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超深井溢漏监测装备、压井技术进展及思考

罗鑫, 李枝林, 张德军, 段慕白, 尹虎, 李露春

摘要（31）

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PDF （1984KB）（123）

随着勘探开发走向超深层,工程作业面临的井控风险日益突出,钻井过程中溢漏风险、压井难度增大,如何及时发现溢漏和提高压井的成功率是急需解决的现场问题。文章调研了超深井钻井溢漏监测装备、压井技术的研究进展,阐述了大排量出口流量精确监测技术、起下钻自动灌浆及溢漏监测技术、环空液面连续监测技术、循环罐体积数字化监测技术等溢漏监测井控装备的研发现状,以及压井理论、压井工艺技术在超深井的研究进展情况。分析了人工智能钻井溢漏预警系统、井下溢漏早期精确监测技术、自动及智能化压井技术等领域的未来发展趋势。总结了井下—地面的钻井全过程溢漏监测装备、基于多源数据融合的溢漏预警软件和复杂井况压井模拟系统技术发展情况,提升了溢漏监测的及时性和准确性,提高了复杂井况压井成功率,为超深井井控安全提供技术保障。

2024, 47 (2): 152-158. DOI:10.3969/J.ISSN.1006-768X.2024.02.17

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扭力冲击器流体仿真优化与试验

何超, 邓虎, 罗祝涛, 李枝林, 徐建超

摘要（81）

PDF （4197KB）（264）

钻井作业过程中的粘滑现象严重制约了钻井提速，而扭力冲击器通过将部分钻井液的能量转化为扭转冲击能，产生高频低幅的扭向冲击力，以解决钻进时钻头的“粘—滑”问题，从而提高钻进效率。为了弄清钻井液在扭力冲击器中的流场特性以及影响扭力冲击器输出冲击扭力的因素，文章对自主研发的扭力冲击器做了4个典型工况下的钻井液在纵横向上的压力和流速分布仿真及排量大小、分流孔结构对扭力冲击器输出冲击扭力的影响。结果表明，扭力冲击器的锤座、偏心锤、换向阀在不同工作状态下所受的流体冲击扭力范围分别为 156. 4~ 1 484. 7、572. 7~ 2 219. 4、728. 4 ~ 735. 6 N·m；直槽式方形孔的效果较好；随着钻井液排量的增加，冲击扭力增加。该扭力冲击器经过地面测试,在钻井液排量达到30 L/ s以上时，其扭力冲击可以达到900 kN 以上，并在试验井中实现提速22%。

2023, 46 (4): 26-32.

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钻井牵引机器人摩擦块—井壁接触性能分析

何超, 徐文, 李枝林, 赵建国, 王菊

摘要（103）

PDF （2009KB）（488）

钻井牵引机器人的牵引力主要来源于支撑机构摩擦块与岩石井壁之间的相互作用力，牵引力与等效摩擦系数是机器人力学特性分析和结构设计的关键。基于此，文章建立了摩擦块与井壁数值仿真模型，分析了摩擦块牙齿轮廓尺寸、数量、正压力、嵌入深度等对当量摩擦系数、牵引力的影响规律。结果表明，正压力和齿前角是影响摩擦块当量摩擦系数的主要参数，也是影响钻井牵引机器人是否能稳定抓靠井壁的主要因素；当摩擦块牙齿齿前角35°、齿后角 60°、齿斜角 30°、嵌入深度2. 5 ~ 3. 0 mm 时，单个摩擦块可提供的轴向牵引力约 30 000 N,则钻井牵引机器人三个摩擦块可提供牵引力约90 000 N。该研究成果可为钻井牵引支撑机构力学特性分析和结构优化设计提供理论依据。

2022, 45 (6): 96-101.

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强化充气钻井技术现状与应用

朱丽华 , 范黎明 , 韩烈祥 , 李枝林 , 邓玉涵 , 李雪 ,

摘要（248）

PDF （1798KB）（662）

衰竭、低压储层钻进时易出现钻井液漏失、压差卡钻及储层伤害等问题，甚至还存在井壁稳定与储层保护的矛盾。文章针对上述问题调研了国内外强化充气钻井技术的发展现状及应用情况。强化充气钻井技术可有效解决钻井过程中的恶性井漏、压差卡钻及钻井速度慢等技术难题；也可结合钻井液脉冲实现水平井定向钻井，在精确定向作业的同时保护油气藏，提高单井产量；还可将充气钻井工艺与控压钻井技术相结合，利用环空充氮气强化充气钻井技术钻含硫、裂缝性和衰竭性低压高温油气藏，既保护储层，又避免储层井漏，满足井控要求。现场应用表明，强化充气钻井技术不仅有利于保护储层，且能减少井下复杂与钻井成本，在低压、破碎、易失稳的储层钻井中具有广泛的应用前景，有助于解决低压衰竭储层高效开发面临的技术难题，为国内低压衰竭储层水平井控压钻井技术发展提供借鉴与支持。

2022, 45 (6): 1-6.

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页岩气生产动态井下无线监测系统研制与应用

李枝林, 韩雄, 庞东晓, 许期聪, 岳明, 陈丽萍, 刘欣, 干建华

摘要（167）

PDF （2787KB）（736）

目前页岩气生产过程中井下动态资料的获取途径主要采用生产测井或钢丝下压力计试井等方式，其存在井口装备多、工序复杂、井下数据获取不及时、监测覆盖时间短等不足，为此，开发了一套页岩气井生产动态井下无线监测系统。该系统采用 “井下数据无线采集”+“井口物联网终端”+“基地数据中心”的技术架构，将井下数据无线采集工具随油管一起送到储层中，采集井筒中流体温度、压力、流量及含水率等生产动态数据，并直接通过电磁波发射器上传到地面，地面天线接收后再由井口物联网传输到基地监测中心，实现在基地即可远程实时观察页岩气井的井下生产动态情况，根据生产需要及时调整井口生产制度，以便提升生产井的产能。本系统适用井深 3 500m左右；在设定数据量为4组/d（可调）时，工作时长可达2～3年。系统在威 204H36-6井及威 202H22-7井进行了现场应用，获取的生产动态数据准确、及时。其中，威 204H36-6井根据监控数据开展了控压调产，明显减缓了地层能量衰减速度，提高采收率2~3%；威202H22-7井在邻井的压裂液进入井筒时进行了及时的报警，防止了气井被压裂液淹死情况的发生。页岩气井生产动态井下无线监测系统的开发实现了页岩气井在生产阶段的长期实时监测功能，应用效果良好，具有推广应用的良好前景。

2022, 45 (2): 143-148.

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油气井早期溢流监测技术研究现状及展望

范翔宇, 帅竣天, 李枝林, 周跃云, 马天寿, 赵鹏斐, 吕达

摘要（325）

PDF （1060KB）（2528）

近年来，随着国内外油气勘探目标进一步向深层、海洋等非常规油气藏推进，所钻遇地质环境愈加复杂，在其钻探过程中发生溢流频率也越来越高，井控安全面临巨大挑战。而作为井控安全的第一道屏障，早期溢流监测技术应用与发展对预防井喷具有重要理论及实践意义。为此，文章通过分析当前井控技术面临难点，从井口监测、井下监测两个层面入手，系统地回顾了国内外早期溢流监测技术研究现状，并阐述了各监测方法的优势及局限性，认为“井下流体实验室”与利用大数据及人工智能的风险诊断模型是当前石油勘探与开发重点应用技术，在早期溢流监测工作中具备很好的应用潜力。最后针对深层、海洋和可燃冰等非常规油气建井早期溢流监测所面临的困难，在现有溢流监测技术的基础上，提出了相应对策与发展趋势，以供同行业者参考。

2020, 43 (3): 23-26. DOI:10.3969/J. ISSN.1006-768X.2020.03.08

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泵送式井下测压微球的研制与试验

庞平, 李枝林, 夏文鹤

摘要（222）

PDF （1434KB）（1530）

井下压力计和随钻井下环空压力监测仪（PWD）是目前实现井下压力监测的仅有的两种仪器，但井下压力计仅能起钻后读取数据，延迟较长，无法真实反映当前井下动态，而PWD费用高昂，又无法实现低成本钻井。因此，既要满足降本需求，又要实现钻井中的井下压力测量，提出了一种新的井下压力测量技术，即在接单根时，投入测压微球，循环一周至地面回收，读取测量数据，为后续钻井作业提供参考；同时研制了抗压105MPa、耐温125℃的泵送式井下测压微球。模拟井试验表明：泵送式井下测压微球内部构件设计合理、测量数据完整；测量数据与上位机配套软件对接正常，初步能满足井下压力测量。泵送式井下测压微球的研制成功将对确保钻井井控安全起到重要的意义。

2018, 41 (4): 1-3.

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控压钻井停止循环期间垂直环空连续气侵机理研究

周健, 贾红军, 李晓春, 李皋, 李枝林, 冯少波, 王延民

摘要（319）

PDF （1610KB）（1564）

为了提高控压钻井精度、反馈速度，确保井筒物质平衡及钻井安全性，有必要深入开展停止循环工况下的气液两相瞬态流动规律研究。基于计算流体动力学方法，应用OCe方法对停止循环期间垂直环空连续气侵的机理进行了数值模拟研究，得出了气侵发生后环空流体的运动特性。结果表明，气侵量越大，被顶出的钻井液体积越多、井底压力越小，但当气相的能量不足以将剩余的钻井液携带出井口时，井筒混相流体的流动由瞬态变为拟稳态的零液量流动，与常规气液两相流动一般性规律不同，零液量流动摩阻压降为负值。

2015, 38 (2): 17-19.

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精细控压钻井系统控制策略设计及实践

李枝林，薛秋来，唐国军，孙海芳，韩烈祥，左星，唐术华

摘要（339）

PDF （2480KB）（1716）

控压钻井技术是近年来发展起来的一项新技术，其核心是控压钻井自动控制系统。在国内外控压钻井技术发展基础上，基于智能化、信息化、集成化的钻井技术发展方向，采用分散集中控制思路、四层四级控制策略，研发出一套自主知识产权的精细控压钻井系统，实现了井筒压力闭环精细控制；该控制系统具备快速响应、智能诊断、优化决策等功能，系统集成控制软件运行稳定，界面友好，操作方便。该系统在川渝数十口井现场试验后，在冀东南堡油田进行工业应用，开启了国内自主控压钻井技术与装备工业应用的步伐，取得了显著应用效。

2014, 37 (1): 14-17.

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控压钻井技术在NP23-P2016井的应用

杨玻,左星,韩烈祥,邓志,徐吉,庞平,李枝林,武海峰,彭茂桓

摘要（290）

PDF （1430KB）（1464）

NP23-P2016井是南堡油田2号构造的一口开发水平井，其奥陶系储层潜山裂缝发育，存在多压力系统，常规钻井存在严重井漏、喷漏同存，难以钻达完钻井深等难点。本井应用控压钻井技术，在同一裸眼井段钻遇多个不同压力系数的溢漏显示层，安全钻达完钻井深，大大减少了漏、喷复杂及其不良影响，取得了显著应用效果。

2014, 37 (1): 11-13.

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川庆精细控压钻井技术在ＮＰ２３  Ｐ２００９井的应用研究

孙海芳 , 冯京海 , 朱宽亮 , 白亮清 , 杨玻, 李枝林 , 薛秋来 , 唐国军 , 庞平

摘要（813）

PDF （949KB）（4420）

南堡油田深层潜山蕴含丰富的油气资源，但由于目的层奥陶系裂缝发育、安全密度窗口窄，已钻井因大量漏失而常难以钻达设计地质目标、且井控安全问题突出，严重制约了勘探开发进程。为此，引入了川庆钻探工程公司自主研发的控压钻井技术，并在ＮＰ２３－Ｐ２００９井进行了应用，也是国内控压钻井技术商业应用的第一口井，用６．８５ｄ顺利钻完２６８ｍ水平段达到地质目标，实现了钻井零漏失、零溢流和有效延伸水平段长度的目的，为南堡油田潜山构造开辟了一种钻井新模式。

2012, 35 (3): 1-.

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川庆钻探工程公司精细控压钻井系统研发及应用

孙海芳 , 冯京海 , 肖新宇 , 李祥银 , 杨玻 , 李枝林, 潘登 , 薛秋来 , 唐国军 , 魏强 , 左星

摘要（765）

PDF （577KB）（3771）

控压钻井技术是近年来发展起来的一项新技术，主要应用于窄安全密度窗口、不确定性压力系统地层的安全钻进。在国内外控压钻井技术发展基础上，基于智能化、信息化、集成化的钻井技术发展方向，采用分散集中控制思路，研发出一套自主知识产权的精细控压钻井系统，实现井筒压力闭环精细控制。该系统通过随钻实时监测井底及地面工程及设备参数，并进行分析及决策，实现井底压力的自动精确控制。该系统在南堡油田进行业应用，开创了国内控压钻井技术工业应用的先河，解决了该区块奥陶潜山窄安全密度窗口地层恶性漏失、漏喷共存、难以钻达设计地质目标的难题，取得了显著效果。

2012, 35 (2): 1-4.

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高含硫天然气复杂地面扩散模拟研究

王旭东, 陈平, 郭昭学, 李枝林, 王明华

摘要（608）

PDF （397KB）（1725）

文章通过对高含硫天然气在地面的扩散过程进行软件模拟的方法，预测在钻井过程中出现天然气泄漏时气体在地面的扩散状况，从而指导高含硫天然气勘探开发工程项目的安全性评价，以及在含硫天然气意外泄漏后，制定补救与防护措施。文章研究了AERMOD和CTDMPLUS气体扩散数学模型并进行了优化处理，解决了扩散模型与GIS结合所面临的关键技术问题，在此基础上开发一套和GIS紧密结合的含硫天然气地面扩散模拟软件，并对LJI6H井喷事故实例中高含硫天然气的扩散过程进行了事后模拟，模拟结果与事故实际统计情况一致，这说明文章的理论方法及软件完全能为出现气体泄漏事故处理时，提供安全撤离区域方案。

2010, 33 (6): 113-.

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控压钻井技术研究与应用新进展

黄兵, 石晓兵, 李枝林, 胥志雄, 苗娟

摘要（779）

PDF （289KB）（2432）

控压钻井技术是一种用于精确控制整个井筒环空压力剖面的自适应钻井程序,其目的是确保井底压力环境极限和控制环空水力压力剖面的一致性。控压钻井技术在解决地层压力衰减、窄密度窗口、高温高压等复杂油气藏钻井工程问题方面显示出极大的优越性。文章介绍了国外近5年控压钻井技术发展和应用情况以及国内近两年的现场应用情况（尤其是塔里木油田）。实践证明,控压钻井技术是解决复杂钻井问题的有效手段,为国内复杂地层的钻井工作提供了一种新方法。

2010, 33 (5): 1-4.

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欠平衡完井的储层适应性评价分析

魏强, 肖新宇, 康毅力, 杨玻, 李枝林

摘要（592）

PDF （213KB）（1627）

欠平衡完井技术与传统的常规完井技术相比,可以使流体滤失降低到最小程度,并能最大限度地减少储层损害及改善油气井产能。然而在完井作业过程中,不同的欠平衡完井方式适用于不同类型的储层。为能优选欠平衡完井方式,文章在分析不同类型的欠平衡完井方式的特点基础上,确定了欠平衡完井储层适应性评价方法,并采用数值计算,定量分析了潼南1井的裸眼欠平衡完井方式下的井壁稳定问题和进行了相应的出砂预测。计算结果表明, 潼南1井的完全适合于裸眼欠平衡完井方式,与现场实际完井方式一致,提出的评价方法能为欠平衡完井提供合理的技术支持。

2009, 32 (5): 4-6.

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川西中深定向井下φ177．8生产套管工艺技术研究

李枝林,杜征鸿,王东朝, 樊增军,陈长卫,张亮, 江波

摘要（421）

PDF （194KB）（1576）

目前，中深定向井中φ15．9井眼一般下入φ139．7生产套管完井，但为了后期挖潜作业，中石化西南分公司在川西地区进行了下入φ177．8生产套管完井的现场试验，最初有3口井套管不能下到位，不得不采用φ127套管回接。文中针对未下入到位井的详细情况，对φ215．9井眼下入φ177．8套管未能下到位的原因进行了详细地研究和分析，找出其主要原因，并结合实际情况，提出了合理安放套管扶正器、降低钻井液滤饼摩阻系数、防止虚滤饼缩径、严格控制井眼轨迹、通井钻具组合模拟套管串结构等工艺技术，并在川西地区几口井上进行现场试验均取得了成功，达到了开发设计的目的和要求，这对于川西地区中深定向井后期作业与挖潜工作以及其提高油气产量具有重要意义。现该项技术现正在川西地区推广应用。

2007, 30 (2): 25-27.

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利用地震层速度预测地层可钻性和钻速的新方法

范翔宇,夏宏泉,郑雷清,罗庆,李枝林,张治发, 钱浩东

摘要（597）

PDF （181KB）（1752）

虽然钻井的机械钻速与钻头结构、钻井液性能、钻进参数和钻具组合等因素密切相关，但理论和实践表明，地层因素仍是影响钻速的最主要因素，它不仅直接影响钻速，而且也制约着钻井参数对钻速的影响。针对新探区的特点，可从地震资料中提取包含地震层速度、地质年代、地质构造、地层产状、地层岩性等信息，发掘这些信息与地层可钻性以及机械钻速间的内在联系。在充分利用地震资料的基础上，运用数理统计等办法，模拟和优选出了层速度与地层可钻性以及层速度与机械钻速间的定量计算模型，并最终形成一套基于地震层速度直接预测机械钻速的新方法。通过对HN油田近20口井的机械钻速进行钻前预测，结果发现符合率均达70％以上，这充分证明该方法能较科学地预测新探区的机械速度，能为钻前钻井周期设计以及钻井招投标价格预算等提供有益的帮助。

2007, 30 (1): 4-6.