液力冲击提速工具在东海油气田的应用

东海油气田是我国海上当前勘探开发的主要区域之一,该油田主要储层埋藏较深,钻井过程揭开多套地层,深部地层岩石抗压强度达到了100 MPa以上,可钻性差、地层温度较高。钻井过程中面临井壁失稳、机械钻速低、轨迹难以控制等诸多问题。针对上述问题,通过对国内外相关提速技术的调研,优选液力冲击工具开展东海深部地层的钻井提速研究与实践。该工具结构简单、可靠性较高,通过加放位置分析、操作参数优选,使现有钻井设备与工艺参数基本不改变,而创新性地提出了旋转导向与液力冲击工具配合,最终在X4H井的应用中机械钻速提高30%~200%,效果显著。     

旋冲钻井技术在十屋30井的应用

长岭断陷深层地层岩石可钻性级值高,机械钻速低,钻井周期长,严重影响油气勘探速度,提高深部地层钻井速度已成为该地区亟待解决的问题。分析了旋冲钻井高效破岩原理,介绍了十屋30井开展旋冲钻井提速情况,为今后开展相关的研究及提速实验提供了借鉴。     

液动旋冲工具在大庆油田徐深6区块的应用

为有效提高庆深气田勘探开发效率,降低钻井成本,在大庆油田徐深6区块进行了3口井液动旋冲工具提速试验。经试验验证,液动旋冲工具产生的高频冲击能够有效地消除"粘滑现象",保护钻头,提高破岩效率;同时,产生的高压水力脉冲,能够有效地提高岩屑运移效率,减少岩屑重复切削,进一步提高了机械钻速。通过优化提速方案、优选钻井参数等技术手段,机械钻速及单只钻头进尺得到了大幅提高,降投资控成本效果显著,获得了良好的经济效益和社会效益,为深层天然气井高效钻井探索了一条新路。     

旋转冲击钻井工具在塔河油田12区块应用效果分析

简述了旋转冲击钻井工具的特点以及使用原理,其较以往其它提速工具不同之处是结合了机械冲击和水力脉冲破岩两方面的破岩能力。重点分析了该工具在塔河油田12区块使用后的提速提效对比情况以及不同地层的提速情况。目前该工具已经在塔河油田12区块多口井进行了使用,都取得了明显的效果,最低提速为25%,最高提速近45%。分析认为,该工具对于12区块哈拉哈塘组地层而言,提速效果不很理想;对于使用常规"PDC+螺杆"钻具组合可钻性较差,机械钻速不高的井段和地层钻速提高明显,原来钻速较低的井段,钻速提高越快,比如卡拉沙依组和东河塘组地层钻速提高明显很多,最高达到60%以上,一般也在30%以上;同时使用该提速工具后,钻时变得逐步均匀,每米钻时驱于平均,钻头的破岩能力均向化。     

液力冲击工具在新疆玛湖地区提速应用

玛湖是新疆油田增储上产的重点地区,纵向上的几套砂砾岩地层制约了钻井提速。针对该地区的地层特点,制定了液力冲击器提速技术措施。液力冲击器能够以一定的频率给钻头施加冲击力、把连续的射流变为脉冲流,有利于提高钻头破岩效率。在艾湖12井三开井段进行了试验,进尺750m,同比邻井进尺提高65.2%、机械钻速提高39%,见到了明显的提速成效,为玛湖难钻地层的提速提供了有效的技术方式。     

砂岩、泥岩地层旋冲工具提速效果分析

为解决深部地层机械钻速低、单趟进尺少的技术难题,基于共振理论研制了一种旋冲工具,通过在钻头周向附加高频振动冲击力,提高深层破岩效率。现场应用200多口井,提速效果明显,但在应用过程中出现泥岩软地层破岩效率不及砂岩硬地层的问题。针对上述问题,进行了旋冲工具参数检测和砂岩、泥岩破岩试验,结果表明工具在砂岩、泥岩地层提速方面均有较好的效果,但砂岩固有频率更接近目前工具的振动冲击频率,能量利用率高破岩效果更好,而泥岩在频率1000次/min时破岩效果最佳。     

深部难钻地层提速工具现状及发展趋势

通过对深部难钻地层的地质特点及钻井提速难点的分析,研制出适合该层位的冲击辅助破岩工具,并进行了大量的现场应用,同时对未来钻井提速工具,如复合冲击钻井工具等新工具新技术进行探索性研究。     

PDC钻头谐振破岩模拟及室内试验研究

近年来油田开发的重点已经由浅层逐渐向深层、超深层转移,随着钻井深度的增加,钻井难度也逐渐变大。为了解决钻深井时机械钻速慢、钻头失效快等问题,对谐振破岩技术展开了研究,建立了PDC单齿切削的离散元模型,为PDC齿分别添加不同频率的简谐振动,模拟钻头在不同频率的简谐振动下的破岩效果,结合简谐振动下PDC钻头室内破岩试验,试验结果验证了模型模拟结果的准确性,将离散元模拟和室内试验结合,验证了谐振破岩的可行性,为深部地层的钻井提速工具设计提供了新的理论支持。     

提速工具大庆深部难钻地层中的应用研究

大庆油田天然气资源含量丰富,主要位于砂砾岩、流纹岩等发育的营城组和沙河子组,这些层位软硬地层交错、研磨性极强、地温梯度高,常规钻进工具存在机械钻速低、钻井周期长、钻井成本居高不下的技术难题。因此,大庆油田通过开展科研攻关,提高自主研发能力,相继开发出复合冲击、液动旋冲、旋转导向、涡轮钻具等一系列深井提速工具和配套工艺,并经过多年的不断优化和完善,最终形成了适合于大庆深部难钻地层的钻井提速工具及配套工艺。现场成功应用表明,这些提速工具及配套工艺使深部地层机械钻速明显提高,同比提高20%以上,钻井周期也较以往缩短20d以上,钻井成本节约16%以上,为大庆深部难钻地层天然气资源的高效开发提供了技术保障。     

东海深部致密储层主要钻井技术及其应用

随着东海对深部致密储层油气资源的勘探开发,深井、超深井钻井面临的地层埋藏深、压力体系复杂、地层可钻性差、裸眼段长、井斜大等难题,需要研究可行的技术方案加以解决。为此,2012年以来,在东海实施的深井、超深井中,通过应用深井井身结构优化、高效抗摩减阻剂、动力导向和复合冲击提速技术、井口回注固井技术和随钻声波固井质量评价技术,实现了安全、快速的钻井效果。上述技术的应用对致密地层钻进、提高钻井速度、缩短钻井周期、降低作业成本、获得更好的经济效益,具有重要的保障作用。     

多功能振荡旋冲螺杆钻具研制与应用

随着油气资源勘探开发力度不断加大,深井、大位移井、水平井不断增多,钻井提速提效的需求更加迫切,尤其中深部地层机械钻速低的问题越来越凸显。因此,为了解决中深部硬地层破岩效率低、定向效率低的难题,自主创新研制了多功能振荡旋冲螺杆钻具,集转速扭矩、冲击振动、脉冲射流三种功能于一体,配套开发了测试平台和多通道数据采集系统,形成了Φ127~Φ244mm四种规格的系列化工具。现场48口井试验表明,多功能振荡旋冲螺杆钻具性能可靠、耐高温、使用寿命长,具有缓解近钻头托压、提高近钻头破岩效率的功能,平均机械钻速提高35.6%。建议在中深部地层中替代螺杆钻具推广应用。     

TorkBuster扭力钻井技术在青西白垩系现场应用

TorkBuster是一种以冲击破碎为主,工具巧妙地将泥浆流体能量转换成扭向的、高频的、均匀稳定的机械冲击能量并直接传递给PDC钻头,使钻头和井底始终保持连续性,消除了井下钻头运动时可能出现的一种或多种振动的现象,使整个钻柱的扭矩保持稳定和平衡。工具每分钟提供750～1500次高频稳定力,对地层进行旋转剪切,提高机械钻速。通过在玉门油田白垩系硬地层应用Tork-Buster扭力钻井技术,解决了青西地区白垩系地层机械钻速低、周期长的难题,为硬地层钻井提速,拓展了新的思路和方法。     

图深1井涡轮钻井技术应用分析

长岭断陷泉头组以下深层地层岩石可钻性级值不断增高,机械钻速低,钻井周期长,提高深层钻井速度成为该地区钻井关键的问题。涡轮钻井由于具有高转速、高扭矩特点,能够提高破岩效率,但其特点又决定了其应用具有一定局限性,通过对图深1井涡轮钻井提速分析表明,涡轮钻井在长岭断陷登娄库组地层具有良好的提速效果,在营城组凝灰岩地层达不到提速的目的。     

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。     

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。     

钻井提速用振动冲击工具研究进展

振动冲击工具作为钻井提速的有效手段之一,正在得到行业内的广泛认同和重视。本文通过详细列举轴向振动冲击器、扭转冲击器和复合冲击器等工具的最新研究进展,明确了振动冲击工具通过合理利用钻井液水力能量并将其转化为冲击破岩能量,可以有效地提高破岩效率、改善钻头破岩环境、降低破岩阻力。并就现场应用情况来看,能够明显地提高钻井过程中的机械钻速,缩短钻井周期。     

PDC钻头复合冲击破岩机理研究及应用探讨

随着钻井提速,PDC钻头结合扭力冲击器的复合钻井技术应用越来越普遍。为了进一步提高PDC钻头复合钻井技术在现场的应用效果,系统分析了钻头的结构及工作原理,对PDC钻头具有的硬度高、耐磨性好、强度高、自锐性好、稳定性差、抗冲击性差的特性进行了分析。通过对复合冲击破岩机理研究表明,在复合钻井条件下,PDC钻头切削齿与地层岩石呈严重不均匀接触状态,承压面积减小,切削齿对地层岩石的吃入深度增加,加之切削轨迹呈交叉状态,显著提升了钻头破岩效率。通过在钻井现场的应用及与牙轮钻头钻井情况对比,结果表明,PDC钻头复合钻井技术能够显著提高机械钻速、缩短钻井周期,具有较好的经济效益和广阔的应用前景。     

哈萨克斯坦科扎萨伊油田优快钻井技术

哈萨克斯坦科扎萨伊油田钻井地质环境复杂,储层位于盐下,钻遇的地层层系多,地层性质差异大,具多套压力系统。钻井过程中发生地层漏失、坍塌、掉块及盐膏层蠕变等复杂情况,严重影响了钻井时效和钻井安全。针对这些技术难题,开展了油田井身结构、井身质量、提速潜力、高效钻头等分析与优化,提出了预弯曲钻具高倾角地层井斜控制技术、混合钻头减震提速技术,以及PDC-孕镶块复合钻头高研磨性地层提速技术。现场应用取得了较好的效果,平均机械钻速提高50%以上,钻井周期缩短28%。     

空气冲击钻在大口径采动井施工技术研究

针对煤层气地面大口径采动井施工中遇含水、局部塌孔地层发生井壁失稳、井内岩屑返排不净及接钻杆时井底岩粉倒灌堵塞钻头的问题。开展并形成了以改进钻具组合为核心,改变加接钻杆方式等工艺的配合。结合现场实践,成功解决了钻遇强富含水层钻头堵塞、岩屑上返的难题,在提速方面取得了良好的效果,钻井周期明显缩短,经济效益明显提高。     

高陡含砾地层大扭矩螺杆+高效PDC钻头钻井提速分析

随着国内油气勘探开发增储上产力度的加大,钻井提速难题异常凸显,已成为油田降本增效的关键屏障。针对库车山前中深部盐上高陡含砾地层,压实程度高、灰质胶结、可钻性差等地质特点,使用常规PDC钻头+垂直钻井系统,不能够应对砾石层横向非均质性强,导致钻头抗冲击性不足产生低幅高频冲击疲劳损伤,钻头切削齿吃入不均造成钻头涡动加剧钻头冲击破坏等提速难题,从而大大缩短钻头寿命。引入大扭矩螺杆+高效PDC钻头提速工具配合垂直钻井系统,可有效发挥高效钻头耐磨性、抗冲击等特点,大扭矩螺杆的转速进一步提高了钻头的切削效率,在复合钻进过程中,不仅可防斜,而且可大大地提高机械钻速、缩短作业周期。