涪陵江东与平桥区块页岩气水平井井眼轨迹控制技术

涪陵江东与平桥区块断层发育、地层倾角大，水平井井眼轨迹控制存在着与地质预测偏差大、轨迹调整频繁、中靶难度大和定向托压严重等难题，为此，开展了井眼轨道参数及剖面优化设计，钻具组合与钻井参数协同优化等研究，引入了旋转导向技术和近钻头随钻测量技术等导向钻井技术，配套了超短保径PDC钻头、PDC-牙轮复合钻头及水力振荡器等降摩减阻及提速工具，形成了适用于涪陵江东与平桥区块的水平井井眼轨迹控制技术。现场应用表明，通过井眼剖面优化、钻具组合及钻进参数协同优化等措施，提高了定向施工效率；应用旋转导向和近钻头随钻测量等导向钻井技术，机械钻速提高161%，储层钻遇率达到90%以上；通过配套降摩减阻及提速工具，机械钻速提高20%以上，定向托压现象得到缓解。涪陵江东与平桥区块水平井井眼轨迹控制技术为钻井提速提效、加快产能建设提供了技术支撑。      

贝克休斯公司研制出可辅助控制井眼轨迹的PDC钻头

<正>目前,多用水平井开发非常规油气藏,用弯壳体井下马达和旋转导向系统控制井眼轨迹,在钻进过程中常因钻头移动、地层推动等外力导致井眼轨迹发生偏移,需通过滑动钻进调整井眼轨迹,这会严重影响机械钻速。常规PDC钻头在定向钻井中的主要作用是实现预期的造斜率和机械钻速,对井眼轨迹控制的帮助不大。为此,贝克休     

复合PDC钻头在桩西地区定向井中的应用

PDC钻头在胜利油田桩西地区的成功应用，大大地提高了该地区的机械钻速。但由于PDC钻头在结构与钻进参数上的特殊性，造成了其在定向井中井眼轨迹控制方面的难度。总结PDC钻头在桩西地区定向井中应用所表现出的部分规律，提出了在该地区采用PDC钻头的改进技术，并介绍了典型的成功实例。     

应用新计算流体动力学技术改善PDC钻头性能

在北海油田Armada开发计划中 ,用PDC钻头钻 8 in井眼时 ,由于应用了新计算流体动力学技术 (以下简称CFD技术 )PDC钻头性能有显著改进。本文详细论述了CFD技术在PDC钻头上的成功应用。该项技术可以优化钻头的水力设计。     

旋转导向井眼轨迹自动控制系统

正为提高导向钻井的自动化程度,贝克休斯公司开发了旋转导向井眼轨迹自动控制系统。该系统具有独立的通信信道,可使地面与井下形成闭环,实现井眼轨迹全自动控制。旋转导向井眼轨迹自动控制系统工作时,需要井眼轨道、随钻测量数据、钻头所处位置、钻机状态(底部打开或关闭)、井斜角和方位角、井下当前的导向参数等数据。它利用随钻测量的     

欠平衡长水平段水平井钻井技术

广安002-H1井为国内使用钻井液欠平衡水平井钻井技术完成的第一口水平段长超过2000 m的欠平衡长水平段水平井。该构造为低渗低压碎屑岩气藏，常规钻完井技术开发效益较差。为此，介绍了中空玻璃微珠低密度钻井液和套管阀在该井欠平衡技术中的应用，旋转地质导向技术在长水平段井眼轨迹控制中的应用，PDC钻头在高研磨性地层的应用情况，着重介绍了长水平段水平井在井眼清洁、防塌、防卡、防磨、降摩阻、减扭矩等方面的技术措施。上述技术的综合应用，效果很好，储层钻遇率达82.74%，获工业性天然气。     

苏里格气田水平井钻井技术实践

分析了苏里格气田地质特点及钻井难点,介绍总结了苏里格水平井钻井技术的特点和成功经验,成功经验包括:大力推广应用新工艺新技术,优化井身剖面设计,优化钻具组合,加大PDC钻头个性化设计及推广应用,加强工程事故和复杂情况有效预防,全井推广水平井导向钻井技术,精确控制井眼轨迹。     

青西油田深井定向钻井技术

针对青西油田深井定向钻井过程中存在的直井段易井斜、定向造斜段钻速低、井眼轨迹控制难度大等问题,开展了复杂深井井眼轨迹控制与提速技术研究。通过分析区域地质特征、钻井难点等,主要从斜井段井眼轨迹控制与钻井提速等方面进行技术研究并制订了技术方案:在定向稳斜段采用扭力冲击器进行了提速试验,优选中低转速大功率螺杆配合抗冲击、抗研磨性强的螺旋5刀翼PDC钻头和高精度MWD无线随钻测量仪器进行井眼轨迹控制与提速。该技术在现场应用4口井,在满足井眼轨迹控制要求的情况下,斜井段平均机械钻速比采用常规技术提高了74.65%;斜井段最短定向工期达到59.00 d,平均定向工期89.79 d,比采用常规技术缩短了45.88%。研究表明,高效PDC钻头、中低速大扭矩螺杆钻具、MWD测量系统及扭力冲击器的配套技术,在青西油田深井定向钻井井眼轨迹控制与提速方面效果良好,值得在该地区推广应用。      

导向钻具组合在江苏油田的应用

导向钻井技术是井眼轨迹控制的一项领先技术。江苏油田在定向井钻进中应用了导向钻井技术,取得了较好的经济效益。文中着重介绍了导向钻具组合的结构,钻头、钻井参数的优选,优化井身剖面设计,井身轨迹控制技术,导向钻具组合应用等,并总结出了适合江苏油田?2 15.9mm井眼的导向钻具组合系列。对其它采用导向钻井技术的井眼轨迹控制技术有着现实的指导意义。     

玉门油田鸭西区块钻井提速关键技术

为提高玉门油田鸭西区块钻井速度,降低事故复杂,结合地层特点和钻井过程中面临的地层倾角大、井眼轨迹控制困难、PDC选型难效果差、长裸眼段摩阻扭矩大、易卡钻、易井漏等技术难题,开展了钻头改型、井眼轨迹控制、减摩扭、钻井液体系优选、事故复杂防控等关键技术研究并进行现场试验。现场试验表明:改进后的PDC钻头性能稳定,机速高;优选的钻具组合和高效能螺杆能实现优快钻井达到提速目的;优化阳离子钻井液体系能有效预防事故复杂,保证有效携岩、井壁稳定和井眼润滑,助力钻井提速;优化井眼轨迹控制减摩减扭,降低摩阻扭矩,提高钻井速度。经研究形成的鸭西区块钻井关键技术为该区块的安全高效钻井提供了技术支撑。     

Varel国际公司的先进切削力分析工具

Varel国际公司目前已开发出了SPOT 3D^TM切削力分析工具，该工具使钻井工具能更好地适应驱动系统及井眼轨迹控制。该分析工具不仅可以使PDC钻头切削结构保持力平衡，而且还可以调整切削结构的侧向切削力，以满足驱动系统及井眼轨迹控制的需要。     

MWD导向系统防斜打直技术在东9井的应用

东9井由于地层倾角大,用常规防斜措施难以保证井身质量。在该井的施工中,应用了MWD导向系 统防斜打直技术和高效PDC钻头,利用其定向控制井眼轨迹能力强的技术特点,可以随时监控井斜、方位,并可根 据井斜、方位变化情况及时采取如定向纠斜或开动转盘导向钻进等技术措施,既保证了井身质量,又提高了机械钻 速,缩短了钻井周期。     

防泥包高效PDC钻头研制与应用

元坝地区前期实钻表明,上部陆相地层大尺寸(314.1 mm)井眼PDC钻头适应性差。为了加快元坝气田勘探开发、降低钻井成本及钻井提速,攻关团队针对沙溪庙组~自流井组地层开展了大尺寸PDC钻头研制。根据岩性特征和PDC钻头应用中存在的难点,采用PDC钻头防泥包技术、防崩齿技术、水力优化、强攻击性设计等技术,研制出个性化的新型大尺寸314.1 mm KS1362ADGR型PDC钻头。试验结果表明,同元坝先期PDC钻头指标相比,进尺提高64.5%、机械钻速提高37.33%;同比国外的"PDC钻头+扭力发生器"钻井,钻井成本降低2.5倍到4倍,提速提效成果十分显著,适合在元坝地区及类似岩性地层推广应用,推动了国产PDC钻头技术进步。     

川南深层页岩气井大尺寸井眼一趟钻PDC钻头优化设计研究与应用

?406.4 mm大尺寸井眼钻井中通常采用大钻压、高转速等钻井参数，在高强度、高研磨性地层中钻进时，PDC钻头相较于在小尺寸井眼中振动更剧烈，切削齿更易崩损，单只钻头进尺及机械钻速受到影响。文章以川南Y202井区深层页岩气井的?406.4 mm钻头在自流井及须家河等高强度、高研磨性地层钻井为例，通过分析地层岩石力学特征及邻井钻头的使用情况，优选切削齿齿形、高耐磨切削齿材料、钻头刀翼数量，优化冠型剖面、钻头动态力平衡性能等，开展了大尺寸井眼PDC钻头优化设计研究。所设计的?406.4 mm大尺寸井眼PDC钻头X616K在配合大扭矩螺杆的情况下，成功实现该井区Y212井及Y215井两口井的大尺寸井眼一趟钻完成钻井作业，较邻井节约起下1～3趟钻的起下钻作业，缩短钻井周期2～3 d,提速效果显著。文章研究成果可为其他区块的大尺寸井眼PDC钻头优化设计提供参考。     

PDC钻头的特点与合理使用的探讨

聚晶金刚石切削齿钻头简称(PDC),是钻井破碎岩石形成井眼的主要工具。PDC钻头的使用与使用要求是非常严格,PDC钻头根据结构可分为三翼、四翼、五翼等,可根据地层特征选择好钻头类型。     

VTK垂直钻井系统在龙深1井钻井中的应用

龙深1在钻遇推覆体地层时，地层倾角变化大，自然造斜能力强，采用塔式钻具、钟摆钻具、大尺寸PDC钻头等多种防斜技术，其结果是井斜控制十分困难、钻井速度极慢；利用弯螺杆＋转盘钻井复合技术，虽然钻井速度有一定的提高，但仍不能达到提速的目的。为提高机械钻速，引进贝克休斯的VTK垂直钻井技术，它是由AUTOTRAK（闭环旋转导向系统）、高性能X-TREME马达、可靠的MWD三种技术开发出来的一种闭环自动垂直钻井技术，能够根据井眼的偏斜，经井下微处理器分析判断，使导向稳定地靠近井眼高边方向导向肋板伸出顶向上井壁，这样使钻头产生合理的降斜力，从而使井眼回到垂直轨道上来。现场应用表明：该技术较好地解决了钻井提速工作中井斜与钻压之间的矛盾，使钻井效率明显提高；为充分发挥该技术的作用，需要选择合适的钻头类型和合理的钻井液性能     

半潜式钻井平台水平井裸眼侧钻技术

注水泥塞侧钻是在原井眼一定位置注水泥填井,再侧钻出新井眼的钻井工艺。文昌某油田一口水平开发井因?215.9 mm井眼钻遇油层显示不理想,决定在裸眼注水泥塞后进行侧钻。为克服侧钻点深、地层强度高、半潜式平台升沉大等难点,采用了短保径、强侧向攻击性能的PDC钻头和Power Drive旋转导向工具,通过滑槽、造台阶及控时钻进等技术措施控制井眼轨迹,利用岩屑录井和近钻头井斜等资料及时监控侧钻实施情况,成功完成了侧钻作业。该侧钻井作业顺利,轨迹平滑,后续防砂筛管顺利下入,为今后半潜式平台水平井侧钻作业提供了较好的借鉴经验。     

厄瓜多尔Parahuacu油田定向井钻井难点与对策

厄瓜多尔Parahuacu油田地质条件复杂，在钻井过程中主要存在井眼缩径和垮塌严重、井眼轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、研磨性地层机械钻速低、井眼净化难度大、局部地层压力异常导致井控风险高等问题，容易出现井下复杂，严重制约着提速提效。针对这些问题，通过对施工难点进行分析研究，形成了以优化井身结构，使用高性能环保钻井液体系，优选高效金刚石（PDC）钻头，优选井眼轨迹控制工具，强化施工参数，强化井底清扫工艺等为核心的技术对策。该技术措施在P油田进行了推广应用，大幅缩短了钻井周期，提高了钻井速度，取得了显著的综合效果，为该区块的高效开发提供了有力的技术支撑。     

岩石力学性质对井眼轨迹走向的影响机理

为了提高在极软、极硬地层中钻井时的井眼轨迹预测与控制能力,研究了岩石力学性质对井眼轨迹的影响机理和相应的控制措施。基于纵横弯曲连续梁理论,分析了地层力学性质对下部钻具组合导向性能的影响,在此基础上,建立了考虑地层力学性质的钻头导向模型,利用钻头导向模型定量描述钻压、造斜力、地层可钻性和钻头各向异性对井眼轨迹的影响。对于Φ215.9 mm井眼,井眼瞬时扩径率小于3%时,宜采用弯壳体螺杆钻具,井眼扩径率大于3%时,弯接头配合直螺杆导向能力更强;地层可钻性级值由1增大为10时,趋势角从6.00°降为1.00°。软地层和侧钻井眼推荐使用弯接头配合直螺杆钻具,硬地层推荐使用侧切能力强的钻头配合单弯螺杆钻具。      

哈拉哈塘超深定向井钻井技术

针对塔里木油田哈拉哈塘地区超深定向井存在的造斜速度慢、井眼轨迹控制难度大等技术问题,开展了超深井井眼轨迹控制与提速技术研究。在分析超深定向井钻井技术难点的基础上,通过在斜井段井眼轨迹控制与钻井提速等方面进行技术攻关并制定技术方案,首次在该地区超深定向井ψ241.3 mm井眼造斜段钻进时试验应用了PowerDrive Archer高造斜率旋转导向系统,并在φ171.5 mm井眼稳斜段优选中低转速大功率螺杆配套抗冲击、抗研磨性强的螺旋6刀翼PDC钻头和抗高温MWD无线随钻测量仪器,以有效控制井眼轨迹并提高钻速,同时选用防漏防涌防硫、抗高温的钻井液体系以保障超深定向井安全施工。哈拉哈塘地区4口超深定向井钻井施工情况表明,定向井斜井段平均机械钻速提高13.53%,平均定向工期缩短38.58%。这种根据造斜段、稳斜段不同需求分别考虑技术可操作性的集成技术,对塔里木油田哈拉哈塘地区超深定向井轨迹控制与提速具有很好的借鉴作用。