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深部地层扭力冲击器破岩提速效果评价及应用

石油矿场机械 2024年第1期53卷 11-16页

作者：李文龙徐鲲陶林李庄威林家昱中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459

中深层是渤海油田进一步勘探开发的重点,但在钻探过程中面临各种各样的挑战,其地层抗压强度高,破岩难度大,机械钻速低,钻井周期长等特点导致渤海中深层勘探经济性差。为了解决中深层钻具憋跳严重及机械钻速慢的问题,渤海油田引入了扭力... 详细信息

中深层是渤海油田进一步勘探开发的重点,但在钻探过程中面临各种各样的挑战,其地层抗压强度高,破岩难度大,机械钻速低,钻井周期长等特点导致渤海中深层勘探经济性差。为了解决中深层钻具憋跳严重及机械钻速慢的问题,渤海油田引入了扭力冲击器提速工具,为定量认识提速机理,建立了扭力冲击器的扭转力学特性模型,通过Abaqus有限元软件模拟了在扭冲条件下,PDC钻头的破岩过程,分析静载与扭冲条件下的破岩比功。结果表明,安装扭力冲击器后的破岩效率可提高约36%。在渤海某探井实现了现场实施,机械钻速提升了73%。研究成果对渤海油田中深层钻进提速及参数优化有一定的参考意义。

关键词：扭力冲击器深部地层提速效率破岩比功

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深部地层井筒近距离溜煤眼施工及支护参数

陕西煤炭 2024年第1期43卷 99-102,115页

作者：苏朝晖胡伟唐义川淮南矿业(集团)有限责任公司潘三煤矿安徽淮南232001

深部地层围岩稳定性是矿区安全高效生产的重要影响因素,近距离巷道施工会导致围岩应力相互扰动,造成更严重的破坏。以淮南矿区潘三煤矿主井井筒近距离3.5 m大直径溜煤眼工程为研究背景,首先阐明溜煤眼施工的必要性,并根据弹塑性力学及... 详细信息

深部地层围岩稳定性是矿区安全高效生产的重要影响因素,近距离巷道施工会导致围岩应力相互扰动,造成更严重的破坏。以淮南矿区潘三煤矿主井井筒近距离3.5 m大直径溜煤眼工程为研究背景,首先阐明溜煤眼施工的必要性,并根据弹塑性力学及实际运煤需要分析确定溜煤眼直径,优选反井钻施工工法;细化反井钻导孔、扩孔、完孔及钻机拆除的工艺流程,并针对溜煤眼施工工程设计锚网喷支护参数,选取MSGLW-400型∅22 mm锚杆,间排距800 mm×800 mm,配合双层∅6 mm×1000 mm×1700 mm的钢筋网,喷厚度200 mm C30混凝土进行联合支护,经巷道围岩及主井衬砌结构稳定性观测反馈,支护参数科学有效。

关键词：深部地层立井井筒反井钻施工工艺锚固支护参数

基于弹塑性井周的井筒-射孔地层破裂压力预测模型

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中国矿业 2024年第5期33卷 173-180页

作者：杨峰张敏孟宪波丁然陈磊彭岩中国石化胜利油田分公司工程技术研究院山东东营257001 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石化胜利油田分公司西部油气勘探项目部山东东营257001 中国石化石油勘探开发研究院北京102249

深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩... 详细信息

深部“高地应力、高温度、高地层压力”的赋存条件,使储层呈现脆性-延性-应变硬化的塑性特征。针对深部塑性储层的水力压裂改造,存在人工裂缝起裂、延伸压力高的挑战。本文通过开展实时高温高围压的储层岩石三轴压缩实验,明确了储层岩石的塑性破坏特征。建立了深部储层岩石的塑性硬化本构模型,推导了井周的弹塑性应力场分布。结合断裂力学理论,建立了考虑井周塑性区的射孔尖端应力强度因子计算模型,并提出相应的迭代求解方法。采用模型预测室内实验与新疆某油田实际条件下的水力压裂裂缝起裂压力,模型预测结果与实测结果对比表明,考虑弹塑性井周应力场的破裂压力预测值比实际压裂预测值高,储层塑性特征不利于水力裂缝的起裂。模型预测值与油田实测结果的误差为6.6%,验证了模型的可靠性。考虑弹塑性井周的破裂压力预测模型可保证压裂设计的安全性,为深部储层的压裂方案设计提供有效指导。

关键词：深部地层破裂压力弹塑性井周应力场井筒-射孔

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抗超高温220℃聚合物水基钻井液技术

钻井液与完井液 2024年第2期41卷 148-154页

作者：刘锋报孙金声刘敬平黄贤斌孟旭中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油塔里木油田分公司新疆库尔勒841000

我国深层油气资源丰富,其高效开发对保障国家能源安全具有重大意义。钻井液是深部地层钻探的关键,但目前常规聚合物钻井液的抗温能力普遍低于220℃,且盐会大幅降低钻井液性能,钻探过程中往往由于钻井液失效引发安全事故,对深层油气开发... 详细信息

我国深层油气资源丰富,其高效开发对保障国家能源安全具有重大意义。钻井液是深部地层钻探的关键,但目前常规聚合物钻井液的抗温能力普遍低于220℃,且盐会大幅降低钻井液性能,钻探过程中往往由于钻井液失效引发安全事故,对深层油气开发造成重大损失。针对钻井液高温高盐条件下性能恶化的难题,合成了具有协同作用的抗高温两性离子聚合物和抗高温阴离子聚合物,通过高强度的网架结构调控钻井液流变性;合成抗超高温高效封堵剂来提高钻井液封堵性能和滤失性能,封堵泥饼和砂床,阻止压力传递。以抗高温两性离子聚合物、抗高温阴离子聚合物和抗超高温高效封堵剂为核心处理剂,构建了一套抗超高温220℃的聚合物水基钻井液体系,并评价了该钻井液的性能。实验结果表明,该钻井液具有良好的流变滤失性、沉降稳定性、封堵性和润滑性,其高温高压滤失量仅为9.6 mL,高温高压下仍保持黏度和切力稳定,直立老化72 h沉降因子仅为0.5113,砂床侵入深度仅为6 mm,老化后润滑系数和泥饼黏滞系数分别为0.1224和0.0875。该钻井液具有良好的抗温性能和稳定性,对深部油气的开发具有重要意义。

关键词：水基钻井液抗高温抗高矿化度聚合物深部地层

降低井底岩石抗钻能力的钻速提高方法研究及钻头设计

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石油钻探技术 2024年第3期52卷 11-20页

作者：刘永旺李坤管志川毕琛超霍韵如于濮玮中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、... 详细信息

为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、聚能攻击卸荷井底应力钻头、差压式钻头、中心差压式钻头、诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头、阶梯式钻头和自激轴冲与诱导卸荷耦合破岩钻头等7种新式钻头。通过室内试验、现场试验,验证了其中2种钻头的提速效果:中心差压式钻头在室内试验中提速30.01%,现场试验最高提速318.11%;诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头在室内试验中钻进石灰岩和红砂岩时分别提速59.0%和336.0%。该方法的提出及钻头的研制,为解决深部难钻地层的提速问题提供了新途径。

关键词：应力卸载深部地层机械钻速 PDC钻头钻头设计

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深部地层岩石力学性质测试与分析研究

岩土力学 2011年第6期32卷 1625-1630页

作者：周延军耿应春王贵宾唐洪林李祖奎中国石油大学(华东)石油工程学院山东东营257061 胜利石油管理局钻井工艺研究院山东东营257017 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071

采集川东北地区白垩系～二叠系地层岩石露头,利用国内现有设备开展常温与模拟地层环境条件下岩石力学性质测试与分析研究是解决我国南方海相复杂勘探区超深井钻井关键技术,即提高钻头破岩效率、钻井速度问题的急需。扼要介绍了试验研究... 详细信息

采集川东北地区白垩系～二叠系地层岩石露头,利用国内现有设备开展常温与模拟地层环境条件下岩石力学性质测试与分析研究是解决我国南方海相复杂勘探区超深井钻井关键技术,即提高钻头破岩效率、钻井速度问题的急需。扼要介绍了试验研究目的意义与采集的岩样,简述了试验方案、试验装置、试样、试验获取的结果及试验数据的统计方法;详述依据统计结果进行深部地层岩石力学特征分析研究的方法和获取的相关定性定量结论,进行了基于超深井破岩的机制简要定性分析。通过测试与分析研究可知,岩石的力学性能直接与钻头的高效破岩密切相关。在温度、压力双重因素的作用下深部岩石力学性质产生的变化,致使以刮切破岩方式的钻头在深部地层破碎岩石更加困难,是超深井钻井速度不能大幅度提高的关键因素所在。通过试验与分析研究,获取了一整套在不同环境条件下岩石力学性能发生变化的定性、定量结论,将对深井、超深井钻井过程中钻头的高效破岩机制研究、新型钻头研制与选型提供技术支撑。

关键词：深部地层超深井破岩机制

顺北油气田深部破碎性地层井壁失稳机理及对策研究

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钻采工艺 2023年第1期46卷 42-49页

作者：金军斌张杜杰李大奇张栋汪露杨云龙页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室中石化石油工程技术研究院有限公司中石化西北油田分公司

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出... 详细信息

顺北油气田多口探井在奥陶系碳酸盐岩地层钻遇破碎带,井壁失稳严重,已成为制约顺北油气田安全建井的突出问题。文章在综合分析顺北奥陶系破碎性碳酸盐岩地层井壁失稳类型及理化特性、裂缝面物理—力学特性和岩石力学实验的基础上,提出了井壁稳定钻井液技术对策。研究发现,区域断裂带附近地应力方向复杂,地应力差大;地层天然多尺度裂缝发育、破碎程度大、岩体等效强度较低;钻井液易沿天然裂缝侵入地层,钻井液-裂缝面水岩作用造成缝面粗糙度减小、摩擦系数降低,易诱发地层沿裂缝面失稳,是深部破碎性地层井壁失稳的主要机理。明确“合理密度支撑+钻井液刚柔并济多级配封堵”,配合使用“耐高温随钻/段塞固壁剂”是顺北油气田深部破碎性地层稳定的井壁钻井液技术对策。研究成果对促进深部破碎性地层安全高效钻井具有重要借鉴意义。

关键词：深部地层破碎性地层井壁失稳碳酸盐岩裂缝面钻井液随钻固壁

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深部地层时深转换中的拟合式选择问题

地球科学（中国地质大学学报） 2008年第4期33卷 531-537页

作者：周蒂胡登科何敏连世勇中国科学院边缘海地质重点实验室南海海洋研究所广东广州510301 中海石油深圳分公司技术部广东广州510240 中国科学院研究生院北京100039

对珠江口盆地白云凹陷多口探井的数据分别用多项式和幂函数进行了时深关系拟合,并对结果进行了分析讨论.对于深度大于钻井控制范围的地层和地壳的时深转换,常用的三次多项式时深关系式只有三次项系数为负和二次项系数为正时才可用,但在... 详细信息

对珠江口盆地白云凹陷多口探井的数据分别用多项式和幂函数进行了时深关系拟合,并对结果进行了分析讨论.对于深度大于钻井控制范围的地层和地壳的时深转换,常用的三次多项式时深关系式只有三次项系数为负和二次项系数为正时才可用,但在深部必然产生速度倒转的问题,因此在理论上就不适用于深部;二次多项式时深关系式虽然不会导致速度倒转,但其速度向下匀速增大,也不符合速度向下减速增大的规律,常常导致深部速度超高.乘幂在1和2之间的幂函数拟合式D=atb+c有可能同时近似浅部和深部的时深关系,是相对最优的关系式,但也不是对每口井都能拟合出可用于全区和全部深度的时深关系.分区和分深度进行幂函数拟合是最理想的办法.针对区域性的时深转换,可以分区对多口井进行幂函数拟合,从中择优选用.

关键词：时深转换深部地层白云凹陷珠江口盆地

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深部地层地质岩芯钻探技术探讨

中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术 2023年第8期 92-95页

作者：袁松青江西省地质局第七地质大队江西赣州341000

本文主要探讨了深部地层地质岩芯钻探技术及其应用领域。首先对该技术的概述进行了论述,包括其优势和广泛应用的特点。然后,对钻探设备和工艺、岩芯采集和处理方法以及岩芯分析技术进行了详细论述。最后,阐述了该技术在石油和天然气勘... 详细信息

本文主要探讨了深部地层地质岩芯钻探技术及其应用领域。首先对该技术的概述进行了论述,包括其优势和广泛应用的特点。然后,对钻探设备和工艺、岩芯采集和处理方法以及岩芯分析技术进行了详细论述。最后,阐述了该技术在石油和天然气勘探、矿产资源勘探、地质灾害预测和防范,以及地质环境研究等领域的应用。通过对这些内容的论述,揭示了深部地层地质岩芯钻探技术在地质科学研究和资源开发中的重要作用。

关键词：深部地层地质岩芯钻探技术