抗高温防塌水基钻井液体系研发与现场应用

摘要: 为解决常规水基钻井液的防塌性能和抗温性能难以满足复杂深井勘探开发需要的问题,研制了表面水化抑制剂和纳米封堵剂,并通过其他处理剂优选和配比优化,形成了密度达 2.00 kg/L 的抗高温防塌水基钻井液体系。室内性能评价表明,该钻井液体系抗温达220 ℃,静置96 h 后上、下部密度差仅0.02 kg/L,抗岩屑污染3.0% 以上,抗氯化钙污染0.6% 以上,润滑性能和抑制性能稍差于油基钻井液,致密砂岩封堵率达到了85.6%。现场应用效果表明,该钻井液体系在高温深井中仍然保持良好的井眼净化能力,沉降稳定性好,井壁稳定性突出,润滑减阻性能优异。抗高温防塌水基钻井液体系为复杂地层深井超深井钻完井施工提供了技术保障。

南海东部恩平21−4油田超深大位移水平井钻完井关键技术

摘要: 恩平21−4油田位于南海东部海域,储量规模小,为满足其经济高效开发的需求,部署了2口超深大位移井。针对超深大位移井钻完井过程中存在的井漏风险高、井眼轨迹控制困难、井眼清洁难度大、安全作业密度窗口窄和摩阻扭矩高等技术难点,开展了井眼轨道优化设计及井眼轨迹精准控制、钻井液和水泥浆体系优化设计、套管安全下入、动态监测辅助诊断技术和完井管柱抗磨减阻技术等技术攻关研究,形成了超深大位移井钻完井关键技术,确保了2口超深大位移井顺利完钻和投产。其中恩平21−4−A1H 井完钻井深9 508.00 m,水平位移8 689.00 m,水垂比4.43,创我国海上油气田井深最深纪录。恩平21−4油田超深大位移井钻完井关键技术不但丰富完善了我国大位移井技术体系,也为万米级边际油田高效开发提供了有力的技术支撑。

低腐蚀耐高温高密度无固相完井液技术研究

摘要: 针对南海某高温高压井极端工况对完井液耐高温、高密度、低腐蚀速率和储层保护等性能的要求,通过优化高价金属盐离子配比来调控溶液结晶点与密度梯度,构建了耐高温高密度无固相完井液体系。采用高温老化试验、腐蚀测试和渗透率恢复测试等方法,测试了完井液的密度稳定性、天然气水合物抑制性、腐蚀速率和储层保护性等关键性能。结果表明:高密度无固相完井液密度可达1.85 kg/L,在170 ℃ 温度下老化3 d 后密度波动仅为0.01 kg/L;具有良好的天然气水合物抑制性能,结晶温度≤−12.5 ℃;高温高压条件下完井液密度变化率仅为3.8%;腐蚀速率低于0.076 mm/a,满足行业指标要求;平均岩心渗透率恢复率达87.94 %。现场应用验证了无固相完井液在控制水锁效应、有效抑制天然气水合物生成、维持井筒完整性方面的有效性,投产后增产效果好,实际产气量是配产气量的133 %。无固相完井液为高温高压油气田完井作业提供了新的技术途径。

渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术

摘要: 针对渤海油田中生界火山岩地层存在异常压力圈闭、裂缝发育和易漏失等地质难点,以及使用无固相钻井液保护储层的特殊要求,在深入分析渤海深部中生界火山岩探井钻井过程中面临漏失风险高、耐高温无固相钻井液耐温性能差、地层硬度高导致机械钻速低和非均质性强易发生井斜等技术难点的基础上,通过研究防漏堵漏技术、耐高温高密度无固相钻井液、钻井提速技术和动力防斜钻具组合,形成了渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术。渤海油田的2 口深部中生界火山岩探井应用了该关键技术,显著提高了钻井效率,降低了钻井成本,并且这2 口井测试获得了高产。研究和现场应用表明,渤海深部中生界火山岩探井钻井关键技术可以解决渤海深部中生界火山岩探井的钻井技术难题,为渤海油田中生界火山岩地层的后续勘探开发提供了技术支持,对类似复杂地质条件下的油气勘探也具有参考价值。

中国海油深水及海上深层钻完井技术进展与展望

摘要: 深水和海上深层油气资源是我国海洋油气增储上产的关键,但其钻完井作业面临复杂工程地质条件、极端环境与高成本等多重挑战。系统综述了中国海油在深水及海上深层钻完井领域的关键技术进展,展望了未来发展方向,旨在为复杂场景下的安全高效开发提供理论支撑与实践参考。针对深水复杂井井控溢流监测、井筒完整性、高效完井等核心难题,中国海油创新研发了气侵早期海底预警技术、全寿命环空压力调控技术及多流道旁通筛管等装备,成功保障了“深海一号”超深水大气田等重大项目的安全投产;针对海上深部地层复杂、开发成本高等瓶颈问题,中国海油提出了多源信息融合构造识别、抗高温低成本防腐及硬地层裸眼侧钻等关键技术,显著提升了渤中19−6 等深层气田的开发效率。然而,深水超浅气层开发、深水深层高温高压工况叠加等复杂场景仍存在技术瓶颈,核心工具、装备及工程设计软件的自主化程度有待进一步提高。未来,中国海油需重点突破超深层钻井智能控制、全生命周期防腐优化及颠覆性绿色技术研发,以增强自主可控能力,推动我国深水及海上深层油气资源的高效开发。

海洋深层钻井关键理论与技术发展现状及展望

摘要: 为破解海洋深层油气资源高效开发面临的安全钻进与提速增效难题,系统梳理了国内外海洋深层钻井技术研究进展,通过文献调研与工程案例分析,揭示了海洋深层钻井的核心技术瓶颈与发展路径。研究表明,深海钻井面临储层高温高压、硬岩地层破岩效率低、所取岩心质量差、井眼轨迹控制难等共性挑战;当前技术体系在地温场预测、耐高温破岩工具、长筒取心装置及导向钻井系统等方面取得阶段性突破,但在高温碎岩机理认知、智能钻测控装备、长效井壁稳定等领域仍存在明显短板。基于全生命周期工程需求,提出了5 大攻关方向:建立井筒多场耦合温度预测模型,研发PDC/孕镶齿复合破岩工具与井底动力驱动取心系统,构建全机械式耐高温井斜测控结构,开发高封堵强抑制钻井液体系。研究结果可为我国海洋深层油气安全高效开发提供系统的技术发展框架与工程实践指导。

基于声波传输无缆高效分层注水关键技术

摘要: 无缆智能分注技术具有管柱简单、在小尺寸井眼可实现大排量注水等优点,但现有的基于压力波的无缆智能分注技术存在压力编码速率慢、调控效率低等问题,为此,提出了一种基于声波传输的无缆高效分注关键技术。通过对比有限元模拟结果与实际测试结果,定量评估了桥式通道结构、油管接箍对声波传输的影响,筛选出最优声源频率(100~120 Hz)及声源级区间;开发了多载波频移键控(MFSK)调制方式,结合正交频分复用技术,提升了信号的抗干扰能力。水池试验和现场试验表明,在最佳声源频率下,采用MFSK 调制方式时,信噪比大于−2 dB 时,误码率小于10−4,试验井实测信号与模拟信号的信噪比最大偏差仅2.19 dB。研究表明,基于声波传输无缆高效分注关键技术为海上油田智能化注水提供了高效、可靠的解决方案,显著提升了分层注水的调控效率和适应性。

中国海油海上智能钻井导航系统关键技术进展与发展思考

摘要: 智能钻井通过数字孪生、人工智能与智能钻机等技术与装备,实现钻井全程的自主决策与闭环控制,达到提质、增效、降本与保障安全的目标。智能钻井装备是实现智能钻井的关键,国内外石油公司在智能钻井关键装备、智能钻井平台建设方面取得了一定的进展。中国海油通过技术攻关,初步构建了基于实时数据的海上智能钻井导航系统,基本实现了地层−井筒三维可视化、岩石可钻性智能表征、卡钻风险智能预警、机械钻速智能预测和钻井参数实时优化等5 项功能,并在渤海某井深层钻井中获得很好的提速效果。分析表明,海上智能钻井导航系统仍面临着井下海量真实数据获取、数据高速传输、井下作业闭环调控3 个方面的技术挑战,需要开展近钻头参数测量装置、智能钻杆与智能钻机等关键工具及技术研发,以实现基于井筒数字孪生的钻井智能决策与动态调控,提高海上深水深层钻井效率与质量,推动海洋油气钻井智能化发展。

智能钻头研究现状与进展

摘要:智能钻头是未来智能钻井系统的核心装备之一,通过集成可在高温高压环境下稳定工作的传感器、智能自适应控制算法及优化的钻头结构,实现井下工况的实时监测、动态调整和精准执行,从而提升钻井效率。随着油气资源向超深层和非常规复杂难钻地层拓展,钻头将面临更加恶劣的地层条件。传统钻头在高温高压和复杂地质条件下面临钻头磨损快、寿命短、钻井成本高等挑战,亟需高性能钻头技术的发展及应用,这进一步凸显了智能钻头作为未来钻井提速增效的重要发展方向。通过系统总结和分析智能钻头的研究现状、核心技术及产品方面的进展,包括耐极端井下环境的多参数检测传感技术和基于机器学习与深度学习的自适应控制算法、智能钻头的结构及控制机构等研究进展,结合国内外在智能钻头领域的一些典型案例,进一步揭示了智能钻头在提高机械钻速、延长钻头寿命和减少非计划停工方面的优势。展望未来,智能钻头研究将朝着更高自主化、更广适应性以及与数字化平台深度融合的方向发展,有望在智能钻井技术体系中发挥更大的作用。

中石油深层煤岩气钻完井工程技术现状及展望

摘要: 中国能源禀赋结构以煤炭为主,全国埋深2 000 m 以深的煤岩/煤层气资源量超过40.71×1012m3,深层煤岩气资源丰富,但深层煤岩气在地质方面与中、浅层煤层气差异显著,具有储层埋深大、游离气与吸附气并存、富割理等特点,对钻完井技术带来诸多挑战。近年来,中国石油天然气集团有限公司( 中石油) 在深层煤岩气钻完井工程技术方面采用系列关键核心技术,并对现场应用效果进行了系统分析。中石油深层煤岩气开发初步形成了深层煤岩气“水平井+大规模压裂”的主体开发模式,在深层煤岩气建井过程中面临基础理论研究薄弱、优质储层钻遇率低、一趟钻占比低、长水平段井壁失稳严重等系列问题。针对深层煤岩气规模化发展趋势提出建议: 围绕现场实际生产需求,坚持地质—工程一体化为核心,强化基础理论研究,创新发展深层煤岩气优快水平井钻完井技术,着力打造适应深层煤岩气的工程技术与装备,持续提升储层钻遇率和单井产量,探索颠覆性与引领性融合开发模式,实现深层煤岩气提质、提产、提速、提效“四提”目标,最终推进低碳绿色发展,助力实现“双碳”目标。