松科二井取心钻进高温钻井液技术

松科二井完钻井深为7108.88 m;完钻时停止钻井液循环后38 h,实测井底温度241℃。针对地层和温度情况,研究出了3种高温水基钻井液:抗温180℃的氯化钾聚磺钻井液;抗温230℃的高温聚合物钻井液;抗温250℃超高温的甲酸盐聚合物钻井液。其中,250℃钻井液以新型高温稳定剂为核心处理剂,凹凸棒土与钠膨润土黏土相,形成了新型甲酸盐聚合物体系。数据表明这几种钻井液具有良好的高温稳定性和较低的高温高压滤失量。工程现场的钻井液实验室结合取心作业特点,实时测试评价现场井浆的常规性能,同时监测井浆的抗温能力和高温流变性,根据实验数据和现场工况针对性的对井浆进行维护、调整,确保高温井段取心作业期间钻井液具有良好的性能。且在长时间裸眼、多次起下钻的工况下井壁稳定,测井、固井作业均得以顺利进行。各体系钻井液在转换时实现了安全平稳的过渡,极大的节约了成本。     

松科1井（主井）取心钻进钻井液技术

松科1井是全球第1口陆相白垩纪科学探井,由主井(又称北井)和南井组成,主井164.77~1 792 m井段连续取心。分析了主井取心钻进存在的钻井液技术难点;经过室内钻井液体系优选,根据不同地层分别采用了PAM钻井液体系、DFD-LG-CMC钻井液体系和DFD-NH₄HPAN-SAKH钻井液体系;同时结合钻井液粘度的合理控制技术、降低循环压降的钻井液技术等,先后解决了松散砂层、水敏性泥岩和硬脆性泥岩中的取心钻进技术难题,探索出了一条用低成本钻井液进行类似科学钻探工程的成功之路。     

基于LabView的松科2井项目管理系统

松科二井2013年正式启动,2018年5月完井,历时6年,最终井深7018 m。项目执行过程中,形成合同700多个、文件200多个、汇款流水1000多笔、报账流水1600多笔。针对松科二井合同、文件繁多,财务流程繁杂,涉及项目多的特点,基于LabVIEW平台设计了一套项目管理系统。该系统可全程记录松科二井上述合同、文件、汇款和报账信息,建立合同及对应批次汇款和报销的勾稽关系,具有模糊查询、修改、超链接等功能。     

松科二井高温高压随钻测温技术的应用研究

松科二井是亚洲国家组织实施的最深大陆科学钻井。松科二井完钻后38 h测井温度为241℃,创造了我国钻井工程最高井温应用记录。松科二井井内参数测试主要采用两种方法,一是综合物探测井,在下套管前进行综合测井;另一种是不影响正常钻进工作,随钻进行井下参数测试。及时掌握井下随钻温度等信息,对高温泥浆性能的调整和动力机具应用起着关键性的支撑作用。本文针对松科二井科学钻探高温难点问题展开系列研究,研制了一种存储式井下高温测试仪器。该仪器经过多轮攻关改进设计,成功应用于松科二井现场,在现场应用的最高随钻测试温度为222℃。     

PAM-GSP钻井液在陕北石油钻井中的应用

结合试验对陕北石油钻井所用钻井液进行了研究优化，优化后的PAM-GSP钻井液成功地用于钻进施工，取得一定效果。     

基于测井频谱分析的松科二井登娄库组地层沉积速率研究

松辽盆地科学钻探工程松科二井获取了白垩纪陆相沉积资料,其中连续、多参数、高分辨率的地球物理测井资料为研究松辽盆地地层的沉积速率变化规律提供了机会。本文利用GR、Th、K、Th/K多种测井数据,采用天文旋回的方法来计算松科二井登娄库组地层的沉积速率,并探讨影响地层沉积的主控因素。多种测井数据的频谱分析结果表明了登娄库组地层记录着米兰科维奇旋回信息,这说明登娄库组沉积过程受天文轨道驱动力影响。Th测井数据对天文旋回信息的敏感性强,综合考虑多种测井数据的测试结果获得了连续、相对准确的地层沉积速率。登娄库组地层沉积速率从下往上整体呈现为由高到低的趋势。登二段至登三段时期地层沉积主要受盆地断陷活动控制,地层整体具有高沉积速率特征,最高达到16.2 cm/ka。随后至登四段时期由于断陷活动逐渐减弱,盆地向区域坳陷的构造格局转化,登四段整体具有沉积速率较低的特征,最低为5.9cm/ka。该研究建立了松科二井登娄库组地层连续的沉积速率剖面,为揭示松辽盆地由断陷活动过渡到坳陷活动的地质规律提供了测井证据。     

松科二井早白垩世早期玄武安山岩的发现及地质意义

松科二井超深钻探获取了松辽盆地连续沉积-火山岩心,为系统研究中生代松辽盆地形成机制、揭示中国东北地区构造演化历史提供了极好的研究材料。本文对取自松科二井井深-6035~-6084m的玄武安山岩开展了系统的锆石U-Pb定年、全岩主微量元素和Sr-Nd同位素分析测试。研究结果表明,松科二井玄武安山岩隶属于火石岭组底部,其形成时代为早白垩世早期（141.6±1.4Ma）。玄武安山岩样品富集大离子亲石元素,亏损高场强元素,具有弧岩浆的地球化学特征。这些样品显示了一定程度的轻重稀土元素分异（（La/Yb）_N=8.40~11.88）,具有轻微亏损的Sr-Nd同位素特征（（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i=0.70496~0.70478,ε_Nd（t）=1.05~1.61）,表明它们很可能源自于岩石圈地幔。早白垩世时期中国东北地区主要受控于蒙古-鄂霍茨克洋的南向俯冲和东侧古太平洋俯冲过程,目前研究揭示了前者影响了同期的大兴安岭地区的火山活动,但其影响范围是否延伸至松辽盆地内部尚不清楚。古太平洋岩石圈开始俯冲后很可能诱发了松辽盆地西侧晚中生代火山岩的形成。早白垩世松辽盆地演化主要受蒙古-鄂霍茨克洋还是古太平洋板块的活动影响仍存在较多争议。松科二井玄武安山岩具有与板内玄武岩相近的Th/Hf比值（1.10~2.87）及Zr/Y比值（10.1~18.7）,表明它们具有板内岩浆的地球化学特征,且松科二井样品比同时代盆地西部的大兴安岭地区玄武岩具有更高的Nb/Ta比值,更高的Zr、Hf与Ti含量,以及更亏损的Nd同位素特征,可能指示与大兴安岭地区玄武岩形成于不同的构造背景。松辽盆地内早白垩世火山岩很可能为古太平洋板片回转诱发形成,指示早白垩世古太平洋板片回转诱发的岩石圈伸展促进了松辽盆地的形成。

     

基于SPAC法探测松科二井深层地热储水构造

微动探测技术作为一种获取地下地层速度结构和探测隐伏断裂构造的方法, 具有无须人工源、勘测过程便捷、抗干扰能力强的优势, 在城市、村庄浅层勘探中很受青睐。为进一步探索松辽盆地北部深层地热资源潜力, 在黑龙江省安达市南部松科二井及周边, 布设了一条微动探测剖面, 以获取该区嫩江组至坳陷层底部登娄库组地层的横波速度结构。基于空间自相关法(SPAC)从微动信号的垂直分量中提取S波频散曲线, 通过内插、光滑与反演计算, 获得了一条长9 km、探测深度达到地下4000 m的二维S波速度结构剖面。探测结果表明: 研究区地下S波速度总体呈现西高东低的趋势, 在松科二井西侧100 m、东侧2300 m、东侧3700 m处, 深度1400~2800 m范围内存在三个明显的低速异常带, 推测这些位置很可能存在断层或隐伏断裂构造。结合地层分层资料, 在该深度范围内以泉头组和登娄库组为主, 岩性多为砂岩和泥岩互层, 是良好的水热储层。本研究探索了基于空间自相关法的微动探测在识别深层地热储水构造的适用性, 为松辽盆地北部清洁能源调查指明方向。     

松科二井火石岭组地层岩石物理学特征研究

松辽盆地资源与环境深部钻探工程是针对白垩纪古气候与古环境研究、地球深部资源调查以及基础地质研究等一系列科学问题而实施的科学钻探。松科二井是松辽盆地科学钻探工程的主体钻孔,设计的测井项目齐全,采集了丰富、连续、原位的地球物理测井资料。本文主要利用该孔的测井资料研究深部火石岭组地层岩石物理学特征;结合实验室岩心核磁共振测试结果,分析不同岩性储层的孔隙结构特征。研究表明,火石岭组地层主要发育安山岩、凝灰岩、复成分砾岩和凝灰质泥岩,其中火成岩岩相以爆发相和喷溢相为主,安山岩和复成分砾岩表现为高电阻率、低声波时差特征,凝灰岩为低电阻率、高声波时差特征,凝灰质泥岩电阻率最低;储层整体上具有低孔低渗的特点,但凝灰岩储层小孔和中孔发育,物性相对较好,是较为有利的储层。研究结果为进一步评价松辽盆地深部油气资源和地层结构提供了有力支持。     

松科二井邻域沙河子组含油气地层结构特征——基于测井和地震数据的分析

松辽盆地大陆深部科学钻探工程"松科二井"获得了最完整的沙河子组地层岩心,初步识别出深部页岩气气测异常43层,累计厚度102 m,显示出沙河子组地层具有良好的深部能源前景。为进一步分析松辽盆地沙河子组地层油气资源潜力,本文在前人研究的基础上,结合松科二井测井、岩心数据和地震数据,分析松科二井邻域沙河子组地层的层序特征和空间展布,同时以随钻录井记录到的气测异常为出发点,分析沙河子组地层的测井和地震响应。结果显示:松科二井邻域沙河子组地层具有厚度大、横向延续小的地层展布特点,根据测井、岩心及地震数据,将沙河子组地层分为4个三级层序:SQ1、SQ2、SQ3和SQ4,其中顶部SQ4层序具有较好的油气前景,其岩性以泥岩为主,并具有相对较高孔隙度、低波阻抗的测井曲线特征,在地震剖面上表现为连续强振幅,阻抗反演剖面上存在局部低波阻抗特征,揭示了该区沙河子组深层天然气资源的赋存条件。     

自动降解钻井液在水井钻进中的应用

概括了国内外最新的环保型钻井液体系,并提出一种新型环保型钻井液———自动降解钻井液,这种钻井液能在钻进时有效地护壁堵漏,而在钻进结束后自动降解,从而达到环保的要求。在甘肃张掖和广西柳州等多处水井钻进的实践证明,这种自动降解钻井液能解决钻进时护壁堵漏与恢复地层渗透性的矛盾。     

海上油田开发井钻井优化设计和应用实践

LF7-2油田位于我国南海珠江口盆地LF区块,是一个小规模油田,根据前期探井揭示,上部地层以厚层泥岩为主,极易水化、分散,使钻井液性能变差;起下钻过程中钻具遇卡、遇阻等复杂情况频繁发生;钻头选型不尽合理,易泥包;下部地层以砂泥岩互层为主,岩石致密、可钻性变差,钻具扭矩、摩阻增加,定向钻进时滑动困难,井眼轨迹控制难度大,给钻井提速增效带来诸多困难。根据探井地质情况和岩石力学剖面,利用钻井软件优选平台位置,对开发井井身结构、井眼轨迹、钻柱力学、钻井液、固井等方面进行钻井仿真模拟,制定出科学的钻井设计方案,在直井段采用“牙轮钻头+直螺杆+MWD”钻具开展防斜打直,造斜段使用“PDC钻头+弯螺杆+MWD/LWD”开展复合钻井,水平段采用“PDC钻头+PowerDriver+MWD/LWD”开展旋转导向钻井,实现精准化钻井,顺利完成6口开发井施工。现场应用单井平均机械钻速29.43 m/h,钻井工期191.59 d,工期比设计提前28.41 d,钻井提速增效显著,降低开发成本。通过PowerDriver的近钻头井斜、自然伽马实时测量和传输,减少地质误判,实现对储层顶界面的实时探测,使储层钻遇率达100%,收到较好的经济效益和投资回报,实现小油田的效益开发。     

低固相高润滑双聚钻井液体系在地热井施工中的应用

在河南省兰考地区地热井施工中,二开井段深度超过1500 m,采用普通膨润土钻井液体系无法满足地热井施工及对含水层保护的要求,且容易造成卡钻事故。为了解决生产实际问题,研究设计了一种地热井施工用低固相高润滑双聚钻井液体系,通过现场4口井中的应用,钻井过程顺利,有效解决了井眼携砂能力不强、泥岩地层井壁不稳定、砂岩地层失水量大、泥皮厚等问题,4口井均未发生任何井下复杂情况和事故,说明该钻井液体系对兰考地区地层的适应性较好,能够满足该地区钻井工程的需要,对兰考地区地热井施工具有很好的指导意义。     

鄂北工区PDC钻头泥包特征分析及预防措施

针对鄂北工区钻井工作特点,结合中石化集团华北石油局三普钻井公司各井队近几年钻井生产情况,对PDC钻头在现场应用中普遍存在的泥包问题进行了分析,提出了一套可行的预防措施。     

煤层气钻井井壁失稳机理及防塌钻井液技术

针对沁水盆地煤层气钻井中存在的井壁稳定技术难题,采用X射线衍射、扫描电镜、泥页岩膨胀实验、页岩分散实验测试了泥页岩和煤岩体的组构及理化性能,分析了井壁失稳机理。依据\     

铀矿勘查岩心钻探系列钻头的研制、开发与应用

文章概述了铀矿勘查岩心钻探钻头的分类、使用情况和技术要求，重点介绍了上世纪90年代以来我国钻头研究取得的主要成果及生产应用效果，指出了今后钻头研究的重点和方向。     

关中盆地地热钻井施工常见问题预防及处理方法探讨

陕西关中盆地地热资源丰富,开发利用程度较高。地热钻探是地热开发利用的主要手段,地热钻探施工中常见问题有地层坍塌、粘性土造浆、钻头泥包、钻井液性能恶化,钻具落井等问题。通过实例对这些常见问题的原因进行分析,探讨了预防措施及处理方法。