QC/ZS 106-54小井眼取心工具的研制与应用

塔河油田X井主力开发层在奥陶系鹰山组,储层垂深7 000 m左右,地层岩性破碎。受地层岩性、地层倾角等因素影响,现有取心工具在该地层的取心收获率普遍不高。为解决这一问题,获取更完整、可靠的地质资料,通过对现有取心工具相关尺寸的优化和特殊的流道改进,研制了新型的超深井小井眼取心工具。现场实验结果表明,新型超深井小井眼取心工具的应用效果明显,显著提高了该区块的取心收获率,对该区块邻井的取心设计具有重要的现实指导意义。     

双心钻头在塔里木地区的应用

塔里木盆地地质情况复杂、井深，有许多钻井技术难题。下第三系的复合盐岩层分布广、埋藏深，用双心钻头钻进可有效地推迟或消除地层塑性蠕变而造成的卡钻；取心井段用双心钻头扩眼，可提高再取心时的岩心收获率；加深井钻进，用双心钻头可增大环空间隙，提高固井质量。“九五”期间塔里木深井、起深井增多，双心钻头在深井、超深井复杂井段和小井眼扩眼段有广阔的推广前景。     

双心钻头在塔里木地区的应用

塔里木盆地地质情况复杂、井深,有许多钻井技术难题。下第三系的复合盐岩层分布广、埋藏深,用双心钻头钻进可有效地推迟或消除地层塑性蠕变而造成的卡钻;取心井段用双心钻头扩眼,可提高再取心时的岩心收获率;加深井钻进,用双心钻头可增大环空间隙,提高固井质量。"九五"期间塔里木深井、起深井增多,双心钻头在深井、超深井复杂井段和小井眼扩眼段有广阔的推广前景。     

我国西部地区超深井钻井取心技术

超深井取心收获率的高低受地层岩性、取心工具及工艺技术措施等因素影响很大。针对我国西部地区超深井段钻井取心地层可钻性差,研磨性强,井温高,循环压力高,井底沉砂造成堵心,井深复杂情况多且判断困难、地层裂缝发育、取心工具失稳等方面的难点,根据超深井取心的实践,总结了在该区超深井取心作业中涉及取心前准备、下钻、树心及取心钻进、割心、起钻等各个环节的技术措施,介绍了塔深1、元坝3、于奇6等3口井在超深井段取心工具选择、取心措施制订、取心层位岩性确定、钻具组合优选、钻井参数优化、提高岩心收获率等方面所取得的经验;进而提出旨在提高我国西部地区超深井段取心收获率的建议：①优选取心工具和取心钻头;②制订具有针对性的技术措施;③选用动力工具进行取心等。     

川式深井小井眼钻井取心工具技术特点与应用

随着钻井技术的发展和需要,深井小井眼钻井技术已成为处理地质情况的一项重要的技术手段。深井小井眼钻井取心技术作为其配套技术,已相继在国内油田应用,为勘探开发提供了可靠的岩心资料。文中通过介绍川式深井小井眼钻井取心工具技术特点及现场应用情况,进一步证实了该项工具技术完全能满足深井小井眼钻探的需要。     

TDR1-127减速涡轮钻具在塔河油田超深井的试验研究

为提高塔河油田超深井小井眼钻进速度,缩短钻井周期,设计并试制了一种具有金属密封的TDR1-127减速涡轮钻具,并在TH12509小井眼井中进行了试验,试验井段的钻速与同井相邻地层转盘钻井方式的钻速相比提高了80%以上,与邻井转盘钻井方式钻进相同地层的钻速相比提高了55%以上。理论与试验结果表明,TDR1-127减速涡轮钻具结构设计合理,工作寿命长,能够满足塔河油田超深井小井眼复合钻井需要,可进一步推广应用。     

元坝地区超深井钻井取心难点及对策

近年来,随着深层油气勘探开发力度的加大,超深井钻井越来越多。担负为地质分析提供第一手资料的超深井段钻井取心工作就显得尤为重要。取心收获率的高低受地层岩性、取心工具及工艺措施影响很大。文章针对元坝地区超深井段钻井工作存在的难点,根据超深井钻井取心的实践,总结了在该区超深井钻井取心作业中的技术措施。文中还介绍了元坝２２５Ｈ、元坝２７２Ｈ两口井在超深井段取心工具选择、取心措施制定、取心层位岩性确定、钻具组合优选、钻进参数优化、提高岩心收获率等方面取得的经验,以便更好的指导该地区后续超深井取心工作。     

GQX121型小井眼取心工具研制

:随着油气钻井往超深井小井眼方向发展,取心目的层的工况也变得愈趋复杂,常规取心工具无法满足复杂地层条件下的深井取心要求。以现有常规121型取心工具为基础,研制出具有高强度的GQX121型小井眼取心工具。介绍了该工具的结构和工作原理。通过数值模拟分析,校核外筒强度,进行心轴流场特性分析,校核连接螺纹强度。现场应用表明,筒体强度符合规范要求。心轴的分流孔设计为斜孔,使得钻井液在流经分流孔过程中的流速能够平稳过度,避免对流道造成冲蚀。与现有常规取心工具的连接螺纹相比,GQX121型小井眼取心工具的特殊锥螺纹具有更高的强度。     

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深井小井眼定向取心技术是国内独自开辟的一项新技术，它能从定向取心上直接观察深部地层特性和构造形态，还可解释出深部地层裂缝和岩层的产状要素（倾角，倾向），为研究深部地层裂缝性油气藏的分布规律，探明储量提供可靠的原始依据，并以此优选布井方案，提高深井勘探成功率。文章通过介绍深井小井眼定向取心技术原理及小尺寸深井定向取心工具结构特点，对川东大天池９口井眼为φ１５２．４ｍｍ深井应用情况和效果进行了总结分析     

深井小井眼定向取心技术的应用及效果

深井小井眼定向取心技术是国内独自开辟的一项新技术，它能从定向取心上直接观察深部地层特征和构造形态，还可解释出深部地层裂缝和岩层的产状要素（倾角、倾向），为研究深部地层裂缝性油气藏的分布规律，探明储量提供可靠的原始依据，并以此优选布井方案，提高深井勘探成功率。文章通过介绍深井小井眼定向取心技术原理及小尺寸深井定向取心工具结构特点，对川东大天池９口井眼为φ１５２．４ｍｍ深井应用情况和效果进行了总结分析，进一步阐明该技术是直接获得地质资料的一种经济、实用、快速、有效的方法。     

塔里木油田超深井超小井眼定向钻井技术研究与应用

针对塔里木油田超深井超小井眼钻井机械钻速低、圧耗大、卡钻风险大以及钻具和井下仪器的局限性大等问题,根据YueM6C1井超小井眼钻井先导试验的工程技术和地质要求,重点对螺杆钻具、无磁钻铤和钻头的优选,以及钻具组合、水力参数和MWD的优化等关键技术进行了分析研究,形成了Φ104.8mm超深井超小井眼定向钻井技术。YueM6C1井一趟钻完成7340.00～7409.00m超小井眼井段钻进,精准钻穿目的层至设计井深,平均机械钻速达到3.5m/h,是同规格常规钻具的2.5倍,提速明显。该技术较好地解决了塔里木油田超小井眼钻井技术难题,可为同类井的钻井工艺改进提供技术参考。     

深井灰岩破碎地层取心技术及应用

深井灰岩破碎地层取心效果受地层岩性、地层倾角以及构造地应力对地层的挤压作用等因素影响较大，采用常规取心工具收获率低（邻井当深3井取心收获率仅有23％）。通过改造常规取心工具，加大内筒和钻头工作的稳定性，减小钻头内台阶与井筒底端删隙，完善取心工艺，制定合理的操作规程以及强化现场管理，使建阳1井取心平均收获率达98．17％，总取心进尺100多水，解决了该地区深井海相灰岩破碎地层取心收获率低的难题，为本区取心作业积累了经验。     

膨胀管封隔复杂地层钻完井技术在侧钻井的应用

塔河油田为避开老井水体,老井侧钻上提造斜点钻遇上覆石炭系巴楚组或奥陶系桑塔木组泥岩井段,泥岩垮塌掉快堵塞采油井筒。为此,通过深井侧钻技术难点分析、扩孔工具优选、膨胀管关键技术分析及深井φ130.0 mm小井眼定向钻井技术配套,形成了一套适用于塔河油田深井侧钻井的随钻扩孔、膨胀管封隔复杂地层及后续小井眼定向钻井的非常规钻完井方案。同时布置了THA井进行试验,试验井创造了国内单次作业最长428 m和施工最深5 508 m 2项记录。现场应用结果表明,膨胀管封隔复杂地层钻完井技术解决了塔河油田φ177.8 mm套管开窗侧钻泥岩垮塌带来的技术难题,确保了钻井、完井和采油等作业井眼稳定;配套的深井φ130.0 mm小井眼定向钻井所需的钻杆、动力钻具和MWD,可以确保泥岩封隔井二开小井眼顺利钻至完钻井深。     

深井碳酸盐岩小井眼扩眼技术

川东地区钻探目的层主要以石炭系、下三叠统飞仙关组地层为主，完钻井深大多在4 000 m以上，大部分井采用Φ152.4 mm或Φ149.2 mm钻头钻完目的层、下Φ127 mm尾管完井，尾管最深为6 530 m。深井碳酸盐岩地层平均井眼扩大率为2.72%，实际井径为153～157 mm，取心井段井径更小，套管本体环空间隙值一般小于15 mm、接箍环空间隙值小于8 mm，难以保证固井质量。为此，开展了深井小井眼硬地层水力式扩眼工具的研制。该扩眼工具刀翼结构与布齿技术的应用与完善，提高了深井小井眼碳酸盐岩地层的井眼扩大率，对提高小井眼固井质量提供了保障。     

玉门油田青西地区深井取心技术

随着玉门油田青西地区勘探开发的深入,钻探深度不断增加,相继出现了多口井深超过5000 m的井,这就需要研究相应的深井取心技术。结合近几年青西地区深井取心技术的现场应用情况,主要从取心钻头和取心工具的选型、取心参数的匹配、钻具结构的优选、取心过程复杂和事故的预防以及如何提高取心收获率5个方面进行了研究。现场应用表明,应用该技术可提高取心收获率,减少取心过程的复杂和事故,3年来该区块5000 m以上井段取心过程复杂、事故损失为0,除去套管摩阻和地层破碎等特殊原因影响,平均取心收获率达到98.44%。     

深层超深层取心技术进展与未来解决方案

发展深层超深层取心技术是积极践行习近平总书记“向地球深部进军”号令的具体行动,是探索深层油气资源的重要手段。取心收获率、密闭率、保压成功率等重要指标是评价取心作业是否成功的关键,上述指标受地层岩性、取心工具材料、结构设计、取心工艺以及现场作业等因素的影响非常大。文章针对深层超深层取心面临的井筒温度高、循环压力大、地层岩性破碎易堵心、岩心定位区分难度大等挑战,总结分析了近年来国内深层超深层取心技术取得的成绩和出现的典型问题,对比国外同类型取心工具的结构及成功应用案例,进而提出未来我国深井超深井取心技术的发展建议,并研究适用于深层超深层的系列取心工具和配套取心工艺技术,为“取全、取准”深层超深层地质资料,推动我国深层超深层油气资源勘探开发提供技术支撑。     

超深井取心技术在塔深1井的应用

塔深1井目前是亚洲最深井。由于该井超深（设计井深8000m）,钻具柔性强,需要考虑的安全因数多,而且取心井段在该井侧钻后斜裸眼中,斜裸眼段长,岩性为白云岩为主,裂缝发育,岩性很破碎,取心施工难度非常大。通过取心工具和钻头的优选、参数优化以及技术措施的强化,该井取心进尺18．70m,平均取心收获率78．8％,取心深度达到8408m,刷新了四川石油管理局钻采工艺技术研究院在关基井（井深7151．40m,收获率61.3％）保持29年的全国最深井取心记录,创造了国内目前最深井取心记录,也为中国超深井破碎地层取心积累了更多的经验。     

深井侧钻井复杂泥岩封隔技术研究与应用

针对塔河油田奥陶系侧钻井桑塔木和巴楚组泥岩坍塌问题,提出了扩孔后下入139.7mm膨胀套管封隔复杂泥岩地层,然后持续钻进两开次的技术方案。优选了5in×5in×4in CSDR5211S-B2双心扩孔钻头和475K4570型螺杆进行定向随钻扩孔,并对膨胀套管、小井眼钻井等关键技术进行配套。该技术在塔河油田成功应用3口井,应用结果表明,采用定向随钻扩孔工艺平均井眼扩大率为0.50%~14.77%,解决了塔河油田侧钻井存在的扩孔技术难题;此外,膨胀套管作业长达428 m,施工深达5 508 m,固井优良率达84.9%。深井侧钻井复杂泥岩封隔技术为钻井过程中封隔复杂地层提供了新的技术手段。     

塔河油田碳酸盐岩侧钻小井眼钻完井技术

塔河油田碳酸盐岩储层缝洞发育、非均质性强,受老井井身结构限制,?177.80与?193.70 mm套管开窗后侧钻井眼尺寸小,小尾管固井难度大,二开钻具难以配套。为此,油田进行了深井侧钻小井眼二开次钻完井技术研究,优化钻完井方案,包括?177.80 mm套管开窗侧钻钻完井和?193.70 mm套管开窗侧钻钻完井方案,同时配套小尾管窄间隙固井工艺和小井眼定向钻井技术,研发了封隔地层的牵制式尾管悬挂器和非标套管,确保重叠段的密封性和套管段封隔水层的可靠性。现场应用结果表明:该技术固井整体优良率达85%,经济效益可观,?177.80 mm套管开窗侧钻约为3级结构新井成本的55%~69%,?193.70 mm套管开窗侧钻约为新井成本的61%~68%,推广应用前景广阔。深井侧钻小井眼二开次钻完井技术可为塔河油田碳酸盐岩储层的多次开发提供技术支撑。     

塔河油田小井眼水平井钻井技术

针对塔河油田地质特征和小井眼水平井钻井的主要技术难点，分析和阐述了塔河油田奥陶系小井眼水平井钻井井身结构、井身剖面和钻柱设计的基本思路和原则，针对小井眼水平井钻井中突出的降低摩阻、井眼稳定、携岩、轨迹控制、小井眼钻井等技术问题提出了解决技术措施，现场施工表明这些技术措施是可行的。