[00135149]复杂钻井工况下井筒压力精确控制技术与工作液

针对当今钻井过程中遇到的复杂条件,例如碳酸盐地层及深水浅部地层安全密度窗口窄、深水钻探易形成水合物、三高气井侵入气体为超临界态等,考虑天然气水合物相变、超临界态相变、气体组分溶解/析出等因素,在原有井筒多相流动理论模型基础上,通过理论分析和全尺寸科学实验井现场实验建立多组分多相流动数学模型;结合针对性的多相流动计算技术,通过数值模拟揭示适合钻井井筒中天然气水合物相变、超临界态相变、气体组分溶解/析出等因素对环空多相流动的影响规律。针对井筒窄钻井液安全密度窗口问题,分析工作液的承压封堵性、流变性性质等因素对工作液当量循环密度的影响,形成复杂条件下井眼工作液当量循环密度调控机制;综合考虑工作液物性随温压变化规律、岩屑运移、井眼稳定等因素,建立了井眼动态压力计算模型;在以上理论成果的基础上,钻井、压井过程的精确压力控制方法。针对海洋深水钻井液技术需求,建立了深水钻井液低温流变性调控方法,研制出大温差恒流变油基钻井液和水基钻井液体系,可在大温差“2℃～75℃～2℃”交变温度条件下保持稳定的动切力和静切力,为复杂井筒压力精细控制提供钻井液技术支撑。针对复杂条件钻井工程井漏技术难题,研究攻关揭示了自适应致密承压封堵机理,建立了高温高压井壁强化封堵钻井液模拟实验装置及方法,研发了新型微纳米致密承压封堵剂及化学胶结堵漏剂,构建了强化自适应致密承压封堵钻井液体系及应用技术。在以上理论研究成果的基础上,针对深水、“三高”、“窄窗口”、大位移等复杂问题,开发钻井、固井、井控系列软件,主要包括控压钻井水力参数设计软件、泡沫水泥浆固井水力参数设计软件、钻井井筒井涌模拟及压井参数优化设计软件等,形成贯穿钻完井整个过程的压力精细控制解决方案。