旋流自进式钻孔技术在瓦斯抽放中的应用研究

介绍了超短半径径向水平钻井系统的组成、旋流自进式钻头的结构及工作原理;分析了旋流自进式钻孔技术的破岩机理、钻进过程、钻进力、成孔直径和钻进深度。旋流自进式钻头应用于径向水平钻井技术,可以同一垂直孔中在不同煤层内完成多个水平钻孔,大幅度提高了瓦斯的抽放效率。     

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。     

粒子冲击钻头的研制与现场试验

粒子冲击钻井依靠金属粒子高速冲击井底破岩,粒子冲击钻头是实现该技术快速破岩钻进的关键工具。为了使粒子冲击钻头获得良好的破岩提速效果,优化了钻头的水力结构参数(喷嘴流道、径向距离和角度等)和机械结构参数(加工方式、布齿方式、排屑槽结构和内腔结构等),对钻头的整体结构进行设计,并采用计算流体力学方法进行了验证,最后开展了现场试验。钻头喷嘴选用流线形流道结构,钻头采用胎体式加工,逆螺旋结构的刀翼,刀翼式布齿方法和扁圆柱台阶内腔结构。现场试验表明,该粒子冲击钻头工作稳定,能够提高机械钻速92%左右,具有明显的提速效果。     

反井钻井工艺及其关键技术研究

反井是地下井巷工程施工难度最大、风险最高的施工项目,在总结和分析反井钻井过程中导孔钻进和扩孔钻进的工艺流程的基础上,围绕滚刀破岩、钻孔偏斜控制、钻具受力特征、围岩稳定性控制等关键技术问题,凝练了反井钻井工艺中导孔钻进和扩孔钻进2个主要工序中的7项关键技术问题:导孔钻具受力特点及偏斜控制技术;导孔钻进洗井介质的选择及其压力、流量等参数与排渣效果之间的相互关系;导孔钻井过程中钻进参数、洗井介质、地层结构对孔帮稳定性的影响和控制技术;扩孔钻头滚刀破岩方式及滚刀布置分析;刀具作用于岩石压力的确定、压力和推进力之间的协调性、单位体积破岩能耗、刀齿的磨损与矿物成分之间的相关性等扩孔钻进参数对扩孔钻进效率的影响;扩孔过程中地层的蠕变、风化和水化、钻井直径、钻井深度和暴露时间等参数对井帮稳定性的影响及风险判识;扩孔钻进过程中钻杆连接方式、受力特点及疲劳破坏特征分析。同时,给出了由主机系统、钻具系统、冷却降尘系统和辅助系统组成的反井钻井装备及面临的问题;并介绍了反井钻井试验平台研究系统和反井钻井技术、装备和工艺的标准体系,为反井钻井的工程应用、设备制造、关键元部件的标准化提供了理论指导和技术支撑。     

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。     

优快钻井技术在Z41-P2井的应用

中浅层水平井是大庆油田勘探开发钻井的主要井型,对原油低成本、高效率开发起到重要支撑作用。为了进一步降低钻井综合成本,发展水平井优快施工方案,实现满足工程需求的同时,降低成本。降低钻井成本最直接、有效的措施就是提高钻头进尺、加快钻井速度,因此,研选出高效钻头,提高钻头破岩效率、发挥高效钻进性能是实现这一目标的有效途径。     

苏里格气井水平井钻井液技术难点分析

气井水平井钻井液是气井水平井钻井中最为关键的技术,突出的表现在井眼净化、井壁稳定、润滑防卡、产层保护等几项关键技术。苏里格气井水平井钻井液技术除具有以上技术难题外,最关键的技术是如何有效地控制大斜度井段"双石层"、山西、太原组煤层的垮塌和有效预防PDC钻头的泥包,以提高斜井段的机械钻速为最终目的。     

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。     

强胶结砂砾岩地层钻井提速关键技术研究及应用

针对强胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的岩石可钻性差、研磨性强、单只钻头进尺少,五段制轨道降斜段施工摩阻扭矩大、时效低等诸多技术难题,从高效PDC钻头研制、五段制轨迹高效控制及配套提速工具应用等方面着手,研究形成了适合强胶结砂砾岩地层钻井提速的关键技术,并在胜利油田盐222区块成功应用,大幅度提高了钻井机械钻速,钻井周期由初期的60d缩短至30d左右,取得了良好的现场应用效果,为强胶结砂砾岩油藏的高效开发提供了有效技术保障。     

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%。