摘要：大兴场地质构造、岩性复杂,地应力高,地层压力系统差异大,钻井中溢漏塌复杂问题十分突出,严重阻碍了大兴场区块深层安全高效钻井进程,亟需开展大兴场构造地应力与三压力三维展布规律研究。结果表明,大兴场构造地处四川西南部地质构造运动活跃带,为典型走滑断层类地应力;大兴场构造陆相地层异常高压形成机制为沉积压实与加载作用,海相地层异常高压则与该地区多期次剧烈构造运动有关,熊坡断层的泄压作用导致断层附近地层压力降低;地层存在3套地层压力系统,严格控制井筒当量循环密度(ECD)在地层压力与临界漏失压力范围内,优化井身结构设计,有效封隔高低压地层,以降低溢漏风险。研究成果可为大兴场构造后期钻井井身结构设计、关键工艺参数优化及井下复杂防控工艺制定提供科学依据。

摘要：现场作业中,温度压力变化频繁,双封隔器与管柱承受巨大压差,导致完井管柱失效频发,威胁完井管柱力学完整性。为保障现场生产安全,根据双封隔器段完井管柱在多工况下的温度压力变化,考虑密闭环空流体的温度效应和油管的弹性变形对密闭环空流体压力的影响,建立了多工况下双封隔器密闭环空压力的计算模型,并对管柱的安全性进行了校核。研究结果表明:在生产、测试和生产工况下,双封隔器以及油管承受的压差小,不影响管柱完整性;在酸化工况下,双封隔器承受压差巨大,为79.74 MPa,此时管柱极易发生失效;建议在酸化工况下,合理控制酸化液流量,降低温度效应对管柱的影响。研究结果可为双封隔器管柱的井身结构设计与现场工艺实施提供参考。

摘要：四川南部地区的页岩气井具有井深(平均超4 000 m)、水平段长(平均超1 500 m)的特点,因页岩气井采用大规模分段加砂压裂获取产能,大量桥塞残留碎屑、压裂砂返吐堆积于水平段产层造成生产通道受限,严重影响产能发挥以及后续维护作业,因此投产前采用连续油管进行水平段专项井筒清洁作业。长水平段井筒清洁作业面临两个难题:(1)冲砂过程中悬浮于环空的沉砂再次沉降、堆积;(2)沉积于水平段的复合桥塞钻屑、可溶桥塞的未溶解物、前期作业残留铁片打捞困难,常规打捞工具效果差。针对难题一,发明了适用于提高可改变射流方向的换向冲砂工具,有效解决了长水平段冲砂面临的再次沉降难题;针对难题二,设计、加工了通过文丘里效应产生大吸力的负压清洁工具,适用于长水平段沉积碎屑打捞,其工具端局部循环即可产生吸力的特点也适用于低压井况下捞砂作业;在新工具的基础上进行配套工艺研究,形成了适用于深层页岩气的井筒清洁技术。在深层页岩气井开展了换向冲砂工具、负压清洁工具现场试验,获得良好的效果。

摘要：针对我国西南地区首座地下储气库--相国寺储气库投产后注采井出现较大比例的B环空异常带压问题,采用室内实验的方法,根据注采井100 m、900 m、2000 m垂深处温度和压力差异,设计了不同的水泥石养护温度和加载围压,并采用小尺寸的水泥环完整性测试装置基于应力等效原理测试了从井底到井口水泥环在试压和注采时的密封能力。实验结果表明:①井筒不同深度段水泥候凝温度和围压差异较大,同一种水泥浆体系在实际固井后沿井筒深度具有不同的机械性能,导致不同井段水泥环密封性能存在着巨大的差异;②交变载荷会导致水泥环的压实和累积损伤,加剧水泥环的密封失效;③注采井2000 m处水泥环在试压和注采工况条件下,密封性完好,没有发生泄漏,1000 m处水泥环在试压工况下能保持完好,在循环交变载荷下存在着水泥环密封失效的现象,井口附近100 m处水泥环在试压工况和注采工况时均出现了泄漏;④实验结果揭示,在试压和注采工况下,井筒中上部水泥环密封失效是造成B环空异常带压的根本原因。结论认为,该研究成果可以为提高地下储气库注采井固井水泥环密封的可靠性提供实验数据支撑。

摘要：定向井井周应力状态和井壁稳定性规律与直井有着明显的差别,开展地应力类型对定向井井壁稳定性的影响规律研究,对定向井井眼轨迹设计具有一定的指导作用。为此,根据正常、走滑和反转三种地应力类型,深入分析了定向井井斜角和井眼方位对井壁坍塌破坏的影响规律。结果表明:①随着井斜角的增加,正常和反转地应力类型的井壁稳定性逐渐变差,即直井比定向井或水平井井壁稳定性更好;②随着井斜角的增加,走滑地应力类型的井壁稳定性逐渐增强,即水平井井壁稳定性最好;③定向井钻井或完井过程中,井壁稳定的最优钻井方位与最大水平地应力方向的夹角按正常地应力、走滑地应力和反转地应力类型依次为90°、45°和0°。

摘要：五探1井是部署在四川盆地东部达州—开江古隆起上的一口风险探井,主探寒武系、震旦系,设计井深7 570 m。该井志留系以下地层的地质不确定性强、风险度高,寒武系可能钻遇大段膏盐层、纵向上压力系统复杂、预测井底温度达到175℃、井底液柱压力超过140 MPa并含有硫化氢等,给井身结构设计带来了很大的挑战。为此,借鉴国内外盐下超深井钻井的成功经验,在分析钻井工程面临的难点和风险的基础上,结合该井的压力系统特点、膏盐层蠕变特性,优化设计井身结构,并进行了现场应用。结果表明:(1)基于裸眼段防漏、防喷和防压差卡钻等约束条件,确定井身结构必封点5个、套管层次6层;(2)压力衰竭的石炭系岩性致密,压差卡钻和漏失的风险低,可以不做为必封点;(3)为寒武系膏盐层专门设计一层套管,以实现盐层专打,套管抗挤强度160 MPa预防挤毁;(4)五探1井安全钻达设计地层,完钻井深为8 060 m。结论认为,为实现川东地区盐下安全钻井而确定5个必封点、六开非常规井身结构是合理的,该井的成功完钻为上述古隆起后续深层天然气钻探提供了经验和借鉴。

摘要：地应力是油气藏全生命周期中井壁稳定分析、水力压裂设计、地层出砂预防、套损预测防治和油气开采措施制定的重要基础参数.针对缺乏三维地震资料情况下的三维地应力场预测问题,以工区已钻井地应力测井解释结果为基础,建立了一种基于物理约束的分布式神经网络三维地应力预测模型.首先,采用测井解释方法获得工区已钻井地应力单井剖面,并通过Kriging插值构建三维地质模型;其次,将测井数据和三维地质模型的三维空间坐标喂入3个并行的全连接神经网络,引入地应力物理约束条件,提出了数据和物理双约束的条件,进而通过三维空间坐标实现三维地应力场的预测;再次,优选了数据和物理双约束的权重参数,与人工神经网络、支持向量回归、随机森林等三种机器学习模型以及克里金插值模型进行了对比;最后,评价了不同机器学习模型预测地应力的效果.研究结果表明:(1)研究区域的地应力满足潜在正断层应力状态,即垂向地应力>最大水平地应力>最小水平地应力;(2)数据和物理双约束权重参数取值对预测结果有显著影响,当权重参数λ=0.2时,三维地应力预测效果最优;(3)与人工神经网络、支持向量回归、随机森林、克里金插值等模型相比,本文模型预测得到的地层三维地应力和孔隙压力更准确,在工区内测试集预测得到的垂向地应力、最大水平地应力、最小水平地应力和地层孔隙压力的最大相对误差分别为0.63%、7.59%、7.16%、3.21%,而且,本文模型能够更加准确捕捉地应力梯度的三维变化特征,水平井段地应力和地层孔隙压力参数的正态分布特征明显.结论认为,物理约束的分布式神经网络模型能有效融合地形构造与地应力之间的联系,提高三维地应力预测的准确性和可解释性,为油田三维地应力场的预测提供了一种新的思路.

摘要：井下节流可有效防治井口水合物、简化地面流程、降低成本,但该工艺用于超高压产水气井时,气液两相管流和嘴流之间相互影响,使部分井的日产气量与设计值误差较大,准确预测气液通过井下节流器的流量和压降,对指导工艺设计至关重要。为此,在搭建可视化实验装置的基础上开展了井下节流模拟实验研究,分析了不同流型下的气液两相嘴流动态,根据节流器上游流型将实验数据进行划分,评价了现有4种工程常用嘴流模型在不同流型下的表现。研究结果表明,段塞流、搅动流和环状流关于质量流量预测采用的数学模型,分别推荐Ashford模型(相关系数R^(2)=0.92)、Sachdeva模型(相关系数R^(2)=0.80)和Al-Safran模型(相关系数R^(2)=0.96)。选取双探8井开展现场应用,确定节流器下入深度为3000 m,判断流型为搅动流,选取Sachdeva模型计算节流器嘴径为5.3 mm。模型评价结果可为产水气井井下节流工艺设计提供理论依据和指导。

摘要：水平井加砂压裂过程中,大排量、高砂比压裂液易使滑套内壁面和开关工具外表面产生较强的冲蚀破坏,严重降低工具的使用寿命,影响现场安全有效施工。考虑上述实际工况,制定了工具串联式的实验管串结构和实验初步设计方案,建立了管串内部流体摩阻数学模型,研究结果表明,砂泵采用两两串联再并联的组合方式,既能满足实验所需的排量要求,又能提供用于平衡管路之间流体摩阻损失的压头。完善了实验方案,建立了满足实验要求的冲蚀实验台架。当流量为4.75 m3/min、滑套Ⅱ总成开孔数为2时,管路整体压头约为48.82 m,实验结果满足设计要求;同时,摩阻损失理论计算结果约为48.44 m,与实验摩阻损失基本相等,说明理论模型具有较高的准确度。

摘要：通过对套管失效案例的分析,明确了导致套管失效的主要原因是套管质量问题。结合标准与产品技术要求,提出了套管抽检项目、检测方法与结果处理方法。同时,结合现场抽检的实际情况,选取了统计抽样的方法,建立了一套适用于油气田的套管质量抽检方案,用于控制套管质量,避免再次发生因产品质量问题而导致的生产事故。