摘要：为了解决井眼轨道设计中设计参数输入“试凑”问题,发展了设计参数谱集计算的数值算法。以二分法为基础,推导出了两个设计参数各自的整体允许范围的算法,以及当一个设计参数给定时另一个设计参数允许范围的算法,使用这些算法能有效地计算出谱集边界,从而绘制出设计参数谱集图形。进一步证明了谱集结构定理:三段制设计参数谱集由一个二维有界连通闭集或者不相交的多个二维有界连通闭集的并集组成。数值算例的计算结果表明,谱集计算算法能求出连通和不连通等各种情况的谱集边界。谱集计算算法在井眼轨道设计软件中可为软件用户提供可视化的设计参数选择数值范围,提高设计效率。

摘要：页岩气是保障国家能源安全和上产的一个重点领域,目前页岩气主要采取水平井钻井的方式进行开采,钻井液通常采用油基钻井液。页岩气水平井钻井过程中出现产层钻遇率低、无法打捞井下落鱼、评价井直改平等情况时需要进行注水泥塞侧钻。油基钻井液与水泥浆相容性差,影响施工安全,同时传统注水泥塞施工工艺不当往往需要进行多次注水泥塞施工,一次成功率低,既耽误时间又增加钻井成本。针对以上问题,文章开展了一种油基钻井液注水泥塞工艺研究。该研究包括:注塞浆柱结构精细化设计、高效驱油冲洗隔离液技术、油基钻井液注水泥塞施工及安全保障技术、关井憋压候凝预应力等工艺,可有效提高注水泥塞的成塞效果,有利于缩短钻井周期和节约钻井成本。截止目前,该工艺在川南页岩气重点区块油基钻井液注水泥塞中应用2井次,均一次性成功,为页岩气优快钻完井提供了强有力的技术支撑。

摘要：为了求解七段制圆弧型井眼轨道设计约束方程组,使用数学消去技巧,先将稳斜段井眼方向矢量消去,再将狗腿角消去,然后化简,最终得到只含有一个未知数的特征方程,该方程在大部分情况下是多项式方程。通过求解该特征方程,得到全部实数根,并在数学上严格证明了设计方程组的解可以用包含特征方程实数根的一组解析计算公式快速计算。该算法可以判断设计问题是否有解以及有几个解,在有多个解的情况下可以一次性同时计算出这些解。算法涵盖七段制设计问题45种有意义的未知数组合情况,较好地解决了七段制圆弧型井眼轨道设计问题的数值求解难题。数值算例验证了算法的有效性和快速求解性。配合多项式类的编程技术,可以用于钻井工程井眼轨道设计类计算机软件的开发。

摘要：临河坳陷JH2X断块适于大型丛式井开发,针对地层低成熟、低渗透、低强度和高黏土含量特点,开展了大井丛平台设计、一趟钻提速、高效储层保护液及弱界面增强固井等方面的技术研究,形成了以大井丛井口位置优化、高效PDC钻头优选、两疏成膜储层保护剂以及低温韧性防窜水泥浆等技术为核心的JH2X断块厚层状砂砾岩油藏优快钻井配套技术。现场应用结果表明,钻井、试油及投产同步进行,建产效率提升40%;19口井实现二开“一趟钻”完钻,平均钻井周期缩短16.27%;单井日产提高30%~36%;二界面固井优质率77.2%,提高10个百分点。该技术满足了JH2X断块优快钻井需求,为该区块后续钻井提供了技术支撑,可对国内其他同类地区的开发提供借鉴。

摘要：为了解决渝西大足区块页岩气超深、超长水平井存在井眼轨迹控制难度大、机械转速低、钻柱振动较大且井温偏高等技术难点,优化了水平段铂金靶体的储层选择,将水平段箱体位置选取于五峰组底界以上5~8 m,依据断层倾角进行剖面设计;优化井身结构设计封隔易漏、易垮塌地层;利用高造斜率ATC旋转导向工具,匹配地层优化钻头选型,降低轨迹控制难度和提高钻进速度;采取分段优化钻具组合和钻井参数,优选油基钻井液确保井壁稳定性,降低钻井风险;利用慢放缓压减振法降低钻具振动和循环降温措施解决井温偏高难题。现场应用顺利完成了该区块多口超长超深水平井的施工,形成了渝西大足区块超深、超长页岩气水平井关键钻井技术,为该区块积累了超深超长页岩气水平井施工经验。

摘要：大港页岩油垂深4000m以深部署的水平井水平段长度逐步拓展至2000m,造斜段、水平段地层钻进存在着井眼清洁、井壁稳定、轨迹控制、高温等技术难点,从设计优化、激进参数钻井、长寿命高效PDC钻头+提速工具优选、抗高温LWD仪器+大扭矩定制高温螺杆、降温设备、地质工程一体化等方面入手,研究形成了大港页岩油水平井优快钻井技术。2022年应用该技术完成页岩油水平井5口,平均完钻井深6049m,与2020年完成井相比,在平均井深和水平段长均增加500m,水平位移增加900m的基础上,机械钻速提高44.85%,钻井周期同比缩短29.43%,创大港页岩油钻井多项纪录,用LWD仪器+螺杆组合完全替代了进口Auto TrakG3旋转导向工具,满足了页岩油效益开发的需求,为国内同类页岩油水平井开发提供借鉴[1]。

摘要：冀中坳陷束鹿凹陷J45断块地质条件复杂,沙河街组一段地层底部发育大段盐膏岩,该盐膏岩蠕变速率快、蠕变非均匀应力大,且对井筒工作液污染严重,其下部紧邻沙河街二段储层产状变化较快,内部单个砂组厚度较薄。针对以上情况,从井眼轨道设计、储层轨迹控制、套损套变预防和固井质量保证等方面着手,分析、整理出该断块水平井开发时存在的难点,并针对性采用了双增六段制剖面设计、地质工程一体化导向、双层组合套管注机油及抗盐水泥浆体系等系列技术对策。通过4口水平井的现场应用及不断改进,逐步形成了J45断块独有的盐下水平井钻井配套技术。

摘要：激进参数钻井施工中,近钻头仪器应用越来越广,为了延长近钻头仪器井下作业时间,提高其自发电脉冲发生器涡轮发电机的性能,在有限元分析的基础上提出了结构参数优化方案。通过对不同结构参数和定子叶形的流场分析,结合实际应用效果确定设计方案,并对设计方案进行二次参数结构优化。优化结果表明,涡轮发电机效率54.89%增加到68.77%,扭矩11.96增加到18.86 N·m。现场应用结果表明:在深井中涡轮发电机能够正常工作,并且转速下降到最优转速的范围内,涡轮发电机Δ排量/Δ转速平均上升27.6%,平均单趟MWD井下作业时间相比同区块延长80~100 h,效率提高28%。

摘要：为解决华北油田首口超深、超高温潜山内小井眼侧钻井AT-6X井在施工过程中遇到的地层岩石可钻性差、新老井眼分离困难、摩阻扭矩大及井温高等技术难题,进行了侧钻工具优选、送钻方式选择、抗高温低固相钻井液体系设计及抗高温MWD仪器优选等方面的研究。通过建立侧钻工具力学模型对不同条件下钻具侧向力进行分析,选用PDC钻头+直螺杆+2.5°弯接头作为侧钻的最优工具;以间接方位角校正法为基础设计了方位角校正系统,提高井眼轨迹的精度;采用半主动半自动送钻方式提升侧钻效率;优选抗高温低固相钻井液体系提高高温条件下的稳定性。上述技术在超深超高温潜山小井眼侧钻井AT-6X井进行了应用,将工具面调整为140°并结合半自动送钻方式成功完成了该井的侧钻施工,完钻井深6 059 m。该井采取的技术措施有效解决了侧钻难题,为高温工况下超深井侧钻提供了经验和借鉴。

摘要：为解决冀中地区廊固凹陷潜山构造带超深超高温潜山油气井在钻进过程中遇到漏、喷、卡、机械钻速低及轨迹控制困难等问题,在分析已完井钻井难点,调研国内超深井钻井提速技术基础上,采取了优化井身结构,简化井眼轨道,针对地层特点设计孕镶齿PDC钻头并优选钻具组合及钻井参数,研制220℃低固相抗高温钻井液,研发200℃全金属随钻测量井下脉冲发生器等措施。现场应用结果表明:优化后的井身结构与井眼轨道更易于井眼轨迹调整,使用高效PDC钻头与辅助提速、破岩工具相配合,平均机械钻速较之前提高了1~2倍,低固相抗高温钻井液在200℃性能稳定,满足安全施工需求,随钻测量全金属脉冲发生器在井温175℃条件下可持续工作超过200 h。该区块平均钻井周期较前期完井缩短了50%,最深完钻井深6455 m、实测井底静止温度207℃。所采取的安全、优、快钻井技术可对后期超深、超高温井钻井提供借鉴与参考。