充气钻井液孔内液柱压力的计算

在使用充气钻井液的过程中，需要正确计算孔内液柱压力。通过假设、推导，得出了孔内液柱压力的计算公式，并进行了实际应用计算，表明充气钻井液孔内液柱压力较小，不能简单地用地面测得的密度ρ2 为依据进行计算。     

水平定向钻穿越施工钻井液压力分析

孔壁稳定是水平定向钻进铺管成败的关键。影响孔壁稳定的主要因素是钻井液压力及其性能。通过对水平孔中钻井液和地层压力平衡机理以及孔壁周围应力位移的分析,结合摩尔强度准则得出了孔壁稳定时钻井液的允许压力区间公式,并对该区间进行修正得出了地层不单一以及地下水存在情况下的钻井液允许压力区间公式。通过对公式的计算分析得出孔壁稳定的钻井液允许压力区间的宽度随孔深的增加而扩大。     

南极冰钻钻井液应用性试验研究

钻井液的性质及性能参数对于南极科学钻探有着重要的影响。钻井液除了必须要具备合适的粘度和密度,以满足冷却钻头、平衡孔壁压力、携带冰屑、清洁孔底的要求外,钻井液的性质如导电性、导热性及其腐蚀性对于保证钻具的正常工作、输送孔内信息也有着重要的影响。根据目前已经在南极使用的钻井液类型,分别对6种介质（国产硅油-3cst、KF96硅油-2cst、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丙酸丙酯）在不同温度下的电导率、导热系数和对密封件的腐蚀性进行了试验测试,选出了适合南极应用的钻井液类型及在钻具中使用的密封件材质,可供极地钻探选择钻井液类型及钻具设计提供重要的参考。     

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。     

乳化柴油钻井液在石油欠平衡钻井中的应用

钻井液固相控制是欠平衡钻井成败的关键技术之一。乳化钻井液的配制、监控、维护直接影响油气的发现。结合SN308钻井施工,从地层负压值的设计,以及钻井液密度、水压力的计算,确定了乳化柴油钻井液的各项性能指标,并提出了使用和维护管理方法,在施工中得到成功的应用。     

欠平衡钻井技术在梨深1井的应用

欠平衡钻井技术是准确发现和评价油气资源的方法之一,尤其适合评价和开发低压低渗油气层。介绍了梨深1井四开井段实施欠平衡钻井技术的详细情况。该井四开钻井液密度0.90～1.05 g/cm3,使钻井液液柱压力低于地层压力,地层大量气体侵入井筒,进一步增大井底欠压差。自井深3582.5 m后一直维持点火钻进,为后续井钻井施工提供了很好的借鉴。     

冰钻电动机械钻具孔内升降运动特性试验研究

根据冰层钻进特点,从钻孔水力学角度出发,分析测试了钻具的质量、长度与钻井液的粘度、密度等因素对钻具下降速度特性的影响规律。通过对4种长度、不同质量的钻具在2种酯类钻井液中下落过程的测试,得出了钻具的下落速度与钻具的长度呈反比,与钻具的质量呈正比,且钻具的下落速度随钻井液的粘度和密度的增大而减小。钻具下落的加速运动时间主要与钻井液的粘度、密度及钻井液在钻具表面流动时的剪切速率有关。     

天然气水合物钻探钻井液低温特性的研究

天然气水合物是一种赋存于低温条件和较高压力的新型清洁能源，勘探开发中必须保持天然气水合物的稳定才能钻取实物岩心。从维持天然气水合物相态平衡着手，介绍了国外用于抑制天然气水合物相态平衡的低温钻井液体系，分析了低温环境下钻井液流变特性和密度特性，提出了天然气水合物钻探钻井液体系研究的建议。     

水平定向钻进孔壁稳定临界压力与泵量关系的分析

通过对水平定向钻进孔壁稳定性影响因素的分析,提出钻井液和地应力是影响孔壁稳定性的主要因素,建立钻井液和地应力共同作用下的孔壁稳定力学模型,推导出维持孔壁稳定的钻井液安全压力范围,同时根据压力的范围计算出合理的泵量。     

S/D-1井聚合物饱和盐水钻井液技术

S/D-1井盐岩层埋藏深度在2500m以下,在上覆岩层压力、构造应力和井温的影响下,存在着诸多问题,如岩层容易发生蠕变,造成孔内事故以及盐层溶解、塑性变形,硬石膏吸水膨胀造成井眼失稳,盐、石膏对钻井液性能破坏等。通过分析比较,研制出一套适合盐岩地层的钻井液体系,并针对取心与无心钻进等不同情况,研制出不同的钻井液配方。实践证明,该钻井液体系具有良好的抗盐污染和较强的防塌能力,在控制好钻井液密度、黏度、切力、滤失量等性能的前提下,能够达到顺利钻穿盐岩层的目的。     

节水钻探系统井下工况判断水力模型

节水钻探是基于解决干旱地区和漏失地层钻探严重缺水问题而发展起来的一项最新技术,其通过实现钻井液的孔底局部循环,使钻进过程中的用水量降为原来的5%～20%。节水钻探系统在使用过程中,由于孔内不返水,在地表只能通过观察压力表的变化量来判断孔内工况,精度不高。通过研究,最终解决通过地表压力变化值来判断孔内工作情况的量化问题,建立初步理论模型,从而更加准确地判断孔内的工况,使这套钻具更快地应用到实际工程中。     

泡沫泥浆孔内压力

探讨孔内压力计算公式，定义了孔内压力降低系数。计算出给定条件下不同孔深的压力、压降系数、泡沫泥浆密度，并作出曲线图，求出降压系数极大值及其适应孔深。     

低密度水包油钻井液在中原油田水平井的应用

根据低压力储层水平井钻井油气层保护要求,通过室内研究形成了密度在0.89~0.99 g/cm3之间可调,具有良好乳化稳定性和流变性,防塌能力强的低密度水包油钻井液配方。在达平1井等井的现场应用中,水包油钻井液性能稳定,易于维护调节,钻井施工安全快速,能够满足低压水平井近平衡、欠平衡钻井和地质要求,保护储层作用明显,收到了良好的应用效果。     

利用井底压力采集短接准确计算地层压力的方法

介绍了现有技术情况下求取欠平衡地层压力的方法以及存在的缺点，在此基础上研制了井底压力采集短接，通过现场试验，实测出关井求压过程中井下气液两相流时的井底压力，根据常规试井理论和地层渗流理论建立一种利用实测数据计算地层压力的新方法，该方法是在井筒内建立压力平衡，采用实际测量出的平衡点的井底压力，消除了套压、立压不稳定以及钻井液密度不准带来的误差，准确计算出该井段各分层地层压力的大小。该方法非常接近实际地层压力，使关井求压计算值误差降低4%左右。     

非开挖HDD地表变形数值模拟及DCRP识别技术研究

采用非开挖水平定向钻进技术近地表施工时,由于地层及钻井液压力等原因易产生地表变形。结合美国梅萨市一处通信管道施工实例,对0-0.9 MPa钻井液压力作用下的地表变形程度进行了数值分析,得到地表最大隆起量为26 mm。采用DCRP技术及水准仪方法对该变形区域钻井液压力作用前后的地表进行位移检测,得到地表最大隆起量分别为28 mm和30 mm,表明数值模拟分析结果同现场检测结果比较吻合。同时,在现场所布置的26个检测点中,两种方法检测到的隆起量最大相差2.7 mm,表明其精度比较接近。此外,由于DCRP技术属于非接触式三维检测,受施工现场条件及人员操作限制少,故具有较为理想的应用前景。     

横观各向同性水敏性地层斜井眼坍塌压力确定

在以泥页岩为目标储层的非常规油气藏水平井开发中, 钻遇井壁的稳定性问题突出, 一方面是由于在设计钻井液密度时简单采用各向同性介质模型和Mohr-Coulomb强度准则, 另一方面则是由于选用的钻井液性能欠佳, 难以保证建井全过程的井壁稳定。为此, 将地层视为横观各向同性介质, 采用Mogi-Coulomb强度准则判别岩石基体和层理面的稳定性, 同时考虑泥页岩水化作用对岩石力学强度参数的影响, 建立了水敏性地层井壁稳定分析模型, 分析了坍塌压力随井斜、方位、钻井液性能、钻井时间等因素的变化规律。研究结果表明:对于具有显著层理面结构的泥页岩地层, 采用横观各向同性模型比各向同性介质模型更能描述强度的各向异性;采用Mogi-Coulomb准则比Mohr-Coulomb强度准则得到的坍塌压力值与实际吻合程度更高, 在保证井壁稳定的前提下有利于降低钻井液密度, 实现钻井提速;提高钻井液封堵能力、减小泥页岩吸水扩散能力, 有利于延长坍塌周期。利用东濮、威远、焦石坝等工区多口页岩气水平井的实钻资料对本文方法进行了验证, 证实本文方法确定的钻井液密度窗口下值更能满足安全钻井需求。     

大型穿越钻进工程防冒浆钻井液技术

在大型穿越钻进铺管工程中,地面冒浆是很突出又很难解决的问题。冒浆的主要原因是钻井液配方选择不当,钻屑无法从钻孔顺利排出,导致钻孔环空泥浆压力过大并压裂上覆地层,从而使地面发生冒浆。经过大量室内外实验,得出以高剪切稀释(降低流阻)为主要性能指标,同时兼有降滤失、抑制孔壁失稳等性能的防冒浆钻井液体系。工程应用证明,该钻井液技术能有效减少钻孔环空泥浆压力,从根本上解决冒浆问题      

电缆湿接头在小口径定向孔中的应用

小口径地质勘探不断向深部发展,受地层条件、孔内事故和孔斜要求等因素影响,很多钻孔需要定向钻进施工。而小口径钻孔一般采用φ50、60 mm钻具无法满足随钻仪器的下入要求。通过技术攻关及数次现场试验和改进,研制成功了一套小直径电缆湿接头,较好地解决了小通孔钻杆随钻受控定向钻进的关键技术及难点。具体方案为：把测量探管和传输电缆分开,定向测量探管事先与钻具连接,随钻具下放到预定深度,电缆连接信号上接头由钻杆内腔下入,与探管顶部的信号下接头在钻井液中实现电气连接和信号传输,完成定向作业。该方法在国投新集杨村煤矿DF33断层地面探测及注浆工程和莲塘李井田煤炭勘探中进行了试验并成功应用。具有一定的推广应用价值。     

基于单片机技术的钻井液流量异常报警器

钻井液在钻进过程中起着至关重要的作用,进入钻孔的钻井液量的异常容易引发烧钻、埋钻等孔内事故。介绍了一种基于单片机技术的钻井液流量异常报警装置。     

欠平衡钻进技术在煤层气水平井施工中的应用

为防止对煤层储层的伤害与污染,欠平衡钻进技术目前被广泛应用于煤层气水平井施工中。本次施工是在水平井与直井,在煤层中连通以后,通过直井注气,降低水平井与竖直井筒中环空内多相流体静液柱压力,达到欠平衡钻进的目的。总结了煤层气欠平衡钻进施工工艺方面存在的问题及解决方法：一是由于在钻进过程中需要停泵加尺造成循环系统的不稳定性（压力波动）,造成井壁的不稳定易坍塌,现场施工时主要通过直井持续注气但适当调整注气量来解决;二是在空压机排气量无法调节的情况下,注气量主要通过旁通阀开通的大小来调节。为该地区以后的煤层气欠平衡钻进技术积累了宝贵的经验。