刘文[1]2002年在《欠平衡钻井地层压力预测研究》文中研究指明欠平衡钻井技术是继水平井技术之后在钻井技术上的另一大发展方向和热点，尽快掌握和发展欠平衡技术是更好地发现油气藏和保护油气藏的战略措施。 在石油勘探及钻井过程中，对地层压力预测显得十分重要，搞好压力预测工作，可为钻井参数设计和井身结构设计提供重要的压力技术数据，对保护油气层，提高钻井成功率，降低钻井成本具有重要意义。 在钻井过程中只有准确掌握地层压力才能有效的确定井身结构、钻井液密度及所采用的井口装置和钻井施工措施，为此国内外相继发展了许多地层压力预测技术。单独依靠任何一种方法都难以实现准确预测，现有计算地层孔隙压力模型方法可能在不同的地区不同的地质和沉积环境而有很大的变化，没有那种孔隙压力模式能够在任意地区一成不变的加以利用，应该综合各种方法的结果并加以比较，才能提高预测的准确程度。本文按钻进情况采用综合方法来进行地层压力预测，即钻前预测结合随钻预测从而使地层压力逐步精确化，在钻前阶段采用地震资料法，在随钻阶段采用标准化钻速法和岩石强度法。 利用地震的纵波数据，根据所建立的地震波速与地层孔隙压力关系模型使用直接预测法来进行地层压力计算，然后利用标准化钻速法和岩石强度法，通过钻井过程实时测量得到的钻井地质数据来预测地层孔隙压力。 利用地震资料钻前预测结合随钻钻井地质参数进行实时预测，通过现场实验证明，有效的克服了现有各种计算模型对不同区域、不同条件的依赖性，能提前准确的预测钻头下部未钻开地层的孔隙压力。 本文同时对影响欠平衡值大小的各个影响因素进行了深入研究，给出了负压差的设计原则。通过对井壁岩石坚固程度的研究，探讨了对垂直井和水平井进行负压值设计的不同特点，给出了欠平衡钻井的最大生产压差。
廖忠会[2]2007年在《欠平衡钻井井控工艺技术应用研究》文中认为欠平衡钻井技术是在钻井过程中利用自然条件和人为手段,使钻井流体循环体系井底压力低于所钻地层孔隙压力,以实现产层流体有控制地进入井筒并将其循环到地面的一种钻井工艺。通过多年的探索和研究,欠平衡钻井井控技术也随欠平衡钻井技术的发展而有了突飞猛进的发展,已经基本形成了低压井欠平衡钻井井控技术,但对于类似川西储层低孔、低渗、裂缝发育、产量难以准确预测的高压气井,目前国内与气体钻井等欠平衡钻井技术相关的配套井控工艺技术尚不完善,急需一套成熟、适应高压气井的的欠平衡钻井井控技术。为此,本文在广泛调研国内外欠平衡钻井特殊井控装备及工艺流程的基础上,结合已有研究成果,开展了欠平衡钻井井控技术研究。本文主要开展了以下的具体研究;(1)开展了川西欠平衡钻井井控适用性分析。主要根据川西地区的工程地质特征,综合考虑叁个压力剖面、单位欠压值下的产气量、负压井段的长度、井口设备液气分离器处理能力、井口防喷设备的额定工作压力、井眼稳定性等因素,确定合理的欠压值和合理的井口控制压力。(2)深井低压头(液体)欠平衡钻井的井口压力控制技术;①欠平衡钻进欠压值的确定;②欠平衡钻井井口压力特征研究;③井筒压力分布规律;④欠平衡钻井压井工艺技术及起下钻时的井口压力控制技术。(3)气体钻井的井口压力控制技术;①气体钻井所适应的地层极限产量(或临界产量);②注入参数和套压的合理匹配;③高压高产气藏气体钻井井口压力(动态)特征研究;④常规压井工艺技术;⑤压井需要控压时的临界产量及地层出气量与控压的关系。(4)欠平衡钻井特殊压井方法研究;本文针对液体欠平衡钻井和气体欠平衡钻井过程中有大量天然气进入井筒时,井口压力上升快的特点,研究了欠平衡钻井的特殊压井方法;一是研究液体欠平衡钻井过程中发生井口压力过高时的压井方法(包括;司钻法,工程师法,多次循环法等);二是研究气体欠平衡钻井过程中发生井口压力上升过快过高时的压井方法(包括平衡点法,直推法,置换法等以及钻井方式的转换和转换过程中的井下安全问题研究)。通过上述内容的研究得到了一套可行的欠平衡钻井井控技术,并在二口井上进行现场试验均取得了成功,达到了本文和项目设计的目的和要求,这对于川西地区及其它地区进行欠平衡安全钻井具有重要意义。
王晓东[3]2017年在《欠平衡安全钻井合理欠压值监测与控制系统研究》文中指出欠平衡钻井过程中保持井底稳定的合理欠压状态,在降低钻井风险,提高钻速与储层保护等方面具有突出优势。而这些优势能否体现,在于欠平衡钻井中能否依据井场现有设备和仪器仪表,在井下压力发生变化时,通过某种方式或方法及时控制井下压力的稳定。要实现对欠平衡钻井合理欠压值关键控制因素的实时监测与控制,需要依托欠平衡地面节流管汇研究节流阀的控制,建立相应的监测控制体系。因此本文基于欠平衡钻井地面设备及仪器仪表配套,研究和开发了欠平衡钻井合理欠压值监测与控制系统。主要取得了如下研究成果:1.基于欠平衡钻井地面设备及仪表配套,设计了实现合理欠压值监测与控制的设计方案,分析了合理欠压值的监测与控制原理,实现了合理欠压值的监测适应性和控制有效性,对欠压值的监测控制方案进行了分析论证,为开发合理欠压值监测与控制系统提供了设计依据。2.分析了影响欠压值变化的影响因素,建立了欠平衡钻井井筒流体流动物理模型;利用该模型对能实现地面控制的影响因素进行了参数敏感性分析,为合理欠压值预测,进而实现控制提供了理论依据。3.基于节流回压控制方式研究了时间序列神经网络预测方法,利用该方法建立了井底欠压值预测控制模型,并对该模型进行了仿真优化分析。4.开发了合理欠压值监测与控制系统,实现了现场的实时监测与实时控制。该系统现场应用于两口井,应用效果良好,预测控制结果符合预期,能保证井底欠压值处在合理控制范围内,降低钻井风险。本文所研究设计的欠平衡安全钻井合理欠压值监测与控制系统能够实现对井底欠压值变化的预测与控制,降低钻井风险,对提升我国欠平衡钻井水平具有重要的指导意义与推广应用价值。
于海生[4]2009年在《RBF网络法在欠平衡钻井中的应用》文中研究说明欠平衡钻井技术是继水平井技术之后在钻井技术上的另一大发展方向和热点。本文针对大庆油田地层及油藏地质特征,对大庆油田欠平衡钻井工艺技术应用进行了研究。分析了影响井底压力的因素,介绍了国内外在井底压力控制技术方面的最新研究成果,总结了欠平衡钻井井底压力预测技术研究现状。通过分析该研究领域内存在的不足及应用上的局限性,提出了解决井底压力预测的研究方向。搞好井底压力预测工作,可为钻井参数设计和井身结构设计提供重要的压力技术数据,为探索欠平衡钻井工艺技术在开发井中的有效利用,增加油气产量起到了积极的推动作用。本论文系统论述了径向基函数网络及其学习方法,对欠平衡钻井技术的发展概况,基本概念和井底压力的数学模型进行了研究。针对大庆油田地层及油藏地质特征建立了欠平衡钻井井底压力的神经网络模型,进行了实际预测,效果十分理想,为以后的欠平衡钻井提供了更加有效的技术和安全保障。对大庆油田油气增产和外部油田的有效开发将具有十分重要的意义,为大庆油田的可持续发展提供了强有力的技术支撑。
樊枫[5]2012年在《欠平衡钻井关键技术研究》文中认为欠平衡钻井又称为负压钻井,该技术始于二十世纪五十年代。目前,国内外欠平衡钻井的比例在逐年增加。实施欠平衡钻井,压差控制技术非常关键,特别是井下和地面等都需要严格控制,精心处理。要不然控制失当,如压差过大,会造成井下情况复杂,但如果压差太小,就无法显示欠平衡。因此欠平衡钻井的应用研究目前成为当今世界石油公司和科研单位研究的一个热点。本文参考了国内外大量资料,在系统阐述欠平衡钻井技术的概念、类型及发展趋势的基础上,对欠平衡钻井关键技术进行了研究,主要包括欠平衡钻井工艺技术、欠平衡钻井的钻井液技术、欠平衡钻井的完井技术、欠平衡钻井装备以及欠平衡钻井工程设计,最后通过在四川元坝地区进行的欠平衡钻井实例,详述了在欠平衡钻井过程中遇到的问题及解决方案。本文所做的工作对保护油气层,提高钻井成功率,降低钻井成本以及对欠平衡钻井中预防事故的发生具有重要意义。
田云英[6]2007年在《川西地区钻井地质特征的测井研究》文中指出“钻井地质特征因素的测井识别”技术是综合优快钻井技术集成的一个重要内容。钻井地质特征描述包括地层岩性、岩石力学参数、可钻性、研磨性和地应力及叁地层压力体系等。川西坳陷发育有巨厚的侏罗系和上叁迭系陆相碎屑岩地层,自上而下主要有蓬莱镇组、沙溪庙组、千佛崖组和须家河组4个气藏,上叁迭系须家河组气藏以须二段为主要目的层,其井深一般为4600-5700米,该深层气藏是目前扩大储量的重要勘探目标。该区工程地质特征复杂,表现为;纵向上存在多个产层段和多套压力系统,在进入蓬莱镇后,高压气层发育、地质构造复杂,浅部地层多为不整合接触,地层破碎,泥页岩水化强,深部须家河组煤层不稳定、易坍塌,且裂缝与断裂发育,泥浆密度窗口窄,井壁稳定性差,易发生“喷漏卡塌”等钻井事故;此外在下沙溪庙和须家河组地层,地层岩性致密坚硬,以石英砂岩为主,研磨性强、可钻性差,导致钻速慢、钻井周期长,钻头选型难。由于测井资料蕴含大量的地质环境因素信息,具有高分辨率、连续性好、方便和经济等优点,可利用测井资料深入研究已钻井或待钻井的钻井工程地质特征。论文采用多矿物模型分析方法,计算地层岩石矿物成分和体积含量,建立了工区地层岩性体积剖面。基于岩石力学实验“刻度与标定”测井计算的岩石力学参数,建立工区岩石力学特性剖面,为钻头选型、地应力和地层压力计算提供了可靠的岩性、岩石力学依据。根据可钻性试验与测井计算的岩石可钻性,建立了地层可钻性剖面,结合实钻资料,采用灰色关联分析法优选与地层相匹配的钻头类型。该法克服了神经网络法建模困难、易出现判识混类等缺点,具有快速、直观、简便和符合率高等优点。基于川西深井地应力试验,开展了测井确定地应力方向和大小的研究,建立了工区地应力剖面。研究发现,工区须家河组地层地应力表现为σ_V＞σ_H＞σ_h,σ_H方向近于E-W向。鉴于川西地区须家河组的地层异常高压特性和等效深度法预测地层压力的局限,采用基于有效应力定理的层速度与有效应力关系模型来计算孔隙压力,同时借鉴经验公式并结合川西地区工程地质特点,优选出适合工区的地层坍塌压力和破裂压力测井计算模型,确定防止井壁失稳的安全钻进泥浆密度窗口。实例表明,所计算的地应力、叁地层压力及泥浆密度窗口合理,能满足现场钻井工程需要。川西须家河组地层具有低孔低渗、可钻性差和研磨性强等特点,采用欠平衡钻井技术,有利于保护油气层、消除“压持效应”而提高机械钻速和避免钻井液漏失及压差卡钻事故等,采用欠平衡测井可及时获取地层信息。本文根据声电核叁大类测并方法的测量原理,给出在充气介质欠平衡测井条件下可选用的电缆测井系列,分析了欠平衡状态下测井曲线响应特征及其异常现象,形成一套欠平衡测井储层参数解释方法,取得了较好的应用效果。
何卫滨[7]2001年在《流体欠平衡钻井压力控制》文中认为对欠平衡钻井中的压力即欠压值的控制进行了研究和探讨 ,并对控制方法的理论依据进行了论述。认为在影响欠平衡钻井的钻井液静液柱压力、环空压耗、欠压值、井口回压、地层压力中 ,地层压力是首先要搞清楚的最基础的压力 ,最好先求出地层压力而不必急于进行欠平衡钻进 ,因为一切欠平衡的压力计算都是建立在这个基础压力之上的 ;再根据地层压力确定合理的欠压值 ,确定所用的钻井液密度。以最优的钻井成本 ,能实现最容易和最安全的钻井施工来衡量欠压值选得是否合理。举例介绍应用方法
孙士慧[8]2014年在《井底恒压钻井井筒流动模型研究》文中研究表明控压钻井是解决我国大规模、难动用深层油气资源勘探开发中普遍存在的由地层“窄安全压力窗口”现象引起的钻井漏喷同存难题，极大提高钻井安全性的一项革命性钻井新方法。精确的井筒流动模型是实现井筒压力精确控制的前提，是实现安全高效钻进的核心科学问题。由于井底恒压控制压力钻井技术在解决类似问题上体现出巨大的优势，为此本文展开详细研究。井底恒压钻井井筒流动模型是在传统稳态单相流、稳态多相流的基础上，更全面、系统、精确地研究不同工况条件下井筒流动规律与压力变化规律，它主要包括：正常钻进时稳态单相流流动模型和气侵后的瞬态多相流流动模型。论文从以下几方面开展研究：(1)在分析不同工况下井筒-地层之间热交换机制的基础上，考虑焦耳-汤姆逊效应、钻井液流动过程中摩擦生热和地层流体侵入的影响，应用传热学、流体力学相关理论，建立了钻井循环期间、停止循环和溢流期间的井筒和地层温度的物理模型和非稳态数学模型；通过全隐式差分方法进行数值求解，揭示钻井全过程井筒和地层温度的动态变化规律。(2)基于井筒动态温度剖面，分析钻井液密度随温度、压力的变化，建立了可准确描述钻井液当量静态密度随井深变化规律的钻井液当量静态密度计算模型，修正了静液柱压力计算模型；采用量纲分析理论研究钻具接头、钻具旋转和环空偏心对摩阻压耗的影响，综合钻井液密度特性、粘温特性、钻具接头、钻具旋转、钻具偏心及起下钻过程的波动压力等因素，完善了井底恒压钻井井筒稳态单相流流动模型，提高了井筒压力的预测精度。(3)根据不同井型下的气侵量，分析气泡的生成机理给出了不同气侵量下的气泡几何尺寸计算模型，通过分析不同尺寸气泡运动的受力情况，建立准确描述不同尺寸气泡动态运动行为的气泡上升速度模型。在此基础上，研究起钻、接单根、关井期间井筒流体流动特性和压力波动规律，给出了起钻、接单根期间的井筒流动计算模型，考虑关井后地层流体的续流效应，建立了关井工况下的井底压力和井口压力预测模型。揭示气泡在井筒中的动态运移规律，为瞬态流动模型的建立奠定基础。(4)综合考虑温度、地层渗流特性、油气相变、岩屑的影响，推导了环空多相流连续性方程、动量守恒方程以及能量守恒方程，建立了正常钻进、溢流、关井和压井不同工况下复杂多相流体的瞬态流动模型；并采用有限差分法对建立模型进行了数值求解，完成钻井过程中从溢流发生到压井的全过程模拟；基于瞬态多相流理论，建立了井口回压的动态计算模型，奠定了控压钻井动态井控与压力预测的理论基础，为实现控压钻井井筒压力的动态精确控制提供了有力的理论支撑。
荆华[9]2014年在《元坝地区欠平衡钻井提速的适应性评价》文中研究指明元坝地区天然气资源丰富,勘探开发潜力巨大,将进行大规模钻井工作,但该地区气藏埋藏深度大、地层温度高、压力高、岩石致密,钻井施工难度大、风险高。根据元坝地区工程技术的需要,针对元坝地区已钻井过程中出现的各种复杂情况,亟待开展相关工程地质特征及钻井工艺对策研究,以促进元坝构造各类施工井的成功实施,并为该区后续勘探开发井工艺方案制定及优化提供基础支撑与技术储备。对促进工区大规模勘探及开发工作的开展具有重要的现实意义。结合岩石力学参数实验基础上,利用测井资料分别建立了元坝地区陆相地层岩石抗张强度、抗压强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比等岩石力学参数预测模型及预测剖面,证实元坝地区地层整体表现为致密、强度高、可钻性差。通过陆相泥岩正常压实趋势线建立,优选伊顿法建立了陆相地层孔隙压力预测模型及预测剖面。在地应力声发射实验测定基础上,结合井壁失稳反演、水力压裂反演等方法,优选、建立了地应力剖面测井预测模型；并根据倾角及成像测井资料研究,明确了水平地应力方向。在井壁失稳准则研究优选基础上,建立了元坝地区地层坍塌压力、破裂压力预测模型,并针对性地开展东区、西区井壁稳定性分析,特别是陆相欠平衡条件下井壁稳定性特征,为钻井方式优选、安全钻井液密度窗口优化等工程方案制定提供了科学依据。根据陆相气层测录井响应特征研究,优选含气特征参数,建立了一套自流井组一须家河组含气特征评价方法,并通过有利含气区域预测认清了气层平面分布规律,深化了元坝工区的地质认识。通过元坝地区工程地质基础理论研究,形成配套优快钻井工艺对策；通过井身结构的优化,充分发挥泡沫钻井、空气钻井、液体欠平衡钻井和高效动力钻具优势,跟踪已施工井中应用的配套优快钻井技术,提速提效方面得到了良好验证；进而对加速元坝地区勘探开发进程发挥一定的指导意义。
王玉[10]2012年在《煤层气充气欠平衡钻井压力监控系统研究》文中研究指明煤层气是一种洁净能源,主要成分为甲烷,是一种以吸附状态储集于煤层中的非常规天然气,其赋存形式和储层的特殊性决定了煤层气的开发技术和工艺与常规天然气不同。针对煤储层机械强度低、易垮塌破碎的特性,当前煤层气多采用多分支水平井充气欠平衡钻井技术进行开采。该技术应用洞穴井井筒注气方式实现水平井在煤层中的欠平衡钻进,降低煤储层伤害,提高机械钻速,有效控制漏失,并减少和避免压差卡钻等井下复杂情况的发生。在煤层气充气欠平衡钻井过程中,由于地下情况的多变性及不确定性,井底压力的精确实时控制成为钻井施工能否成功的关键因素。目前,国外已形成了煤层气充气欠平衡钻井井底压力实时监控相关技术与配套装备,能够实现随钻过程对充气欠平衡钻井井底压力的精确测量与精确控制,而国内对于煤层气充气欠平衡钻井的压力监控技术还处于探索试验阶段。本文根据现有的煤层气充气欠平衡钻井工艺流程及现场装备,完成了一套能够满足煤层气充气欠平衡钻井过程中实现井底压力精确实时控制的压力监测与控制系统的方案研究。优选了压力监测与控制参数,搭建了基于分布式数据采集方式的数据采集系统,基于组态软件开发了的实时监测软件系统,建立了基于节流回压控制模型的精细控制系统和基于直井注气控制模型的控制系统。并在MATLAB软件中采用专家PID控制器对节流回压控制系统进行了动态模拟仿真。通过组态软件,实现了对直井注气控制系统注气量、注气压力两个控制参数的实时控制。煤层气充气欠平衡钻井压力监测与控制系统集实时数据采集、实时监测与控制为一体,能够为煤层气充气欠平衡钻井安全施工提供有力的技术支持,对于有效增加单井产气量具有重要意义。
参考文献：
[1]. 欠平衡钻井地层压力预测研究[D]. 刘文. 大庆石油学院. 2002
[2]. 欠平衡钻井井控工艺技术应用研究[D]. 廖忠会. 西南石油大学. 2007
[3]. 欠平衡安全钻井合理欠压值监测与控制系统研究[D]. 王晓东. 西南石油大学. 2017
[4]. RBF网络法在欠平衡钻井中的应用[D]. 于海生. 吉林大学. 2009
[5]. 欠平衡钻井关键技术研究[D]. 樊枫. 西安石油大学. 2012
[6]. 川西地区钻井地质特征的测井研究[D]. 田云英. 西南石油大学. 2007
[7]. 流体欠平衡钻井压力控制[J]. 何卫滨. 钻采工艺. 2001
[8]. 井底恒压钻井井筒流动模型研究[D]. 孙士慧. 东北石油大学. 2014
[9]. 元坝地区欠平衡钻井提速的适应性评价[D]. 荆华. 西南石油大学. 2014
[10]. 煤层气充气欠平衡钻井压力监控系统研究[D]. 王玉. 西南石油大学. 2012