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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

玛北地区二叠系风城组页岩油钻井优化实践与下步建议

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钻采工艺 2024年

作者：伊明范川闽赵志俊宗泽斌禹江中国石油西部钻探钻井工程技术研究院中国石油西部钻探准东钻井公司中国石油西部钻探克拉玛依钻井公司

近年来,玛湖风城组页岩油勘探取得重大突破,落实3.05×10～8 t储量规模,成为玛湖油田上产500×10～4 t的主要战略接替层系,玛湖页岩油在压力系统、埋深、岩性等方面与其他区块页岩油存在巨大差异,现有技术适用性差,单井投资高,难以支撑... 详细信息

近年来,玛湖风城组页岩油勘探取得重大突破,落实3.05×10～8 t储量规模,成为玛湖油田上产500×10～4 t的主要战略接替层系,玛湖页岩油在压力系统、埋深、岩性等方面与其他区块页岩油存在巨大差异,现有技术适用性差,单井投资高,难以支撑效益开发建产。为了进一步降低玛湖风城组开发成本,在玛51X井区进行钻井优化先导试验攻关,通过提高生产组织衔接、基于MSE机械比能科学优选钻井参数、强化井眼清洁措施、优选提速工具与优化钻头等一系列钻井优化实践,形成一套水平井钻井优化技术。通过攻关试验,大斜度井钻井周期由78.21 d减少至59.60 d,水平段趟钻最高进尺由296 m提升至460 m,极大地降低了钻井成本。但目前针对难钻高阻地层钻进仍需进一步优化,钻头复合片耐磨及抗崩性能需要进一步提升,配套大扭矩螺杆实现高效钻进。

关键词：玛湖玛北风城组页岩油钻井优化提速

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国产自动垂直钻井系统技术突破与现场应用

钻采工艺 2024年第2期47卷 159-168页

作者：伊明赵继斌方弘廉李振宝武智中国石油西部钻探工程技术研究院中国石油西部钻探玉门钻井公司

自动垂直钻井系统是集机、电、液一体的智能闭环钻井工具,具有主动防斜、解放钻压、提高井筒质量的技术优势,已成为高陡构造等易斜井段钻井防斜打快的核心装备之一。西部钻探公司自2010年研发成功三翼推靠式自动垂直钻井系统以来,通过... 详细信息

自动垂直钻井系统是集机、电、液一体的智能闭环钻井工具,具有主动防斜、解放钻压、提高井筒质量的技术优势,已成为高陡构造等易斜井段钻井防斜打快的核心装备之一。西部钻探公司自2010年研发成功三翼推靠式自动垂直钻井系统以来,通过试验应用逐步完善,在控制理论、系统结构设计上已经有所突破,但没有实现规模产业化应用,主要问题在于工具系统工作寿命低、近钻头井斜测不准、质量不稳定等。近两年,针对这些问题,西部钻探公司通过系统分析与现场试验,进行机械零部件结构改进、控制程序优化等,使得工具工作寿命、质量稳定性等大幅提升。在塔里木油田、新疆油田、青海油田等现场应用验证,工具寿命稳定突破至150 h以上,为国产自动垂直钻井系统的成熟应用与推广提供技术价值。

关键词：垂直钻井系统信号传输高陡构造井下工具防斜打快

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低温低矿化度环境可溶桥塞开发与性能评价

石油机械 2024年第2期52卷 50-55页

作者：张文远伊明朱年涛乔东宇李富强周双君封猛西部钻探工程技术研究院长江大学机械工程学院西部钻探钻井液分公司西部钻探试油公司

在低温、低矿化度条件下的地层环境中,可溶桥塞的整体性能无法满足国内部分油田项目的实际施工需求。鉴于此,从可溶桥塞的材料选型、结构设计及计算、施工工艺研究等方面入手,成功研发出一款适用于低温、低矿化度条件下的可溶桥塞,并开... 详细信息

在低温、低矿化度条件下的地层环境中,可溶桥塞的整体性能无法满足国内部分油田项目的实际施工需求。鉴于此,从可溶桥塞的材料选型、结构设计及计算、施工工艺研究等方面入手,成功研发出一款适用于低温、低矿化度条件下的可溶桥塞,并开展了现场试验。研究结果表明:研发的可溶桥塞能够适用于低温、低矿化度条件下的地层环境,最高耐温150℃,承压70 MPa,在20~70℃、Cl-质量浓度1000~3000 mg/L条件下,能够实现整体溶解;在油田现场压裂中,能够节省后期钻塞过程,明显提升了现场生产效率;该可溶桥塞工具实现了全可溶,明显减少了现场施工作业成本,故选择适合的可溶桥塞工具,可达到施工效果最大化。研究结论可为实现油田高效、低成本压裂施工提供技术指导。

关键词：压裂可溶桥塞优化设计仿真分析性能试验现场应用全可溶

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冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验

石油机械 2024年第2期52卷 36-43页

作者：田雨张昕张鹏翔孙耀宁许晨星宋西岩新疆大学机械工程学院中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司

二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。... 详细信息

二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。

关键词：机械钻速冲击频率 PDC单齿设计参数现场应用

铁山坡高含硫气藏安全快速钻井技术优化与应用

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钻采工艺 2024年第3期47卷 49-57页

作者：贺立勤王军简旭王雅萱李晓刚万夫磊王华平唐一元邓开建中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司中国石油集团工程技术研究院有限公司中国石油川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院

针对铁山坡气藏硫化氢含量高(最高达222.30 g/m^(3))、嘉五以上地层倾角大(最大倾角25°)、须家河组研磨性强、嘉陵江组高压盐水侵、飞仙关组地层压力系数低等难题,开展了套管柱、井口装置、钻具抗硫材质优选,优化了铁山坡区块的井身结... 详细信息

针对铁山坡气藏硫化氢含量高(最高达222.30 g/m^(3))、嘉五以上地层倾角大(最大倾角25°)、须家河组研磨性强、嘉陵江组高压盐水侵、飞仙关组地层压力系数低等难题,开展了套管柱、井口装置、钻具抗硫材质优选,优化了铁山坡区块的井身结构,优选了高陡构造防斜提速工具,形成了铁山坡高含硫气藏安全快速钻井技术。现场应用效果表明,优选的抗硫钻具、套管柱、井口装置满足了高含硫气藏安全高效开发的要求;四开井身结构有效解决了上部地层井漏、垮塌、盐水侵的问题,降低了飞仙关高含硫层段的井控风险;优选了垂钻工具、钻头和旋导工具,铁山坡气田平均机械钻速由1.85 m/h提速到3.61 m/h,铁山坡6口井平均钻井周期缩短了16.11%。该研究成果为后续川东北高含硫气藏的安全快速钻井提供了技术支撑。

关键词：铁山坡高含硫化氢气藏抗硫材质防斜提速溢漏同存

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深井固井水泥浆凝固阶段的传压效率时变规律

天然气工业 2024年第8期44卷 125-132页

作者：刘开强郑友志冯予淇师伟刘洋蒋平屈中文龚泽相张兴国西南石油大学中国石油西南油气田公司工程技术研究院中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司中国石油集团工程材料研究院有限公司中国石油集团西部钻探工程有限公司固井公司

随着油气井向深层超深层发展,地质条件愈加复杂,开采难度越来越大,尤其是高温高压、窄压力窗口地层是固井工程面临的突出难题。深层超深层压力敏感地层固井过程中,精确控制水泥浆柱压力是保障固井安全与水泥环层间封隔质量的关键。为探... 详细信息

随着油气井向深层超深层发展,地质条件愈加复杂,开采难度越来越大,尤其是高温高压、窄压力窗口地层是固井工程面临的突出难题。深层超深层压力敏感地层固井过程中,精确控制水泥浆柱压力是保障固井安全与水泥环层间封隔质量的关键。为探究凝固阶段水泥浆的失重规律和传压能力,建立了固井水泥浆静液柱压力评价装置和水泥浆传压效率评价方法,结合微量热仪和超声波静胶凝强度仪,测试了水泥浆水化过程不同厚度水泥浆的水化速率和静胶凝强度,最后分析了水泥浆失重和传压效率的时变规律。研究结果表明:①沉降稳定性良好的水泥浆体系,凝固阶段可根据其水化进程将失重分为水化诱导期的平稳阶段和水化加速期的快速降低阶段;②在水化诱导期内,悬浮分散结构的水泥浆静胶凝强度缓慢发展,其失重速率随厚度降低而加快,遵循胶凝悬挂理论,且该阶段液态水泥浆可高效、快速传递顶部压力,传压效率超过95%;③在水化加速期内,水泥浆变为凝胶网架结构,水化产物增强凝胶网架的强度及其与外界面胶结强度,转移固相重力和上部加压值至外界面,降低水泥浆静液柱压力和传压效率,最终使水泥浆丧失传压能力。结论认为,该规律认识可为压力敏感地层固井憋压候凝工艺的高效实施提供实验和理论支撑,为深层超深层油气的高效开发奠定坚实基础。

关键词：固井憋压候凝失重压力传递早期水化微观结构

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深地勘探钻井技术现状及发展思考

钻采工艺 2024年第2期47卷 70-82页

作者：谭宾张斌陶怀志中国石油川庆钻探工程技术有限公司中国石油川庆钻探工程技术有限公司钻采工程技术研究院

中国深地油气资源丰富,随着油气勘探开发的进一步发展,深地领域将是中国未来油气勘探开发的主要发展方向,对保障国家能源安全具有重要的战略意义。文章通过调研国内外深地勘探钻井的发展现状,分析总结了深地勘探钻井技术中的关键技术—... 详细信息

中国深地油气资源丰富,随着油气勘探开发的进一步发展,深地领域将是中国未来油气勘探开发的主要发展方向,对保障国家能源安全具有重要的战略意义。文章通过调研国内外深地勘探钻井的发展现状,分析总结了深地勘探钻井技术中的关键技术——井身结构设计、高效破岩、钻井提速、抗高温高压测控工具、耐高温钻完井液、井筒压力精细控制、复杂故障防控、高温固井、钻井装备等在深地勘探钻井中的发展状况,并在此基础上提出了未来深地勘探钻井中有待继续攻关完善上部大尺寸井眼的钻井、多压力系统安全钻进、抗超高温井筒工作液以及抗高温高压随钻测量工具等关键技术及装备,并指明在地质工程协同发展基础上,大尺寸井眼提速、多压力系统安全钻井、高温井筒工作液、高温高压随钻测量和井下工具、完井试油技术和装备发展等关键技术及装备的攻关思路,期望为中国深井超深井钻完井技术的发展提供参考借鉴。

关键词：深地勘探超高温高压钻井技术发展现状攻关思路

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大庆古龙页岩油趾端滑套应用情况技术分析

石油和化工设备 2024年第6期27卷 142-145,149页

作者：郑瑞强大庆钻探工程公司钻井工程技术研究院大庆163113

随着油气需求不断增加,油气资源勘探开发逐渐转向非常规储层,大庆古龙页岩油作为大庆百年油田建设的重要战略接替资源,页岩油的高效合理开采也逐渐受到广泛关注。本文对国内页岩油井开采压裂工艺前期所遇到的技术难点做出了阐述并简要... 详细信息

随着油气需求不断增加,油气资源勘探开发逐渐转向非常规储层,大庆古龙页岩油作为大庆百年油田建设的重要战略接替资源,页岩油的高效合理开采也逐渐受到广泛关注。本文对国内页岩油井开采压裂工艺前期所遇到的技术难点做出了阐述并简要说明了趾端滑套技术优势,同时将应用于大庆古龙页岩油的趾端滑套原理进行了分析,最后列举了趾端滑套在页岩油现场应用情况并对工具提出了具体的优化措施及改进建议。

关键词：大庆古龙页岩油趾端滑套压裂水平井非常规油气固井