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An Artificial Intelligence Algorithm for the Real-Time Early Detection of Sticking Phenomena in Horizontal Shale Gas Wells

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Fluid Dynamics & Materials Processing 2023年第10期19卷 2569-2578页

作者： Qing Wang Haige Wang Hongchun Huang lubin zhuo Guodong Ji CNPC Engineering Technology R&D Company Limited Planning and Support InstituteBeijing102206China

Sticking is the most serious cause of failure in complex drilling *** the present work a novel“early warning”method based on an artiﬁcial intelligence algorithm is proposed to overcome some of the known pro-blems associated with existing sticking-identiﬁcation *** method is tested against a practical case study(Southern Sichuan shale gas drilling operations).It is shown that the twelve sets of sticking fault diagnostic results obtained from a simulation are all consistent with the actual downhole state;furthermore,the results from four groups of veriﬁcation samples are also consistent with the actual downhole *** shows that the pro-posed training-based model can effectively be applied to practical situations.

关键词： Shale gas drilling sticking fault artificial intelligence risk early warning technology

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中国石油陆相页岩油钻井技术现状与发展建议

新疆石油天然气 2024年第3期20卷 1-14页

作者：汪海阁常龙卓鲁斌席传明欧阳勇中国石油集团工程技术研究院有限公司北京昌平102206 油气钻完井技术国家工程研究中心北京昌平102206 中国石油新疆油田分公司新疆克拉玛依834000 中国石油长庆油田分公司陕西西安710018

中-高成熟度页岩油是中国页岩油战略突破的重点领域,加强陆相页岩油勘探开发是保障国家能源供应安全的重要途径。详细介绍了中国石油天然气集团有限公司(简称中国石油)在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等盆地页岩油钻井工程技术进展。包括大平... 详细信息

中-高成熟度页岩油是中国页岩油战略突破的重点领域,加强陆相页岩油勘探开发是保障国家能源供应安全的重要途径。详细介绍了中国石油天然气集团有限公司(简称中国石油)在鄂尔多斯、准噶尔和松辽等盆地页岩油钻井工程技术进展。包括大平台工厂化布井、水平井井身结构优化、分井段“一趟钻”、水平井高性能钻井液、一体化地质导向等关键技术。对标北美先进页岩油钻井技术,分析了国内页岩油钻井在布井方式与井身结构、地质工程一体化及导向技术、钻井提速配套技术、钻井液及固井配套技术等方面的差距和发展趋势。提出了持续推进大平台工厂化作业和优化井身结构、集成配套提速技术、加强地质工程一体化研究和加快新一代导向工具研发攻关等发展建议,以促进陆相页岩油钻井提速、降本、增效,引领页岩油革命工程目标实现。

关键词：中国石油页岩油钻井水平井关键技术页岩油革命

水平井长度对天然气水合物藏降压开采效果的影响

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天然气工业 2021年第5期41卷 153-160页

作者：卓鲁斌于璟张宏源周翠平中国石油集团工程技术研究院有限公司

南海北部神狐海域天然气水合物(以下简称水合物)藏第二次试采结果表明,水平井降压开采水合物藏比直井具有更大的潜力,但对于究竟该采用多长水平段才能达到良好的开发效果目前尚不明确。为此,自行设计了一套开采模拟实验装置,首先采用物... 详细信息

南海北部神狐海域天然气水合物(以下简称水合物)藏第二次试采结果表明,水平井降压开采水合物藏比直井具有更大的潜力,但对于究竟该采用多长水平段才能达到良好的开发效果目前尚不明确。为此,自行设计了一套开采模拟实验装置,首先采用物理实验手段研究了水平井长度对水合物藏降压开发气水生产动态、温度压力变化规律的影响,进而利用TOUGH+HYDRATE软件建立了等尺度数值模拟模型,在历史拟合的基础上分析了水合物饱和度和含气饱和度的变化规律。研究结果表明:①对于水和水合物共存的水合物藏,高压可动水在降压初期大量产出,同时地层压力快速下降,水合物大量分解,在降压开发后期由于没有稳定的热源供给,产气量呈现初期快速上升到达峰值后震荡式下降的趋势;②水平井可以有效增大泄水和泄气面积,因而水平井长度越长,产气量峰值和累计产气量越高且产气量峰值到达时间越短,但在无热源供应的情况下,产气量递减速度也越快;③水平井附近会形成明显的低水合物饱和度区,长水平井段有利于扩大水合物的分解区域,但水合物藏在降压开发后期仍然残存大量未分解水合物,需改变开发方式进一步促进水合物分解;④由于盖层传热和气水重力差的影响,降压开发容易形成次生气顶,因而水平井位置靠近水合物藏上部有利于降低分解气的超覆,进而提高分解气产量和开发效果。

关键词：天然气水合物降压开发水平井物理实验数值模拟产能变化水合物饱和度含气饱和度

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隔热套管抑制水合物地层分解规律研究

石油机械 2021年第3期49卷 65-71页

作者：熊超刘力徐小龙卓鲁斌中国石油新疆油田公司中国石油集团工程技术研究院有限公司

针对深水钻井中水合物地层易受高温钻井液影响而分解,影响井筒完整性的问题,提出了采用隔热套管降低水合物分解的工程措施,并对隔热套管的隔热效果进行室内试验分析。采用牛顿迭代法计算其视导热系数,建立了钻井液与地层之间的传热模型... 详细信息

针对深水钻井中水合物地层易受高温钻井液影响而分解,影响井筒完整性的问题,提出了采用隔热套管降低水合物分解的工程措施,并对隔热套管的隔热效果进行室内试验分析。采用牛顿迭代法计算其视导热系数,建立了钻井液与地层之间的传热模型,对隔热套管的传热情况进行数值模拟。研究结果表明:隔热套管的中间段外壁温度很接近环境温度,且其外壁温度基本不随流体温度的变化而变化;隔热套管内流体温度升高会提升接箍位置温度,但并不影响中间套管段温度;使用隔热套管可以有效降低水合物地层温度,特别是水合物地层与水泥环相交边界温度,使得整个地层短期内都处于相平衡温度以下,从而减弱水合物分解程度。研究结果对保护水合物地层井筒完整性具有借鉴意义。

关键词：深水钻井水合物隔热套管视导热系数数值模拟

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碳酸盐岩油气藏气侵早期识别技术

石油学报 2012年第A2期33卷 174-180页

作者：卓鲁斌葛云华张富成汪海阁袁智龙平中国石油集团钻井工程技术研究院北京100195 中国石油塔里木油田公司新疆库尔勒841000

针对海相碳酸盐岩油气藏钻井过程中钻遇裂缝孔洞发育储层时,井筒流体与地层流体置换效应形成的复杂流动造成的气侵识别困难,从钻井过程中气体侵入方式研究入手,探讨了各种气侵方式的侵入机理、发生工况及其相互联系,提出了直接侵入方式... 详细信息

针对海相碳酸盐岩油气藏钻井过程中钻遇裂缝孔洞发育储层时,井筒流体与地层流体置换效应形成的复杂流动造成的气侵识别困难,从钻井过程中气体侵入方式研究入手,探讨了各种气侵方式的侵入机理、发生工况及其相互联系,提出了直接侵入方式下含硫天然气侵从定性研究到定量化研究的思路和方法,研究了气体沿井筒的运移、膨胀规律,即气体在上升过程中越接近井口气体膨胀越剧烈。在此基础上,通过对气侵发生时的井筒环空气液两相流动井底压力变化特征进行模拟,揭示了气侵初期在深井小井眼段井底压力会出现小幅上升后下降的变化规律,提出了以井下实时环空压力随钻测量仪器监测井底压力变化对比正常趋势线来识别和预警气侵的方法。利用该方法,可以在气侵第一时间实现预警,为碳酸盐岩复杂油气井安全钻井提供了有效保障。

关键词：碳酸盐岩硫化氢气侵早期识别压力随钻测量

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深井超深井油气钻井技术进展与展望

天然气工业 2021年第8期41卷 163-177页

作者：汪海阁黄洪春毕文欣纪国栋周波卓鲁斌中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

“十三五”期间,通过持续攻关,我国深井超深井油气钻井技术快速发展,取得了一大批技术成果,主要包括:①研制了自动化钻机、控压钻测固完技术、大扭矩顶驱、深井连续管作业机等高端装备;②研制了垂直钻井、非平面齿钻头、高强度膨胀管、... 详细信息

“十三五”期间,通过持续攻关,我国深井超深井油气钻井技术快速发展,取得了一大批技术成果,主要包括:①研制了自动化钻机、控压钻测固完技术、大扭矩顶驱、深井连续管作业机等高端装备;②研制了垂直钻井、非平面齿钻头、高强度膨胀管、抗高温大扭矩长寿命螺杆、扭力冲击、协同减震破岩、随钻测量和安全监测等尖端工具;③研发了抗高温高密度油基钻井液、高性能水基钻井液、韧性水泥浆、自愈合水泥浆等核心助剂;④形成了全生命周期井筒完整性技术体系。尽管如此,油气钻完井依然面临着深(埋藏深)、陡(地层倾角大)、窄(压力窗口窄)、厚(砾石层、盐层等复杂层段厚)、难(复杂多压力系统、事故复杂多、可钻性差等)、高(高温、高压、高酸性)等严峻挑战,为此提出了建议:“十四五”及今后若干年油气增储上产的重点依然是深层超深层,需要围绕上述地质难点,开展深井自动化智能化钻井装备、超高温井筒工作液、随钻前探、数字孪生建井等关键核心技术攻关,实现传统优势技术的迭代升级,提升深井超深井安全优快钻井的能力。结论认为,“十三五”期间,我国超深井数量首次超越美国,井深迈上8000 m新台阶,对于支撑深层油气勘探开发业务发展、提升钻完井市场竞争力发挥了重要的作用。

关键词：深井超深井油气钻井装备工具助剂技术体系地质难点关键核心技术

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深水钻井早期井涌检测方法及其未来趋势

石油钻采工艺 2009年第1期31卷 22-26页

作者：卓鲁斌葛云华汪海阁中国石油集团钻井工程技术研究院北京100195

深水钻井技术是制约深海油气勘探开发的主要因素之一。深水钻井具有高风险,高投资,高回报等特点,深水井控是深水钻井的一个难点,如何有效地预测发现井涌是深水井控的关键。分析了各种常用的井涌检测方法并结合深水钻井的特殊工况,指出... 详细信息

深水钻井技术是制约深海油气勘探开发的主要因素之一。深水钻井具有高风险,高投资,高回报等特点,深水井控是深水钻井的一个难点,如何有效地预测发现井涌是深水井控的关键。分析了各种常用的井涌检测方法并结合深水钻井的特殊工况,指出常用的井涌检测方法无法满足深水井控的要求,最后介绍了一种使用LWD、PWD监测井涌的井涌早期监测方法,使用PWD实时监测井底的压力变化情况,并对水力模型进行修正,同时建立井底压力正常趋势线;使用LWD实时测量地层参数,利用浅侧向电阻率随钻测量等工具监测钻井液性能变化,可以有效地实现流体侵入早期监测。

关键词：深水井涌早期监测 LWD PWD

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新型径向钻井技术

石油钻采工艺 2008年第6期30卷 29-33页

作者：崔龙连汪海阁葛云华卓鲁斌中国石油集团钻井工程技术研究院北京100195 中国石油勘探开发研究院北京100083

新型径向钻井技术可为低渗透、稠油、老油田和边际油气提供一种经济高效地开采途径。与早期径向钻井技术相比,新型径向钻井技术无须套管锻铣和扩眼,提高了施工作业效率,该技术可在?177.8mm套管内完成从垂直转向水平,钻出直径50mm,长度达... 详细信息

新型径向钻井技术可为低渗透、稠油、老油田和边际油气提供一种经济高效地开采途径。与早期径向钻井技术相比,新型径向钻井技术无须套管锻铣和扩眼,提高了施工作业效率,该技术可在?177.8mm套管内完成从垂直转向水平,钻出直径50mm,长度达100m的水平井段,作业井垂深达到了3592.5m.。介绍了新型径向钻井技术的原理、工艺和设备,分析了径向钻井技术在低渗透井、低产井、稠油井和二次开发井中的应用效果,并针对该技术现场应用出现的问题及其发展趋势提出了一些建议。

关键词：径向钻井低渗透增产发展趋势

新疆玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术

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石油钻探技术 2019年第2期47卷 9-14页

作者：路宗羽赵飞雷鸣邹灵战石建刚卓鲁斌中国石油新疆油田分公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206 中国石油集团油田技术服务有限公司北京100027

准噶尔盆地玛湖致密砂砾岩油田是新疆油田提产的重点区域,为了满足该油田勘探开发的需求,提高钻井速度,缩短钻井周期,通过优化井身结构,优化井眼轨道设计,优选钻井液和个性化PDC钻头,采用韧性水泥浆、漂浮下套管固井技术、'螺杆钻具+PD... 详细信息

准噶尔盆地玛湖致密砂砾岩油田是新疆油田提产的重点区域,为了满足该油田勘探开发的需求,提高钻井速度,缩短钻井周期,通过优化井身结构,优化井眼轨道设计,优选钻井液和个性化PDC钻头,采用韧性水泥浆、漂浮下套管固井技术、'螺杆钻具+PDC钻头'复合钻井技术及旋转导向钻井技术等一系列钻井提速技术,形成了玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术.2018年,该油田玛131区块完钻8口砂砾岩致密油井水平井,平均完钻井深4921.75 m,平均水平段长度1576.00 m,平均钻井周期46.50 d,平均机械钻速11.19 m/h,其中MaHW1247井完钻井深达5040.00 m,钻井周期只有42 d,创造了玛湖油田完钻井深5000.00 m以上水平井钻井周期最短纪录.现场应用表明,玛湖油田砂砾岩致密油水平井钻井关键技术能够提高机械钻速,缩短钻井周期,为玛湖油田的高效勘探开发提供技术支持.

关键词：砂砾岩水平井井身结构井眼轨迹 PDC钻头旋转钻井机械钻速玛湖油田