摘要：超长水平段连续油管作业过程中,连续油管由于质量轻、刚度小、挠度大、径向尺寸小,在上提、下放过程中容易发生屈曲甚至自锁,下放摩阻大,制约了超长水平段连续油管作业效率。为此,开展了考虑扶正器影响的水平井连续油管受力分析及摩阻计算研究。基于纵横弯曲连续梁理论,建立了三维空间内考虑扶正器作用的连续油管侧向力及摩阻计算模型,并以某油田J-3井开展了验证试验。结果表明:安放扶正器后,连续油管的下入能力增加,表现在管柱屈曲消失、下放井口轴向力增加、下放摩阻降低;同时,连续油管的安全性也有所提升,表现在上提井口轴向力降低、最大Mises应力降低。本文所建立的考虑扶正器作用下的连续油管受力数学模型和研究结果可为水平井连续油管作业扶正器安放及优化设计提供理论依据和设计参考。

摘要：在维修更换防喷器闸板、胶芯等作业前必须对防喷器关闭腔和开启腔卸压,而传统三位四通转阀存在操作复杂、压力浪费、各阀件磨损、管汇卸压后所有控制对象均无法远程操作的问题,为此,设计了自卸压四位四通转阀。在原有阀体及阀芯内部分别新增一条卸压油道,并将其改造成自卸压四位四通转阀,实际操作时只需将该转阀手柄扳至卸压位,便既能保留管汇压力,又可对维修作业对象进行独立卸压,卸压后仍可远程液压控制除维修对象外的其他控制对象,使得维修和更换防喷器闸板、胶芯等作业过程更加低耗、简单高效。该设计降低了各阀件长期开关造成磨损,大幅度提升了作业效率。

摘要：固井水泥石质量是影响油气井生产和使用寿命的重要因素,而深井、超深井的高温高压环境严重影响着水泥环的长期稳定性和安全性,是导致固井水泥环完整性失效的主要原因之一。为此,设计出一套180℃、120 MPa循环温压条件下,稠化时间440 min可调,流变、沉降稳定性及失水性能均满足超深井需求的固井水泥浆体系,并使用单轴压缩、X射线衍射、压汞、扫描电镜等测试手段分析了200℃与260℃养护温度下水泥石物理力学性能的长期变化规律及其控制机制。研究结果表明:(1)在高温200℃养护条件下,富含硅砂的固井水泥中早期会形成较多C-S-H凝胶类无定形水化产物,为水泥石带来优异的物理力学性能,但这种无定形产物在高温高压养护条件下的晶体化转变及其自身内部结构的粗化可导致水泥石宏观强度长期持续衰退;(2)在高温260℃养护条件下,加砂固井水泥水化产物主要为稳定的晶体型,虽然此温度下水泥石初始强度较低,渗透率较高,但2~90 d内强度变化在误差范围之内,长期性能较为稳定。结论认为,超深井工况下,水泥石中大量C-S-H凝胶的形成有助于提升其短期强度,但不利于其长期强度稳定,该认识对于新型抗高温固井水泥体系研发具有重要指导意义。

摘要：吐哈油田油藏类型多样,为了解决复杂、低效油藏储量难动用问题,保证当前增储增效目标实现的同时兼顾持续稳健有效发展,近年依托技术进步和转变勘探思路,通过实施地质工程一体化精细管理,完成了复杂油气藏的低成本、效益勘探。持续推进降本增效工程,进一步提高复杂油藏勘探开发效益,通过甲方主导开展钻井提速攻关与示范井推广,优化井身结构、完井措施、录测井设计,大幅缩短施工周期,降低成本。通过持续开展地质工程一体化技术攻关,深化成藏机理研究,准确预测储层甜点,优化勘探部署方案;攻关水平井地质导向配套技术,有效提高水平井储层钻遇率;攻关特殊钻井液体系和浅层水平井钻井工艺,安全快速钻进技术日趋成熟,工程质量持续提高;积极推广应用水平井+体积压裂工艺改造技术,并不断优化储层体积压裂改造方式,最大限度提高储层动用率,使得复杂油藏单井提液增产技术获得较好效果。地质工程一体化精细管理的一系列技术举措的实施,在吐哈油田区域扩展方面取得多个领域的突破与进展,发现了规模整装储量并快速建产。

摘要：随着越来越多的深层油气资源进行勘探开发,油气井管柱所处的工作环境也急剧恶化,尤其是高温、高压、高产井“三高”油气井。为研究高压高产气井油管柱强度安全,建立高压高产气井油管柱动力学模型,通过高压高产气井油管柱安全系数法和高压高产气井油管柱三轴应力法对高压高产气井油管柱强度进行校核,对高压高产气井油管柱基本应力和管柱尺寸对管柱应力的影响进行分析。结果表明:随着产量的增加,管柱的横向位移不断增大;在0~20 s内管柱(H300 m、H600 m,其中H为深度)的横向振动应力幅值比管柱(H1660 m和H2540 m)大,管柱横向应力振动幅值较大,随后振动应力趋于稳定;在0~10 s,管柱纵向应力振动幅值较大,且越靠近管柱下部管柱的纵向振动应力越大;管柱在井口位置处轴向力最大;大尺寸管柱有利于降低高速流体诱发管柱的振动问题。研究成果可为高压高产气井管柱设计提供理论指导。

摘要：以往对于准噶尔盆地克拉美丽气田火成岩气藏的研究主要集中在岩石物理性质、岩性识别等方面,尚未涉及岩石力学特征方面的研究。为了指导该区火成岩气藏钻井参数的优化设计,以克拉美丽山前石炭系为例,对8口井的岩心进行了室内力学性质测试,采用数理统计的方法,实现了岩心弹性参数动态值与静态值的转换,多元回归出火成岩力学参数的原位测井数据反演模型,绘制了典型井的岩石力学参数和地层压力剖面,优化出避免井筒复杂的钻井压力控制方式和钻井液密度设计范围。研究结果表明:①较之于沉积岩,火成岩具有抗压和抗剪强度大、杨氏模量高、泊松比小的特点,并且不同岩性的火成岩力学强度差异明显,井壁失稳和漏失风险取决于火成岩的岩性及裂缝发育程度;②所建立的火成岩各项力学参数测井模型的计算结果误差小于11%,可以准确计算出克拉美丽山前典型井的地层坍塌、漏失、破裂压力值;③通过分析克拉美丽山前火成岩坍塌压力和漏失压力随井眼轨迹的变化规律,得出了定向井段方位沿最小水平主应力方向虽然可以提高裂缝钻遇率,但是钻井风险更大、钻井液安全密度窗口更窄的认识。结论认为,该模型的建立方法具有很好的推广价值。

摘要：射孔是油气开采过程中的重要一环,射孔间距是影响射流成型效果和穿深的主要参数之一,相邻两射孔弹之间会产生弹间干扰,进而影响射流质量和穿深。为探究弹间距对弹间干扰的影响规律,利用LS-DYNA软件,结合ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)算法进行算子分离,实现了单元边界的质量、内能和动量的穿透,并以某油田井下射孔为例,建立了射孔弹—射孔枪—套管—水泥环三维模型,分析了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的影响规律。研究结果表明:①弹间干扰降低了射孔弹总能量转化为射流能量的效率:弹间距为5.0 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少0.31%,射流轴向速度减小39 m/s,径向速度增大20 m/s;弹间距为3.5 mm时,临近射孔弹射流能量转化率减少2.21%,射流轴向速度减小130 m/s,径向速度增大111 m/s。②弹间干扰减小了对穿深有效的轴向速度,增加了无效的径向速度,径向速度的增大影响射流质量,使得射流趋向发散,降低射孔穿深。③数值模拟结果揭示,随着相位角的减小,射流线之间的距离减小,弹间干扰加强,有效能量转化降低,射孔穿深降低。结论认为,该规律认识给出了弹间干扰对射流成型和射孔穿深的量化影响,可为合理优化射孔孔密和提高射孔弹穿深提供理论依据。

摘要：随钻测量是掌握井下实时钻进信息并在此基础上进行优化控制的最佳手段,目前在油气钻井中已大量应用。钻井液压力脉冲传输是随钻测量信号传输的主要方式,虽然应用广泛,但在传输速率、功耗和精度等方面仍存在较大提升空间。为此,研发了一种用于随钻测斜的磁流变液式负脉冲发生器。阐述了磁流变液式负脉冲发生器的结构与工作原理,设计了磁流变液式负脉冲发生器的结构模型;基于麦克斯韦方程组、安培环路定理和高斯磁通定理,确定了影响脉冲发生器制动性能的参数,主要有电流、磁流变液材料参数和磁导绕管壁厚等;在选定类型磁流变液材料的基础上,基于ANSYS Electronics软件研究了电流、磁导绕管壁厚等参数对感应电磁场强度及其分布特性的影响。研究所得的结构模型、理论分析方法、仿真分析结果等可为磁流变液式负脉冲发生器的开发提供支撑,促进随钻测量技术的发展。

摘要：钻井液漏失严重增加了钻井作业风险,有效封堵漏层是钻井提速的重要保障之一。针对水基钻井液随钻堵漏剂封堵范围窄、抗温性不足等问题,优选出高分子刚性颗粒、改性聚酯橡胶、改性植物纤维复配玻璃纤维分别作为架桥颗粒、填充材料、纤维“拉筋”材料。根据颗粒级配原则,优选出随钻堵漏剂最佳配方:15%刚性树脂(40~80目)+15%刚性树脂(100~200目)+35%刚性树脂(1 000~3 000目)+5%改性植物纤维(0.1 mm)+10%玻璃纤维(150目)+20%改性聚酯橡胶(800目)。该随钻堵漏剂配方砂床承压能力达5 MPa,漏失量为0 mL。抗高温随钻堵漏剂粒径级配合理,封堵覆盖裂缝孔隙范围广,丰富了水基钻井液随钻堵漏剂配方。

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。