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塔里木盆地超深小井眼定向钻井提速提效关键技术

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石油钻探技术 2024年第4期52卷 8-14页

作者：纪照生袁国栋晁文学蒋金宝白旺东中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司新疆库尔勒841000 中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院河南濮阳457001

针对塔里木盆地台盆区超深小井眼定向钻井机械钻速低、钻头使用寿命短、常规螺杆钻具脱胶脱扣、钻井液稳定性差和产层喷漏同存等难题,研究形成了塔里木盆地超深小井眼定向钻井提速提效关键技术。以标准行程钻速和钻头进尺为指标,采用统... 详细信息

针对塔里木盆地台盆区超深小井眼定向钻井机械钻速低、钻头使用寿命短、常规螺杆钻具脱胶脱扣、钻井液稳定性差和产层喷漏同存等难题,研究形成了塔里木盆地超深小井眼定向钻井提速提效关键技术。以标准行程钻速和钻头进尺为指标,采用统计分析法优选了适用于目的层的ϕ149.2 mm/ϕ165.1 mm KS1352DGRX型钻头和ϕ120.7 mm KDM1062TR型钻头;对比国内外抗高温螺杆现状,确定了井底温度低于180℃时推荐使用国产抗高温螺杆,高于180℃时推荐使用全金属螺杆或进口耐高温螺杆;采用理论分析结合数值模拟的方法,优化设计了小尺寸降摩减阻工具,并优化了其安放位置;优选抗盐高温高压降滤失剂和抑制剂,研选除氧剂等,制定合理pH值调控和钙离子补充措施,形成了抗温200℃钻井液;分析了顺北油气田产层钻进喷漏同层的特点,确定了“降密度+井口控压+优化排量”的井控基本原则。塔里木盆地5口井应用了超深小井眼定向钻井提速提效关键技术,小井眼段平均机械钻速提高了113.24%,平均井径扩大率5.57%,平均钻井周期缩短了35.03%,均未发生井下故障和复杂情况。超深小井眼定向钻井提速提效技术为塔里木盆地勘探开发提供了技术支撑。

关键词：小井眼超深井抗高温钻井液降摩减阻工具井控技术塔里木盆地

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空腔石墨烯的盐模板制备及其吸波性能

电子科技大学学报 2024年第1期53卷 14-20页

作者：张强周成华张鸿鹄赵睿中石化石油工程技术服务股份有限公司北京100020 中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院德阳618000 电子科技大学材料与能源学院成都611731

目前电磁波辐射控制材料正朝着“薄、轻、宽、强”的方向发展。在此背景下,碳基吸波材料,尤其是石墨烯基电磁波吸收材料受到了大量的关注。为了解决制备特殊形貌的石墨烯的难题,实验采用固相热解法,利用氯化钠作为模板、无金属酞菁作为... 详细信息

目前电磁波辐射控制材料正朝着“薄、轻、宽、强”的方向发展。在此背景下,碳基吸波材料,尤其是石墨烯基电磁波吸收材料受到了大量的关注。为了解决制备特殊形貌的石墨烯的难题,实验采用固相热解法,利用氯化钠作为模板、无金属酞菁作为碳源,合成了空腔立方体状的少层石墨烯。在制备过程中,利用反溶剂法制备氯化钠立方体模板,利用溶剂分散无金属酞菁,实现了碳源与盐模板的均匀混合,探究了不同热解温度对电磁波吸收性能的影响。实验结果表明,700℃热解得到的产物,在填充装载度仅为4 wt%、模拟涂层匹配厚度为2.5 mm时有效吸收带宽高达6.7 GHz。该实验为新型低维石墨烯基电磁波吸收材料的大规模制备和应用研究提供了一条新思路。

关键词：电磁波吸收材料石墨烯酞菁盐模板法

岩石材料史氏硬度标准测试影响因素敏感性分析

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工程地质学报 2024年第2期32卷 359-369页

作者：周忠鸣中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206 中国石化超深井钻井工程技术重点实验室北京102206

在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥... 详细信息

在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥及露头砂岩3种材料为例,综合密度、波速、CT图像、史氏硬度测试等多个角度探讨了标准测试样品的选取、制备及物理力学特性的评估过程,并开展了史氏硬度测试敏感性分析。结果表明,岩性类型控制着压入曲线形态、史氏硬度值及压入破坏特征;史氏硬度测试结果还受试样尺寸、加载速率、压头直径、压痕点位置等因素的显著影响,硬度值与试样尺寸、加载速率呈正相关关系,但与压头直径呈负相关关系;压痕点位于样品中心一点比位于边缘点时测试的硬度值更高。此研究深度探讨了史氏硬度测试结果稳定性与准确性所依赖的核心因素,研究成果有助于推动岩石硬度测评与分级标准的建立。

关键词：油气工程史氏硬度压入曲线破坏特征敏感性分析

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胜利滩浅海复杂地层钻井关键技术研究与应用

石油机械 2024年第1期52卷 52-58页

作者：曹继飞中石化胜利石油工程公司钻井工艺研究院

胜利滩浅海地区油气资源储量丰富,老区产量递减快,勘探开发逐渐转向边际和深层,钻井过程中面临密集井网防碰难度大,深部坚硬地层钻速慢、复杂情况多发,油泥岩地层易坍塌,裂缝储层保护及固井质量要求高等难题。为有效解决上述钻井难题,... 详细信息

胜利滩浅海地区油气资源储量丰富,老区产量递减快,勘探开发逐渐转向边际和深层,钻井过程中面临密集井网防碰难度大,深部坚硬地层钻速慢、复杂情况多发,油泥岩地层易坍塌,裂缝储层保护及固井质量要求高等难题。为有效解决上述钻井难题,通过理论研究、专项攻关和集成应用相结合的方法,形成了包括密集井组磁测距主动防碰技术、潜山复杂地层快速穿越技术、油泥岩多元封堵钻井液技术、高强恒定低密度水泥浆技术等关键技术。这些技术累计推广应用于200余口井,形成了重点区域标准优快钻完井施工模式,有效保障了密集井组的施工安全,提高了潜山地层的钻井机械钻速,降低了复杂时效。所得结论可为滩浅海油气资源的高效勘探开发提供技术保障。

关键词：滩浅海密集井组潜山地层油泥岩固井要求

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干热岩超高温防衰退水泥浆体系及应用

钻井液与完井液 2024年第1期41卷 92-97页

作者：肖京男李小江周仕明魏浩光杨红歧中石化石油工程技术研究院有限公司北京102200

干热岩长期高温导致水泥石强度衰退,易造成套管挤毁或窜流,严重影响钻井的安全。针对200℃以上常规加砂水泥石强度衰退难题,基于硅铝键结合增强效应,通过优化水泥物相组成,开发了超高温增强材料SCKL,可以满足210~300℃下固井要求,不仅... 详细信息

干热岩长期高温导致水泥石强度衰退,易造成套管挤毁或窜流,严重影响钻井的安全。针对200℃以上常规加砂水泥石强度衰退难题,基于硅铝键结合增强效应,通过优化水泥物相组成,开发了超高温增强材料SCKL,可以满足210~300℃下固井要求,不仅抑制了水泥石强度衰退,且促进了水泥石强度长期发育,300℃、48 h的抗压强度为18.2 MPa,30 d抗压强度高达23.2 MPa,探索了超高温增强材料对水泥石微观结构的影响,揭示了超高温水泥石微观作用机制。研选了温度广谱型缓凝剂,开发了大温差防衰退水泥浆体系,可以满足干热岩100℃温差下安全固井需求,并在青海共和盆地成功应用5口井,固井质量均为优质,为干热岩井筒水泥环密封完整性提供了安全保障。

关键词：干热岩固井强度衰退超高温

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长裸眼恶性漏失井双重防漏固井技术

钻井液与完井液 2024年第3期41卷 390-395页

作者：高元中石化石油工程技术研究院有限公司北京102200

针对长裸眼恶性漏失固井难题,研制了温敏形状记忆防漏隔离液和泡沫防漏水泥浆,两者协同增效降低长裸眼恶性漏失井固井漏失风险。研发的温敏形状记忆材料耐温150℃,形变记忆温度80~110℃,制备的温敏形状记忆变形网颗粒形变后长度为常温... 详细信息

针对长裸眼恶性漏失固井难题,研制了温敏形状记忆防漏隔离液和泡沫防漏水泥浆,两者协同增效降低长裸眼恶性漏失井固井漏失风险。研发的温敏形状记忆材料耐温150℃,形变记忆温度80~110℃,制备的温敏形状记忆变形网颗粒形变后长度为常温状态的10倍,制备的温敏形状记忆膨胀球膨胀后粒径为常温状态的3倍,研制的温敏防漏隔离液综合性能良好,3 mm裂缝承压堵漏达8.5 MPa。研选了高性能发泡剂和稳泡剂,研制的泡沫水泥浆密度1.12~1.31 g/cm^(3)可调,上下密度差小于0.01 g/cm^(3),1.12 g/cm^(3)泡沫水泥石30℃下养护72 h后抗压强度可达6.4 MPa,水泥石中气泡均匀分散。形成了考虑等效堵漏时间和冲洗效率的堵漏隔离液段长的设计方法,制定了泡沫水泥浆分段恒气量注气方式。基于温敏防漏隔离液和泡沫水泥浆双重防漏的固井技术现场应用2井次,一次性封固段长超4000 m,隔离液和水泥浆均成功返到地面,固井质量良好。

关键词：泡沫水泥浆温敏形状记忆材料防漏隔离液固井

复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术

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钻井液与完井液 2024年第3期41卷 305-317页

作者：周忠亚中国石化江汉油田分公司石油工程技术研究院武汉430035

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石... 详细信息

针对复兴地区凉高山组地层漏失严重,自流井组东岳庙段溢漏同存,地层垮塌掉块,频繁憋泵蹩顶驱的问题。采用XRD衍射法对兴页L2HF井、兴页1002HF井凉高山组和自流井组东岳庙段地层的岩石进行矿物组成分析,使用微观SEM扫描电镜对该地层岩石进行了微观形貌分析,再结合现场情况总结了复兴地区井壁失稳和地层漏失机理。通过提高钻井液的乳化稳定性、降摩减阻和多重封堵性能,形成复兴地区页岩气井油基钻井液井壁稳定技术,该钻井液体系满足封堵性PPA小于2 mL,填砂管侵入深度小于2 cm;基于压裂砂堵效应,通过优选和研制了复合堵漏剂、诱导剂、悬浮剂,形成复兴地区程序法“控滤失”模拟砂堵防漏堵漏技术,堵漏浆体系可承压能力高达7 MPa,更适合应用于多裂缝地层。油基钻井液井壁稳定和防漏堵漏技术在兴页某-1井进行现场应用,相对于使用高密度柴油基钻井液体系的兴页某-2井,优化后钻井液体系的黏度和切力更低,润滑减阻性能更强,漏失和地层失稳等复杂情况明显减少。

关键词：油基钻井液垮塌失稳地层漏失封堵防漏技术多重封堵技术

基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻实时预警方法

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钻探工程 2024年第1期51卷 68-74页

作者：胜亚楠中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院河南濮阳457001

川南工区是中石化重点页岩气勘探开发工区,该工区地层压力系数高、钻井地质条件苛刻,导致该工区钻井复杂、故障频发,其中卡钻故障最为突出,严重制约了川南页岩气的安全高效开发。现有卡钻识别技术存在监控信息综合利用能力差、风险预警... 详细信息

川南工区是中石化重点页岩气勘探开发工区,该工区地层压力系数高、钻井地质条件苛刻,导致该工区钻井复杂、故障频发,其中卡钻故障最为突出,严重制约了川南页岩气的安全高效开发。现有卡钻识别技术存在监控信息综合利用能力差、风险预警不及时、主观性强等问题。本文通过分析钻井作业过程中卡钻故障的专家知识判断,确定了卡钻风险对应的关键表征参数,并研究了卡钻发生位点的关键表征参数的变化趋势,得到了相应的变化规律;在此基础上建立了基于工程参数变化趋势异常诊断的卡钻实时预警方法。选取WY-XX井为实例进行分析,软件预警结果与实际井下风险相吻合,验证了模型的准确性和可靠性,准确率达83%。

关键词：页岩气勘探开发卡钻风险预警实时预警 VDX钻井参数仪川南工区

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中国石化智能钻井技术进展与展望

石油钻探技术 2024年

作者：曾义金王敏生光新军王果张洪宝陈曾伟段继男中石化石油工程技术研究院有限公司

智能钻井具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能，有望大幅度提高钻井效率、降低作业成本。为加速推动智能钻井技术发展，中国石化针对实时感知、智能决策、集成控制等方面存在的关键技术难题，开展了自动化钻机及关键装备... 详细信息

智能钻井具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能，有望大幅度提高钻井效率、降低作业成本。为加速推动智能钻井技术发展，中国石化针对实时感知、智能决策、集成控制等方面存在的关键技术难题，开展了自动化钻机及关键装备、随钻工程地质参数感知、智能钻井分析决策、智能钻井系统集成等的攻关研究，进行了现场集成与示范应用，实现了钻井参数智能优化、井筒风险智能预警、井眼轨迹智能导航等应用场景的多目标协同优化，达到了咨询模式下智能辅助-人工决策的闭环控制水平，有力支撑了重点油气领域勘探开发的降本增效。为更好地发展智能钻井技术，在分析所存在问题的基础上，梳理、总结了中国石化近些年在智能钻井关键技术研究取得的进展，进行了技术展望，提出应进一步加强全自动钻机装备、高性能测传控系统和数字孪生决策系统等关键技术研究，加大技术迭代升级，推动智能钻井由咨询模式向半自主、自主控制模式转变。

关键词：智能钻井自动化钻机随钻测量智能决策闭环控制技术进展中国石化