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中国石化超深层钻完井关键技术挑战及展望 被引量：19
1
作者 赵金海 张洪宁 +2 位作者 王恒 臧艳彬 杨枝 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2024年第2期28-34,共7页
超深层是中国石化油气勘探开发的重要增储上产领域。针对超深层勘探开发需求和高温高压及复杂地质环境带来的工程挑战,中国石化持续开展关键技术攻关,在钻完井基础理论和方法、钻完井装备、高温井筒工作液、耐高温井下工具仪器和完井测... 超深层是中国石化油气勘探开发的重要增储上产领域。针对超深层勘探开发需求和高温高压及复杂地质环境带来的工程挑战,中国石化持续开展关键技术攻关,在钻完井基础理论和方法、钻完井装备、高温井筒工作液、耐高温井下工具仪器和完井测试等方面取得关键技术进展,保障了120口超8 000 m油气井的安全钻探,钻深能力突破9 000 m,助推塔里木盆地顺北大型超深油气田建设、四川盆地海相特深层油气勘探开发突破,为保障超深层油气勘探开发提供了有力的工程技术支撑。随着油气勘探开发不断向更深层推进,技术升级转型需求日益迫切,需进一步夯实理论研究基础,突破耐高温关键工具仪器和井筒工作液,加快推进钻完井工程技术向数智化转型,为保障深层、超深层油气高效勘探开发和加快技术升级转型提供工程技术支撑。 展开更多
关键词 超深层 钻完井工程 高温高压 数智化
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川西海相长水平井白油基钻井液技术研究与应用
2
作者 韩子轩 韩秀贞 +3 位作者 王显光 李大奇 黄河淳 陈晓飞 《钻井液与完井液》 北大核心 2025年第4期509-515,共7页
为解决川西海相长水平井钻探过程中的环空憋堵、井壁失稳技术难题,分析了该地层地质特征,并通过实验研究了其井壁失稳机理,研究表明川西海相地层最小主应力方向井壁失稳风险要高于最大主应力方向,储层岩石矿物呈现硬脆性,地层破碎,微裂... 为解决川西海相长水平井钻探过程中的环空憋堵、井壁失稳技术难题,分析了该地层地质特征,并通过实验研究了其井壁失稳机理,研究表明川西海相地层最小主应力方向井壁失稳风险要高于最大主应力方向,储层岩石矿物呈现硬脆性,地层破碎,微裂缝发育,夹层胶结性差,长水平井段易发生岩屑沉积,引起环空憋堵,裂缝受压力激动进一步拓展,导致井壁失稳。在此基础上,研制了抗高温提切剂SMRS-1,研选了乳化剂和纳微米封堵剂SMNR-2等关键材料,构建了抗高温长效稳定白油基钻井液体系,该体系经160℃滚动老化7 d后,动塑比不小于0.20 Pa/mPa·s,高温高压滤失量(160℃)小于4.0 mL,破乳电压大于600 V,显示出良好的高温长效稳定性。该钻井液在PZ5-3井成功应用,解决了川西海相长水平井环空憋堵、井壁失稳难题。 展开更多
关键词 川西气田 长水平井 井壁失稳 提切剂 油基钻井液
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超深储层白云岩力学行为及宏细观破裂特征试验研究 被引量：2
3
作者 陈军海 周忠鸣 +2 位作者 李守定 李晓 毛天桥 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期503-512,共10页
超深层海相碳酸盐岩储层油气资源丰富,是我国油气“增储上产”的重要领域。超深层油气储层受高应力和高温共同影响,此时岩石的力学特性发生明显变化,这增大了破岩难度,增加钻井事故概率,制约着超深层油气资源勘探进程与效益开发。本文... 超深层海相碳酸盐岩储层油气资源丰富,是我国油气“增储上产”的重要领域。超深层油气储层受高应力和高温共同影响,此时岩石的力学特性发生明显变化,这增大了破岩难度,增加钻井事故概率,制约着超深层油气资源勘探进程与效益开发。本文采用三轴压缩试验和工业CT扫描重构相结合的手段对超深层海相碳酸盐岩储层岩石进行了不同围压下的力学试验,并对试验后试样的细观破裂形态进行了重构研究。研究表明,围压对岩石的强度、变形特性以及破裂特征有重要的影响;随着围压的增大,岩石的峰值强度、弹性模量、峰值应变以及残余强度均增大;单轴条件下岩石主要以轴向劈裂为主,随着围压的增大,逐渐转为剪切破坏;单轴压缩条件下岩石的裂缝数量、裂缝体积以及平均裂缝宽度均高于三轴压缩条件下,表明围压的存在抑制了裂缝的扩展。研究成果对于深层油气资源勘探开发具有重要意义。 展开更多
关键词 超深层储层 白云岩 围压效应 破裂特征 CT扫描
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数字钻头技术现状与发展建议 被引量：2
4
作者 黄哲 张伟强 吴仲华 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期124-129,共6页
传统钻具组合力学结构和动力钻具工作特性的限制,测量装置无法获取钻头位置处的真实数据,导致智能钻井在决策与控制层面存在风险。国内外油服公司开发了多种数字钻头测量系统,在不改变钻头结构的前提下能够安装在钻头内部进行数据采集,... 传统钻具组合力学结构和动力钻具工作特性的限制,测量装置无法获取钻头位置处的真实数据,导致智能钻井在决策与控制层面存在风险。国内外油服公司开发了多种数字钻头测量系统,在不改变钻头结构的前提下能够安装在钻头内部进行数据采集,为理论研究、钻井设计和钻井决策控制等提供了数据支持。为推动我国数字钻头的发展,调研了现有各类数字钻头发展现状,讨论了数字钻头技术的应用场景和发展趋势,并提出了技术发展建议。 展开更多
关键词 数字钻头 技术现状 发展建议 工况诊断 优化钻井
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智能钻头技术研究与应用探索 被引量：10
5
作者 黄哲 吴仲华 +4 位作者 李成 耿应春 李绪锋 燕修良 曹继飞 《石油机械》 北大核心 2023年第10期67-76,共10页
实际钻井过程中,在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动作用下,极易引发井下钻具疲劳损坏与岩石重复破碎,钻井工程在效率、安全、效益和质量层面面临着严峻挑战。作为破岩钻进的直接执行机构,钻头动力学响应是钻进参数、地质... 实际钻井过程中,在多主频、多维度、多振幅复合的六自由度复杂振动作用下,极易引发井下钻具疲劳损坏与岩石重复破碎,钻井工程在效率、安全、效益和质量层面面临着严峻挑战。作为破岩钻进的直接执行机构,钻头动力学响应是钻进参数、地质特性、钻具结构数据关系的直接体现。开展钻头位置数据采集与融合挖掘,是统筹钻进效率、经济效益、风险控制关系,针对性开展提速增效工具改进与钻井参数优化的根本需要。智能钻头技术是解决上述问题的重要手段。由此对智能钻头技术硬件研发与数据分析过程中的部分关键问题进行了探索,针对性地提出了中心式模块应力测量的刚性连接方案,设计了运动测量的棱柱式阵列构型及数据推算方法,开展了模块结构水力学优化;研制智能钻头样机,基于实测数据开展了BHA井下听诊与钻井参数优化应用探索;开展现场应用测试5井次、累计入井超140 h,工艺与方法可靠、有效。 展开更多
关键词 智能钻头 传感器阵列 井下听诊 优化钻井 多智体决策
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探管式智能钻头参数测量装置研制与现场试验 被引量：5
6
作者 黄哲 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期34-43,共10页
现有螺杆上游的测量装置无法获得钻头位置处的真实数据,智能钻井在决策控制层面存在严重的数据偏见与不可预测的实施风险。为此,研制了一种探管式智能钻头参数测量装置,可以安装在钻头内部,在不改变现有钻具组合与施工工艺的前提下直接... 现有螺杆上游的测量装置无法获得钻头位置处的真实数据,智能钻井在决策控制层面存在严重的数据偏见与不可预测的实施风险。为此,研制了一种探管式智能钻头参数测量装置,可以安装在钻头内部,在不改变现有钻具组合与施工工艺的前提下直接采集钻头处的真实数据;硬件结构仿真优化结果表明,30 L/s排量与80 MPa环空压力下,理论水力压耗小于0.1 MPa、安全系数为3.06。同时,基于六面法与ARMA+移动Kalman滤波,实现了该装置的误差标定与降噪。该装置在胜利工区现场试验9井次,配套井下工程参数测量短节进行了装置功能验证与井下数据对比,融合综合录井数据进行了试验井提速分析与参数优化决策。试验结果表明,探管式智能钻头参数测量装置能够获取钻头位置处的真实数据,能够为针对性提速提效分析与钻井参数优化提供可靠依据。 展开更多
关键词 探管式智能钻头 钻头参数感知装置 下部钻具组合 钻井参数优化
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岩石材料史氏硬度标准测试影响因素敏感性分析 被引量：1
7
作者 周忠鸣 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期359-369,共11页
在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥... 在油气工程领域,岩石史氏硬度是刻画地层抗钻特性,优化钻头和钻井工艺的重要技术参数。然而,目前史氏硬度测试缺乏统一的测试方法和标准,各种测试因素对结果的影响不明确,导致各实验室的硬度测试结果缺乏可比性。本研究以有机玻璃,水泥及露头砂岩3种材料为例,综合密度、波速、CT图像、史氏硬度测试等多个角度探讨了标准测试样品的选取、制备及物理力学特性的评估过程,并开展了史氏硬度测试敏感性分析。结果表明,岩性类型控制着压入曲线形态、史氏硬度值及压入破坏特征;史氏硬度测试结果还受试样尺寸、加载速率、压头直径、压痕点位置等因素的显著影响,硬度值与试样尺寸、加载速率呈正相关关系,但与压头直径呈负相关关系;压痕点位于样品中心一点比位于边缘点时测试的硬度值更高。此研究深度探讨了史氏硬度测试结果稳定性与准确性所依赖的核心因素,研究成果有助于推动岩石硬度测评与分级标准的建立。 展开更多
关键词 油气工程 史氏硬度 压入曲线 破坏特征 敏感性分析
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基于参数不确定性的井筒失效风险评价研究 被引量：1
8
作者 李成 管志川 +4 位作者 黄哲 袁晓琪 曹继飞 张伟强 孙健翔 《石油机械》 北大核心 2023年第8期43-50,共8页
目前井筒完整性的相关研究大都未考虑温度的影响,也没有成形的、针对套管和水泥环统一的失效风险评价方法。为此,以深水高温高压完井测试井筒为研究对象,基于参数不确定性影响进行研究,建立一套综合考虑套管和水泥环的井筒完整性失效风... 目前井筒完整性的相关研究大都未考虑温度的影响,也没有成形的、针对套管和水泥环统一的失效风险评价方法。为此,以深水高温高压完井测试井筒为研究对象,基于参数不确定性影响进行研究,建立一套综合考虑套管和水泥环的井筒完整性失效风险评价方法。研究结果表明:所得评价方法对风险具有较高敏感性,提高套管强度会降低套管失效风险,而环空圈闭压力只重点影响封固井段风险;水泥环的抗压和抗拉失效分别造成固井界面微环隙和本体径向裂缝,弹性模量与泊松比分别主要影响水泥环的抗压与抗拉失效风险,可以通过增大水泥环材料韧性来提高水泥环密封。研究结论可为井筒完整性的保护和深水高温高压完井测试作业的顺利进行提供理论指导。 展开更多
关键词 井筒完整性 失效风险评价 深水高温高压 环空圈闭压力 套管 水泥环
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基于AFM-Raman联用的岩屑跨尺度力学特性预测方法
9
作者 周忠鸣 陈军海 +3 位作者 王颂 陶谦 李守定 张路青 《工程地质学报》 2025年第5期1673-1686,共14页
针对深地资源钻井过程中岩石力学参数实时精准获取的技术需求,本研究提出了基于原子力显微镜(AFM)与激光拉曼光谱(Raman)联用的岩屑跨尺度力学特性预测方法。以共和盆地花岗闪长岩为研究对象,系统开展了从微观到宏观的跨尺度力学特性分... 针对深地资源钻井过程中岩石力学参数实时精准获取的技术需求,本研究提出了基于原子力显微镜(AFM)与激光拉曼光谱(Raman)联用的岩屑跨尺度力学特性预测方法。以共和盆地花岗闪长岩为研究对象,系统开展了从微观到宏观的跨尺度力学特性分析。采用激光拉曼光谱技术对岩石薄片进行面扫描测试,结合图像处理算法,实现了矿物组成的快速识别与空间分布的定量表征。通过原子力显微镜测试,获取了不同矿物颗粒内部及边界的弹性模量分布,揭示了矿物界面存在显著的力学弱化效应。基于微观测试结果和颗粒流离散元方法,构建了花岗闪长岩矿物尺度数值模型,并开展单轴压缩和直接拉伸加载,成功预测了岩石宏观力学性质,模拟值与试验值吻合良好。微观破坏分析表明,压缩条件下矿物内部拉伸裂纹是主导破坏机制;拉伸条件下主要形成垂直于加载方向的贯穿裂缝。矿物空间分布的随机性对岩石宏观力学性质的影响相对有限。该方法相较于传统测试,无需钻取岩心,具有测试周期短、时效性强等优势,为岩石力学参数的快速获取提供了新的技术途径,有望推动钻井工程评价方式从厘米尺度岩心向毫米尺度岩屑的转变。 展开更多
关键词 跨尺度力学 岩屑分析 原子力显微镜 拉曼光谱 离散元方法
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