摘要：深层水平井钻井技术是天然气开发的重要手段。大庆深层水平井钻井施工存在地层研磨性强、钻头寿命短、提速手段单一等问题。为了提高深层水平井勘探开发速度,降低成本,对大庆深部气藏地质特性、深层水平井的施工难点进行分析,通过开展井身结构优化设计、井眼轨迹优化、高效钻头研选、提速工具集成应用、钻井参数优化等技术研究,形成了大庆深层水平井钻井关键技术。该技术现场应用14口井,平均机械钻速提高35.03%,平均缩短钻井周期66.54 d,降低了勘探开发成本,可为大庆深层水平井高效开发提供技术支撑。

摘要：高频磁耦合有缆钻杆能够提高随钻测量数据的传输速率,其使用同轴电缆减少信道的高频损耗,利用磁耦合感应实现钻杆之间的无线信号传输。为了确定信号载波频率、实现不同有缆钻具间的阻抗匹配以及降低信道衰减,使用2种不同模型完成了信道建模与仿真分析。首先使用标准二端口网络元件级联模型仿真,虽然基于测量数据的'黑箱'网络元件无法给出物理解释,也没有用于优化的设计参数,但仿真结果有利于有缆钻杆工艺改进的验证性实验。其次使用集总参数电路和传输线混合模型仿真,其中集总参数电路有可测量的设计参数,在提供物理解释的同时能够优化设计,而传输线仿真了高频条件下长度不能忽略的同轴电缆。混合模型使用分级网络的链接参数完成散射参数的计算,设定了耦合系数、绕组电感及磁滞损耗3个调谐参数,仿真结果与测量结果相吻合。

摘要：在四川盆地西南部长宁—威远国家级页岩气示范区,部分页岩气井井筒完整性出现了一些问题,直接影响了页岩气水平井单井产量的提高。为此,在统计分析该区页岩气水平井出现的套管损坏、套管下入困难、水泥环密封性难保证等井筒完整性问题的基础上,建立了多因素耦合套管应力计算评价模型,研究了温度效应、套管弯曲、轴向压力等多因素耦合对套管损坏的影响机理;利用自主莫尔—库伦准则,分析了页岩层滑移机理及与套管剪切变形的关系;利用自主开发的下套管钩载预测及摩阻分析软件,对影响套管摩阻的主控因素进行了反演分析。最后,针对页岩气水平井的特点,以提高钻井质量(DQ)为核心,从设计、施工工艺等方面提出了井筒完整性控制对策:①修订页岩气井套管设计计算方法和校核标准;②优化井身结构和全井眼轨迹设计;③提高钻井质量;④优化水泥石性能并校核压裂过程中水泥石的密封完整性等。该研究成果对于指导未来页岩气井井筒完整性设计和管理具有重要意义。

摘要：委内瑞拉奥里诺克胡宁区块储层埋藏浅,地层疏松,丛式三维大位移水平井具有位移大(1 300 m以上),水垂比高(3.1~4.5),井眼曲率大(7°/30 m^10°/30 m)的特点,钻井作业面临井眼轨迹控制难、摩阻扭矩大、井壁稳定性差以及尾管下入困难等技术难点。为此,通过对平台内不同偏移距下的三维井摩阻扭矩分析、井眼轨迹优化设计、极限井深模拟计算以及钻井液体系与配方优选,有效解决了因垂深浅、水平段长引起的钻具摩阻扭矩大与托压问题,以及弱固结性疏松砂岩储层井壁失稳和储层保护等技术难题;采用漂浮下套管并配合井口加压的复合技术来解决套管下入设计深度问题。该研究成果在胡宁区块现场应用7口水平井,其中E3-23井完钻垂深仅375.3 m,而斜深为1 984.1 m,水平位移达1 688.4 m,水垂比达到4.5,成为目前已钻完井中水垂比最大的三维水平井。该项技术可为国内浅层油气田高效开发提供借鉴。

摘要：旋转导向系统底部钻具组合的三维力学分析是导向工具设计和井眼轨道控制的基础。结合有限元单元划分思想和纵横弯曲法梁理论,提出了广义纵横弯曲法。将钻柱分解为若干单元,以节点处的弯矩、转角、挠度和到钻头的曲线长度作为广义坐标,以井眼轴线作为参考构型,采用梁理论建立单元受力变形方程,同时补充节点边界条件和特殊连接边界条件,组装单元方程和边界方程得到系统方程组,选取牛顿迭代法进行数值求解。与经典算例进行了比对,计算结果相吻合;以某型非连续性旋转导向钻具组合为例研究了井斜角、造斜率和钻头侧向力的关系,分析了造斜能力并给出了最大造斜率,论证和演示了广义纵横弯曲法的正确性和实用性。

摘要：连续油管测井机的研制为复杂大斜井、水平井的测井作业提供了有效的技术手段,其中,满足测井作业低速稳定性要求的注入头与滚筒的协同控制是整机的关键技术之一。为了提高测井机的性能,提出了基于二次调节系统辨识的连续油管协同控制设计方案。从二次调节系统的组成与原理出发,通过建立二次调节系统的非线性模型,可以将其简化为一个二阶线性系统,对其动力学特性进行描述。根据这一特点,依据最小二乘理论,采用带有遗忘遗因子的最小二乘算法,对二次调节系统进行了系统辨识,获得了确定参数的系统模型。在辨识模型的基础上,通过采用PID控制器,对二次调节控制系统进行了实验研究,为今后连续油管测井机的理论分析和实时控制打下良好的基础。研究表明,二次调节系统替代传统马达有效地解决了注入头与滚筒协同控制问题。

摘要：在盐穴地下储气库注采井注气排卤阶段,常因排卤管柱内部饱和卤水析出晶体而导致排卤管内壁结晶、排卤流量减小、注气排卤时间及成本增加,严重时甚至还可能导致排卤管柱被盐结晶堵死,无法继续注采作业。为此,通过分析研究卤水盐结晶成因,发现过饱和度、温度、卤水流速及排卤管内壁表面粗糙度是影响排卤管柱内卤水盐结晶的主要因素,据此设计了相应的实验。研究结果表明:①卤水盐结晶受温度影响,卤水在排卤管中低速流动且温度降低1℃时,管内壁即会结晶;②排卤流量越小,流体剪切力越小,生成的盐结晶结构不易被破坏,结晶现象越明显;③相同条件下,排卤管内壁表面越光滑,新生成的晶核不易附着、生长,排卤管内壁生成的盐结晶量越少。结论认为:盐穴地下储气库注气排卤过程中,采用高温淡水低流量反冲洗、升高注气温度以及排卤管内壁加涂油漆等措施,均有助于预防和解决因盐结晶而带来的堵管问题。

摘要：针对四川盆地威远一长宁国家级页岩示范区威远区块页岩气水平井固井中所面临的油基钻井液与水泥浆不相容、高密度油基钻井液驱替困难、水泥环在大型体积压裂条件下易破坏等问题,有针对性地开展了水泥环密封力学参数理论依据、保证界面胶结的驱油前置液、满足压裂条件的韧性水泥石和有利于井筒密封的固井工艺技术等研究,取得了如下成果:①建立了考虑水泥环塑性特征及界面胶结强度的水泥环密封完整性理论模型,可指导页岩气水平井水泥石力学性能设计,减小微间隙的发生;②开发了驱油前置液,其对油基钻井液的冲洗效率超过90%且与油基钻井液及水泥浆相容性好;③根据水泥环密封完整性理论模型所开发的韧性水泥石,在保证相对较高抗压强度的同时杨氏模量降低30%;④确定了清水顶替等适用于页岩气井的固井技术,有利于保证井筒的密封性能。该研究成果应用于现场的12口井,水平段平均固井优质率达到92%,后期压裂效果良好,有效地保证了井筒的密封完整性,为页岩气高效开发提供了技术支撑。

摘要：为了定量确定水平井钻井中钻具与储集层边界的距离,提出"探层测距"方法,建立了"探层测距"物理及数学模型,设计了"探层测距"电路,并通过模拟实验进行了可行性验证。"探层测距"方法为:水平井钻井随钻测量过程中,通过发射高频定向电磁波并接收反射波来探测储集层边界并测量钻具与储集层边界的距离。设计了高压窄脉冲和单频调制脉冲两种"探层测距"电路,基于电路原理建立了"探层测距"系统并采用3种介质进行了模拟实验,结果表明:采用高压窄脉冲电路时由接收波形获得的储集层"细节"更多,采用单频调制脉冲电路时接收波形更易于识别与分辨;在不同介质、不同距离条件下,采用"探层测距"方法测量的距离与实际距离的相对误差不超过5%,测量精度较高,方法可行。

摘要：在理论推导水平井井壁应力公式基础上,根据Mohr-Coulomb准则,建立了水平井井壁稳定控制方程,提出了水平井井壁安全和危险方位的确定方法。利用该方法,能够确定任意应力条件下水平井的安全和危险方位。算例研究表明,应力模式决定着水平井的安全和危险方位,研究结果能够为井眼轨迹优化设计提供理论依据。