和润滑性接近油基钻井液水平;体系无毒且安全环保。现场试验证明,利用该体系解决了钻井过程中井壁失稳、储集层损害和阻卡卡钻严重、钻速慢、成本高等技术难题,满足了安全、高效、经济、环保的钻井需要,与其他钻井液技术相比,同区块井下复杂情况减少82.9%,钻速提高32.8%,钻井液综合成本降低39.3%,日产量提高1.5倍以上。

摘要：为了提高随钻探测过程中永磁体磁源的磁性能,增大磁源信号的使用范围,对旋转磁导向系统井下磁源进行了优化设计研究。根据电磁场理论及所用磁源的特点,建立了圆柱形永磁体电流模型;利用矢量磁位方程推导出圆柱形永磁体截面直径和长度与其空间磁场强度的关系,圆柱形永磁体的截面直径和长度决定了其空间磁场强度;并对不同几何参数的圆柱形永磁体和其所在磁短节的空间磁场强度进行了测量和分析。永磁体长度一定时,直径从10mm增大到20mm,其空间磁感应强度增加了近80%;长度从50mm增大到100mm,其空间磁感应强度增大了近200%。试验表明,内部并排平行放置永磁体的磁短节空间磁场强度与圆柱形永磁体的直径和长度均呈单调递增关系。等体积永磁体的空间磁场测量结果表明,长度与直径之比越大,永磁体空间磁场越强。因此,合理设计永磁体的几何参数,可以增强磁短节的空间磁感应强度,提高测量的准确性。

摘要：提出一种新型的电机驱动轮式牵引装置,对牵引装置的结构及原理进行了阐述;建立了牵引装置的驱动机构结构受力及参数计算模型,求解目标参数接触力系数的解析函数。通过对参数及越障的分析得出牵引装置各参数之间的变化关系,并结合计算实例验证驱动机构结构设计及参数分析的合理性,能满足牵引装置结构特性的前提下,提高牵引装置的牵引能力和井下越障适应性。牵引装置的齿轮传动机构啮合性好,传动稳定,能实现自扶正双向驱动,以提高牵引装置在井下爬行的稳定性、承载能力,增强牵引装置在井下作业的柔性弯曲适应能力。为油气井井下牵引装置的设计和发展提供新的思路。

摘要：为解决常低压裂缝性地层钻井过程中的易漏难堵问题,提出了一种气举高效降压穿漏的钻井新技术。该技术采用少量双壁钻杆注气将井筒上部钻井液举升,降低环空ECD实现易漏地层快速穿越。通过多相流模拟分析了立管压力、双壁钻杆下深、注气量及钻井液排量等关键工艺参数对环空ECD的影响,建立了以“最优气举效率”为目标的优化设计方法,并利用优化后施工方案,完成了一口常低压岩溶漏失井的先导试验。试验结果表明,利用该技术可在不堵漏的情况下快速建立稳定的循环,同时满足携岩及轨迹控制要求,大幅缩短因井漏引起的非生产时效,具有良好推广应用前景。