库车深部复杂砾岩地层PDC钻头优化与应用研究

库车山前克拉苏构造带地质情况复杂,康村组下部—苏维依组地层含大段砾石层,可钻性差,常规PDC钻头不适应该含砾地层。为此,在深入分析了区块含砾地层物性和区块含砾地层PDC钻头失效方式的基础上,有针对性的设计了适合于砾石层的PDC钻头。通过采用耐磨性和抗冲击性较好的φ16mm切削齿,中等布齿密度、肩部和鼻部双排齿设计,冠部形状采用浅锥和中等抛面长度设计,保证钻头具有较好的攻击性和抗冲击性。优化设计出的φ333.4mm PDC钻头在KS和DB区块进行了现场应用,直接钻穿吉迪克组含砾地层,与邻井同层段钻井数据相比,KS区块钻头单只进尺和机械钻速分别提高194.02%和182.25%,DB区块钻头单只进尺和机械钻速分别提高329.5%和216%。试验结果表明,设计的PDC钻头在该区块砾石层中使用效果良好,适合于该地层。     

“孕镶金刚石钻头+高速螺杆”技术在川东北致密地层应用及效果分析

川东北地区自流井珍珠冲段及须家河组地层可钻性差,研磨性强。为提高破岩效率,降低钻井成本,前期进行了多井次的孕镶金刚石钻头+螺杆的应用研究,取得一定的提速破岩效果。YB12-1H井在总结前期使用经验的基础上,选用DIG259S和NR826M两种国产孕镶金刚石钻头以及5LZ216和CLZ216两种型号国产高速螺杆,分别搭配使用进行钻头和螺杆的选型研究。应用结果表明,NR826M钻头搭配CLZ216螺杆具有较高的机械钻速和纯钻时间。该钻具组合在珍珠冲段地层,单趟进尺191.32m,纯钻时间208.75h,平均机械钻速0.92m/h,在须家河组平均机械钻速达到1.01m/h,有效地提高了该区块的纯钻时效,为元坝地区同类地层孕镶金刚石钻头和高速螺杆的选型提供了良好的借鉴经验。     

塔里木山前地区超深井钻井提速技术研究

塔里木山前地区地质条件复杂,钻井速度慢。通过优化井身结构,优选钻头,应用扭力冲击器+PDC钻头提速技术、涡轮+孕镶金刚石钻头复合钻井技术、防斜打快技术、BH-WEI钻井液体系,形成一套钻井提速配套技术。提速技术应用的9口井中,井身质量合格率100%,井斜小于0.5°,平均机械钻速1.5 m/h,较之前提高46%,平均单只进尺提高4.54倍,平均钻井周期206 d,较之前缩短27.8%,复杂时率为1.7%,较之前降低57.5%。结果表明,钻井提速配套技术能够大幅度提高机械钻速,可缩短钻井周期。     

减振技术在博孜区块砾石层钻井的应用

库车山前博孜区块等地质条件极为复杂,存在大段含砾石地层,可钻性差,钻进过程中易憋跳钻、断钻具等复杂情况发生,通过对在砾石层钻具损坏因素分析,进行钻具组合优化、工具安装位置优化等技术研究,现场用于3口井,有效地保护钻井提速工具和钻头,延长了使用寿命,对于该区域砾石层等复杂地层钻井提速具有较好的借鉴意义。     

JX2超深井优快钻井技术

JX2井地层倾角大,地质情况复杂,易发生井漏、卡钻、井壁失稳等井底复杂情况,井斜控制难度大,机械钻速低,钻井成本增加。针对上述难点,上部地层采用空气钻井,孕镶金刚石+涡轮复合钻井技术,下部燧石团块灰岩硬地层采用贝克休斯MX-DS50DX钻头,在保证井身质量的基础上大幅提升了钻进速度,节约了钻进成本,形成了一套适合川东北地区超深井优快钻进工艺。     

金龙油田防斜打快研究与应用

克拉玛依油田金龙油田金龙2井区位于准噶尔盆地西部隆起中拐凸起东斜坡带,该区块地层剖面岩性为非均质发育,砾石夹层多,砂砾岩地层厚,可钻性差,地层倾角大,使用常规的钟摆钻具和满眼钻具,虽能起到很好的防斜作用,但降低了钻井速度。主要介绍使用“PDC钻头+无扶螺杆(1°)+扶正器”+MWD复合钻井技术,大大提高了机械钻速和井身质量。     

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%。     

导向涡轮轨迹控制技术及影响因素

水平井钻井已成为新疆玛湖区域提高采收率的常态,旋转导向钻井系统造斜段专打、水平段使用大功率螺杆配合高效PDC钻头钻进相关技术应用业已成熟。然而,伴随着深层二叠系风城组勘探进展和取得的重要突破,首次应用旋转导向钻井系统钻水平井遇到了新难题,主要表现在钻头选型难度大,导致钻井施工效率低。针对高抗压强度、研磨性较强的致密白云质储层水平井钻井难题,提出并组织实施高速导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井,结合MY1H水平井现场钻井实际,分析了导向涡轮钻具关键结构参数、钻进参数对轨迹控制的影响规律。计算结果表明,导向涡轮扶正器间距、近钻头以及钻具扶正器的直径、涡轮弯角度数、钻头各向异性指数、钻压等参数对复合钻进稳斜效果影响较大。根据计算结果和轨迹控制现场表现,适时调整了涡轮钻具结构参数以及钻具扶正器尺寸。MY1H导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井取得了较好效果,机械钻速以及趟钻进尺大幅度提高,施工效率明显提升,对该区域及相似地质条件水平井钻井具有重要的借鉴意义。     

液力推力器在吐哈鄯勒区块的应用

吐哈盆地鄯勒区块为山前构造带,地层含大段砾石层和巨厚煤层,极易出现井斜,通过对鄯勒区块钻井复杂的分析研究,针对液力推力器能抗弯防斜,有效提高钻柱与钻头的使用寿命,进一步优化液力推力器在鄯勒区块应用的钻井参数,从而提高钻井速度,满足安全优快钻井的需要.通过在鄯勒区块进行的液力推力器的试验和推广应用,钻速平均提高4.25%,最大井斜为3.48°/3195m,取得了良好的效果.     

液力推力器在玉门青西油田的试验应用

玉门青西油田窿8井以南区域,存在山前高陡构造,地层倾角大,地层易斜,防斜打快问题突出,上部牛胳套及胳塘沟组地层,深度在1500～2700m,采用常规的钟摆钻具吊打防斜,平均机械钻速只有2.5m/h左右,而采用Power v垂直钻井系统成本太高,使得该区块钻井速度一直得不到突破.通过在Q2-56、Q2-59等井试验不同尺寸的液力推力器,机械钻速平均提高12%以上,同时很好控制了井身质量,为玉门青西上部地层的防斜打快指明了方向.     

麦盖提区块钻井关键技术研究及应用

塔里木盆地麦盖提地区异常地应力发育、古近系盐膏层易蠕变挤毁套管、二叠系火山岩钻井速度慢、古生界地层岩性复杂钻头选型难、三开井眼井壁稳定性差、奥陶系裂缝性地层涌漏风险高,为此开展了断裂带异常地应力分布规律、井身结构优化、高效破岩工具研制、刀翼式孕镶钻头研发、井壁稳定高效钻井液、欠平衡钻井等关键技术研究,提出了非常规井身结构优化设计系列,研制了高效破岩工具和刀翼式孕镶金刚石钻头,研发了高效抑制性防塌钻井液体系。在此基础上形成了钻井提速配套技术系列,完钻井平均机械钻速提高17.89%,钻井周期缩短34.55%。     

巨厚砾石层空气连续循环钻井技术实践与认识

博孜区块巨厚砾石层常规钻井机械钻速低、钻井周期长,分析近年来砾石层提速工艺技术,发现空气连续循环钻井技术是巨厚砾石层提速的一项关键技术。总结目前博孜区块空气连续循环钻井应用实践情况,发现井斜控制与沉砂清理仍然是巨厚砾石层空气连续循环钻井的难点与重点。分析认为影响砾石层井斜控制的主要因素为地层倾角,建议适当放宽井斜控制范围以提升机械钻速;影响沉砂厚度的主要因素为地层成岩性,建议在起下钻、测斜过程中,通过适当延长循环碰撞时间以及改变排量大小,控制沉砂厚度。     

孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头的应用研究

采用普通硬质合金钻头、PDC钻头或普通孕镶金刚石钻头钻进卵砾石层,钻头磨损特别快,使用寿命短,时效低,钻探成本高.本文介绍的孕镶金刚石-针状合金复合式取心钻头综合了普通孕镶金刚石钻头与自磨式硬质合金钻头的特点,胎体具有较高的耐磨性和抗冲击韧性.钻头胎体中孕镶的针状合金除了增韧外,还起硬支点的作用.该钻头与普通硬质合金钻头、PDC钻头、普通孕镶金刚石钻头相比,具有较好的钻进性能,使用寿命长,在卵砾石层钻进能保持较高的机械钻速和回次进尺长度.     

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。     

古深3井非目的层井段气体钻井设计与实践

古深3井是部署在松辽盆地西部断陷区古龙断陷敖南凹陷的一口风险预探井,目的层为营城组,在3180～4460 m非目的层井段实施气体钻井,层位为泉一段～登一段,总进尺1208.72 m。通过地层出水预测,结合气体钻井的特点,对井身结构设计、钻具组合设计、钻头及参数优选以及注气排量设计等进行了优化设计,同时优化钻井工艺,采用气液转换,机械钻速达6.36 m/h,比邻井古深1井同层位常规钻井平均机械钻速1.40 m/h提高了4.54倍,缩短了钻进周期43.56天,提速效果明显。同时创造了气体钻井单只钻头进尺674.87 m和单只钻头使用时间101.88 h的新纪录。     

老君1井空气钻井技术

老君1井是中石化第一口空气钻井，设计井深6494m。因为川东大巴山区地层可钻性差、钻井周期长，为尽快探明该地区老君山构造的气藏储量，及时布置生产井。该井在二开非目的层段使用空气钻井技术，从而大大提高了钻井机械钻速，21d进尺2491．70m，机械钻速达到11．37m／h，是该地区泥浆钻的10倍以上。     

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明:同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。     

龙深1井防斜打快钻井技术

中石化重点井--龙深一井二开钻遇地层属山前构造逆推覆体地层,地质构造十分复杂,地层倾角高达25°～35°,钻进时采用常规的防斜(塔式,钟摆)钻具组合不能有效控制井斜,为保证井身质量,只能采取轻压吊打的方式钻进,钻进中施加钻压仅为40kN,使得机械钻速非常缓慢,钻井周期过长(φ)444.5mm井眼1180m的钻井周期长达99d),钻井成本居高不下,为解决大钻压井斜与轻压吊打钻速慢的矛盾,中石化在本井试验应用预弯曲动力钻具及贝克休斯公司VertiTRak垂直钻井系统,收到了良好的效果.     

准噶尔盆地石炭系地层防斜打快技术

准噶尔盆地深部石炭系地层勘探潜力巨大.前期钻探实践表明,石炭系地层地质条件极其复杂、岩石可钻性差、井斜问题突出等因素严重影响了钻井速度、增加了井下风险,为了加快石炭系地层的勘探开发进程,开展了防斜打快技术研究.首先分析了石炭系地层防斜打快技术难点及井斜原因,通过开展气体钻井、“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井以及自动垂直钻井等提速技术的优势及适应性分析,指出它们是目前解决石炭系地层防斜打快问题的3种有效钻井技术;通过利用“井斜趋势角”指标对塔式钻具、单稳定器和双稳定器钟摆钻具等3种常用防斜钻具组合的降斜能力对比分析,3种防斜钻具的降斜能力均随钻压增大而显著降低,并且当钻压较大时,单稳定器钟摆钻具的防斜能力较强,当钻压较小时以双稳定器钟摆钻具的降斜能力为最佳,对于今后石炭系地层的防斜打快施工具有一定指导意义.     

新型大直径孕镶金刚石全面钻头助力塔里木油田勘探开发提速提效

正不久前,由中国地质调查局北京探矿工程研究所研发的新型大直径孕镶金刚石全面钻头,在新疆塔里木油田博孜1区块102-4井砾岩层的全面钻进中取得重要突破,单只钻头进尺达到300m,有力支撑该区块油气勘探提速提效。博孜区块油气井设计井深均超6000m,上部为巨厚砾石层,厚度超2000 m,可钻性差,机械钻速低。针对地层特点,探矿工程所技术人员从胎体配方、刀翼结构、流道布置及耐高温钻头制造工艺等方面开展攻关,创新研发出新型大直径孕镶金刚石全面钻头,并在博孜102-4井匹配高速涡轮成功进行