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三段制圆弧轨道设计参数的谱集计算

石油学报 2024年第4期45卷 708-717页

作者：王海涛郑鹏邓青山孙立伟鲁港孟庆安覃吉昆仑数智科技有限责任公司北京100043 中国石油渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司天津300280 中国石油渤海钻探工程有限公司第三钻井工程分公司天津300280 中国石油长城钻探工程有限公司工程技术研究院辽宁盘锦124010

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... 详细信息

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。

关键词：定向钻井井眼轨道三段制谱集二分法

BH-VDT垂直钻井工具无线电磁短传模块影响因素分析

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石油机械 2024年第2期52卷 30-35,64页

作者：赵亮黄峰王峰陶松龄刘郅轩郭超刘义彬中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团渤海钻探工程有限公司第三钻井分公司

垂直钻井工具组合大扭矩螺杆一体化提速技术,是山前高陡构造防斜打快的主要手段。BH-VDT垂直钻井工具采用随钻测量、控制和实时上传一体化设计,如何绕过螺杆将近钻头采集信息高效传输至地面,成为了当下面临的主要技术难题。为此,将脉冲... 详细信息

垂直钻井工具组合大扭矩螺杆一体化提速技术,是山前高陡构造防斜打快的主要手段。BH-VDT垂直钻井工具采用随钻测量、控制和实时上传一体化设计,如何绕过螺杆将近钻头采集信息高效传输至地面,成为了当下面临的主要技术难题。为此,将脉冲发生器从工具中分离出来,加入无线电磁短传模块,在螺杆的两端接入无线发射模块与无线接收模块,并采用有限元分析软件,建立钻井试验模型来分析影响无线电磁短传模块的因素。仿真结果与现场试验数据符合较好,无线电磁短传模块中的接收天线正极距离套管底部的距离大于20 m时,套管对接收信号强度的屏蔽影响趋于平缓,钻井液电阻率和地层电阻率对该模块的无线传输效果影响较大,接收天线两级的绝缘距离越长对传输效果越有利;而发射端和接收端的距离在8~15 m范围内,对接收信号强度的影响较小。研究结果表明:采用无线电磁短传模块是解决BH-VDT垂直钻井工具绕过螺杆实现井下信息实时高效传输的有效手段,对其他工具为解决此类问题的设计、现象解释有指导意义。

关键词：垂直钻井无线电磁短传偶极子天线电阻率接收源距

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基于支持向量机的钻头适应性评价

长江大学学报(自然科学版) 2024年

作者：曹聪王雅蓉王九龙李文博王国华中国石油渤海钻探工程有限公司塔里木钻井分公司西南石油大学石油与天然气工程学院

针对目前在钻井过程中还不能够对岩石的硬度和可钻性进行实时预测,导致在钻头选型和使用上存在很多问题,如所选钻头类型多、数量大,同型号钻头在不同井的相同井段使用效果差异较大等。采用大数据分析技术,根据各个钻井区块的岩性特点,... 详细信息

针对目前在钻井过程中还不能够对岩石的硬度和可钻性进行实时预测,导致在钻头选型和使用上存在很多问题,如所选钻头类型多、数量大,同型号钻头在不同井的相同井段使用效果差异较大等。采用大数据分析技术,根据各个钻井区块的岩性特点,研究影响每个区块机械钻速的主要因素,使用支持向量机方法结合不同的影响因素进行预测,并最终计算得出所选型钻头对应于所钻地层的适应性指标。研究结果表明支持向量机方法所得到的预测结果与钻井实际情况相比较误差波动在1.4%～10.1%,完全能够满足钻井工程需要,解决了为不同的地层岩性选择合适的钻头类型,从而提高机械钻速,降低钻井成本的重要问题,并且基于支持向量机的钻头适应性评价方法为钻头选型提供了一种新的选择,为火山岩地层钻井提速及勘探开发提供了技术支撑及借鉴。

关键词：钻头可钻性支持向量机预测分析

郑庄北中深部煤层气水平井产能影响因素及开发技术优化

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煤田地质与勘探 2024年第6期52卷 21-32页

作者：张聪李可心贾慧敏张武昌杨瑞强李俊王琪侯伟明中国石油华北油田山西煤层气勘探开发分公司山西长治046000 中国石油渤海钻探工程有限公司第二录井分公司河北任丘062550

【目的】沁水盆地郑庄北中深部煤层气早期采用压裂直井开发,整体表现为低产低效。采用单支套管压裂水平井开发后,单井产量达到直井的10~50倍,目前已成为主体开发井型,但各井产量差异较大。为明确郑庄北中深部煤层气分段压裂水平井产能... 详细信息

【目的】沁水盆地郑庄北中深部煤层气早期采用压裂直井开发,整体表现为低产低效。采用单支套管压裂水平井开发后,单井产量达到直井的10~50倍,目前已成为主体开发井型,但各井产量差异较大。为明确郑庄北中深部煤层气分段压裂水平井产能影响因素,改善开发效果。【方法】基于郑庄北部水平井开发实践,结合地质特征与工程参数,分析了中深部煤层气水平井产能的主控因素,并针对性提出实现中深部水平井高效开发的建议。【结果和结论】结果表明:单支套管压裂水平井产能受地质和工程因素综合影响。地质条件下,中深部储层含气饱和度明显高于浅部储层,整体资源富集;高产井主要分布在构造曲率较小的平缓区域内;原生煤层射孔段数与水平井产气效果呈正相关关系;研究区水平主应力差介于8~16 MPa,且随埋深增加而增大,无法形成复杂缝网是导致前期产气效果差的原因。工程条件上,当井眼轨迹方位与最大水平主应力方位夹角为60°~90°时产气效果最好,井平均稳产气量可达到9 700 m^(3)/d;水平段越长,煤层稳产气量越高;采用泵送桥塞射孔压裂方式的水平井产气效果明显优于油管压裂方式,稳产气量随压裂规模增加而显著提高,压裂参数中施工排量对改造效果的控制作用显著,当排量工程参数,通过灰色关联法分析了中深部水平井产能主控因素。结果表明煤体结构和压裂规模是影响水平井产能的主要因素。提高原生煤层钻遇率与选点效率以及进一步提升施工排量及压裂规模是实现研究区中深部煤层压裂水平井更高产能的主要途径。

关键词：沁水盆地郑庄北部中深部煤层气压裂水平井压裂规模施工排量

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页岩油上下地层漏失井控漏提速钻井技术

石油钻采工艺 2024年

作者：车卫勤庞茂源毕丽娜岳小同崔锦王栋中国石油渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司

(目的意义)页岩油已成为非常规油气资源的重要组成部分，国内钻探技术也趋于成熟。然而，在钻探过程中，依然存在钻井液漏失严重、机械钻速低和钻井周期长等问题，严重制约着页岩油开发的提速提效。（方法过程）为解决该问题，通过分析... 详细信息

(目的意义)页岩油已成为非常规油气资源的重要组成部分，国内钻探技术也趋于成熟。然而，在钻探过程中，依然存在钻井液漏失严重、机械钻速低和钻井周期长等问题，严重制约着页岩油开发的提速提效。（方法过程）为解决该问题，通过分析6口井钻井数据，明确了青海页岩油地层复杂情况和漏失特点。（结果现象）将常规四开井身结构精简为二开，减少套管层序的同时实现固封漏失地层；分漏失类型选择钻井液体系，通过改进BH-WEI钻井液关键性能配方，提高钻井液的稳定性、抑制性和封堵性，降低漏失量，实现有效预防漏失；同时，通过调整螺杆钻具上下扶正器距离为12m，降低滑动钻进比例；提高钻头破岩能力，水平段采用“高造斜率旋导ATC+低速直螺杆”定向工具等钻井技术，提高机械钻速，实现了该地区单井漏失量由335.02m3降低至21.08m3，机械钻速由4.45m/h提高至7.36m/h，钻井周期由94.77天缩短至68.26天。（结论建议）形成了青海页岩油防漏提速关键钻井技术。

关键词：页岩油钻井液漏失防漏井身结构钻头旋转导向机械钻速钻井周期

一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂

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天然气工业 2024年第5期44卷 118-126页

作者：常晓峰中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司

随着深层、超深层及非常规油气开采的不断深入,钻井过程中盐污染已成为水基钻井液在极端盐度和高温条件下面临的严峻挑战,盐污染会导致钻井液流变性和滤失性能的急速恶化。为避免上述问题发生,通过自由基聚合反应研发了一种具有“盐响... 详细信息

随着深层、超深层及非常规油气开采的不断深入,钻井过程中盐污染已成为水基钻井液在极端盐度和高温条件下面临的严峻挑战,盐污染会导致钻井液流变性和滤失性能的急速恶化。为避免上述问题发生,通过自由基聚合反应研发了一种具有“盐响应”特性的两性离子聚合物增黏降滤失剂(PAMN),并利用红外光谱分析(FT-IR)、核磁共振氢谱分析(1H-NMR)、热重分析(TGA)、分子模拟技术(MS)、扫描电镜(SEM)及钻井液流变和滤失分析等实验方法,表征了PAMN的分子结构、热稳定性及增黏降滤失性能,并揭示了PAMN的“盐响应”机理。研究结果表明:①合成的PAMN热降解温度高达285℃,PAMN分子链在饱和盐水中的均方位移、扩散系数及回转半径远大于其在纯水中,其回转半径分别为12.5Å和3.8Å;②当氯化钠含量为0时,PAMN分子链内或分子链间正负离子基团通过静电吸引力形成空间网络形态而卷曲成类球状结构,随着氯化钠含量增加,其分子链逐渐转变为溶解性更好的柔性链状结构,对氯化钠表现出正响应性;③PAMN可将饱和盐水钻井液表观黏度增加542.9%,滤失量从194 mL降低至4.8 mL,具有良好的增黏和降滤失性能。结论认为,PAMN的研发成功从根本上实现了传统钻井液处理剂从“抗盐”到“盐响应”的转变,该产品在含盐膏的深层、超深层油气开发工程中具有广阔的应用前景。

关键词：深层、超深层盐膏地层水基钻井液盐响应型增黏降滤失两性离子聚合物

基于定切深和状态依赖时滞的共振冲击钻井系统动力学特性

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中国石油大学学报（自然科学版） 2024年第1期48卷 124-132页

作者：李思琪陈卓李杉李玮郭金玉刘德伟东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 油气钻完井技术国家工程研究中心北京100000 中国石油渤海钻探工程有限公司定向井技术服务分公司天津300280 中国石油大庆钻探钻井二公司黑龙江大庆163413

为了研究共振冲击钻井系统的动力学特性,综合考虑钻柱的轴向动-静载复合冲击以及轴向冲击-周向扭转耦合运动,分别建立基于定切深方法和状态依赖时滞方法的钻进系统动力学模型。通过杜哈梅积分、四阶龙格-库塔方法对动力学模型求解,分析... 详细信息

为了研究共振冲击钻井系统的动力学特性,综合考虑钻柱的轴向动-静载复合冲击以及轴向冲击-周向扭转耦合运动,分别建立基于定切深方法和状态依赖时滞方法的钻进系统动力学模型。通过杜哈梅积分、四阶龙格-库塔方法对动力学模型求解,分析轴向简谐动载的频率和幅值对共振钻井系统动力学特性的影响;最后,基于数值求解结果和箱线图方法,对比分析两种钻进系统动力学模型特性差异。结果表明:在给定的初始条件下,当简谐动载频率从25 Hz提高到100 Hz时,钻进系统轴向方向的跳钻现象和扭转方向的黏滑效应明显减弱;当简谐动载幅值从30 kN提高到60 kN时,钻进系统轴向方向钻头跳钻现象频发,扭转方向黏滑效应加剧;在相同初始条件和简谐动载激励下,两种模型得到的动力学特性响应曲线无论是形状还是频率均存在差异,采用状态依赖时滞模型计算得到的数据点更加集中,更接近实际钻井工况;高频低幅的简谐动载能改善共振冲击钻井系统动力学特性,从而提高钻进效率。

关键词：共振冲击钻井系统动力学特性定切深状态依赖时滞箱线图

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克拉苏构造带超深盐下大斜度井钻井关键技术

石油钻采工艺 2024年第1期46卷 45-52页

作者：仇常凯蒋凯王兵中国石油集团渤海钻探工程有限公司天津300450

克拉苏构造带深部地层地质条件复杂,前期多口钻探断层带油气藏井被迫提前完井。为了提高钻井成功率,提出了采用大斜度井避开部分断层,降低事故复杂的钻井技术思路。结合区域地质特征,分析了超深层盐下大斜度井面临的套管必封点不确定性... 详细信息

克拉苏构造带深部地层地质条件复杂,前期多口钻探断层带油气藏井被迫提前完井。为了提高钻井成功率,提出了采用大斜度井避开部分断层,降低事故复杂的钻井技术思路。结合区域地质特征,分析了超深层盐下大斜度井面临的套管必封点不确定性、井眼轨道设计及轨迹控制难、盐底卡准层位难度大、盐层大斜度井段套管下入摩阻大等技术难点,基于克拉苏构造带膏盐岩蠕变实验结果,优化原七开直井井身结构为五开盐下大斜度井身结构,探索了“旋转导向+同心扩眼器”BHA组合在膏盐层定向钻井方法,试验了“常规卡层技术+GLASS前视技术”盐底卡层组合形式,分析制定了大斜度膏盐层套管安全下入关键技术措施,形成一套适合于克拉苏构造带的超深盐下大斜度井钻井关键技术。克深A、克深B等6口井现场应用表明,该技术可以解决克拉苏构造带超深盐下大斜度井钻井存在的技术难题,钻井成功率100%,满足勘探开发的需求。

关键词：克拉苏构造超深井膏盐层大斜度井井身结构井眼轨道盐底卡层下套管

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一种应用于低渗透储层的高性能防水锁剂

钻井液与完井液 2024年第3期 337-343页

作者：王军平曹青天杨国栋陈量管玉龙徐鹏中国石油集团西部钻探工程公司中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井液分公司长江大学石油工程学院

低渗透油气藏具有岩石致密、物性差和孔喉细小的特点，外来流体在毛细管力作用下进入储层孔喉中，造成水锁损害，严重影响低渗透储层油气藏的产量。针对这一问题，以全氟辛酸、单乙醇胺和氯乙酸钠为原料制备高性能氟碳防水锁剂（FS-1）... 详细信息

低渗透油气藏具有岩石致密、物性差和孔喉细小的特点，外来流体在毛细管力作用下进入储层孔喉中，造成水锁损害，严重影响低渗透储层油气藏的产量。针对这一问题，以全氟辛酸、单乙醇胺和氯乙酸钠为原料制备高性能氟碳防水锁剂（FS-1），通过红外光谱对其结构进行了表征，并研究了该氟碳防锁水剂对盐水溶液在岩心孔喉中水锁性能的影响。结果表明，该防锁水剂显著降低盐水溶液的表面张力（小于15 mN/m），且使蒸馏水在砂岩表面的接触角增大至85.3°，表明防水锁剂FS-1可将岩心表面润湿性由亲水性反转为中性湿，有降低了水相对岩心的水锁损害。另外，防锁水剂FS-1含有多个吸附、抗盐基团，提高分子在岩石表面的吸附能力，且使其耐盐能力达到了7%(NaCl)。渗吸实验、渗透率测试实验和核磁共振实验发现该防水锁剂减缓岩心的自吸作用，降低了岩心孔喉对盐水的束缚能力和岩心的水锁损害，提高了岩心渗透率恢复率。

关键词：低渗透储层防水锁剂接触角表面张力储层保护