大井眼水平井入窗轨迹控制技术

榆37-2H井设计原则:采用最小曲率法计算,剖面采用增-增入窗双增两段制设计,第一增斜段剖面设计狗腿度17.98°/100 m,起始造斜采用三牙轮钻头连续造斜,设计进尺100 m,井斜造到18°;第二增斜段设计狗腿度8.04°,采用PDC钻头滑动+复合增斜钻进,随时调整井斜,满足轨迹控制需求,在实钻过程中可以充分发挥动力钻具和转盘钻具各自的优势,提高钻井速度,尽量延长PDC钻进井段,提高PDC钻头的使用效率,必要时及时使用三牙轮钻头调整轨迹,精确入窗。     

气体冲旋钻井技术及其应用

川渝地区的深探井、评价井,由于井眼尺寸大,当钻遏坚硬、复杂、高倾斜地层时,极易出现机械钻速低、井斜严重超标。研究表明,对牙轮钻头塔式钻具组合来说,机械钻速和井斜对钻压很敏感,井斜形成快。采用空气锤钻井技术可大幅度提高钻井速度,同比钻井液钻井机械钻速提高3～15倍,同时有效地保证井身质量,最大井斜不超过3°。     

酒西地区白垩系地层新型PDC钻头技术及应用

酒西地区白垩系地层压实程度高,岩性变化频繁,非均质、研磨性强,可钻性差,导致机械钻速慢,单只钻头进尺低,钻井周期长。鉴于此,在深入分析该地层岩性及岩石力学特性基础上,针对性地开展了尖圆齿和非平面齿新型高效PDC钻头的提速增效试验研究。研究结果表明:尖圆齿PDC钻头在青2-81井白垩系上部白云质泥岩和砂岩地层平均机械钻速1. 82 m/h,比邻井同井段提高54%,单只钻头进尺317 m,比邻井同井段提高94%;非平面齿PDC钻头在窿17井白垩系下部含砾地层平均机械钻速1. 55 m/h,比邻井同井段提高49%,单只钻头进尺334 m,比邻井同井段提高234%。研究成果为酒西地区及其他油田复杂地层钻井提速增效提供了新思路。     

塔式钻具组合对气体钻井井斜影响研究

气体钻井技术由于其具有保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优势而被广泛应用。但在实际钻井过程中暴露出一定程度的井斜不易控制问题制约着此技术的发展。为探讨塔式钻具组合对气体钻井井斜的影响,基于塔式钻具组合在钻井时的力学受力分析,建立了塔式钻具组合在气体钻井条件下的有限元静力学模型,并通过理论计算验证了其正确性。结合川西某气井实际钻井资料,进行了塔式钻具组合的防斜效果研究,探讨了井斜效果影响因素,表明其降斜能力随着井斜角和钻压的变化而变化,使用空气锤的塔式钻具组合比使用牙轮钻头的组合有更大的降斜防斜能力,为塔式钻具组合在气体钻井中的井斜控制研究和现场施工提供了理论指导。     

元坝区块陆相井钻井关键技术探析

以元陆10井为例对元坝区块陆相井钻井的关键技术进行了探析。该井在钻进中先后使用了空气锤钻井技术、PDC钻头+螺杆钻具复合钻井技术、进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术及孕镶金刚石钻头+高速涡轮复合钻井技术,有效克服了陆相地层岩性复杂、机械钻速低及易斜易漏等难题。其中进口PDC钻头+扭力冲击器钻井技术应用效果较好,平均机械钻速是常规钻井牙轮钻头的4.68倍,平均单只钻头进尺是常规钻井牙轮钻头的9.7倍。建议使用无固相钻井液体系,并在珍珠冲段之前结束使用扭力冲击器。     

空气锤钻井技术在滴北1井的应用

为了提高钻井速度、节约钻进周期,新疆油田针对滴北1井的地层及岩性特点,在该井三开石炭系地层实施了空气钻井.整个空气钻井过程中分别使用了牙轮钻头和空气锤进行钻进,二者都实现了提高机械钻速的目的.在钻进3383～3872m井段使用了空气锤取得了更为良好的效果,其平均机械钻速是使用常规泥浆钻进的8倍,较空气钻井使用牙轮钻头井段又提高了46%.空气钻井中使用空气锤可以进一步扩大提速优势,有利于空气钻井的推广应用.     

VTK垂直钻井系统在大湾1井的应用

大湾1井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垂直钻井系统,较好地解决了井斜与钻压的矛盾,现场应用表明,在易斜地层中使用该工具,可以有效控制住井斜,解放钻压,大幅提高钻井速度。     

螺杆钻具配合高效钻头提高钻井效率的试验研究

在深井和超深井钻井中,由于"转盘钻配合牙轮钻头"限制了钻头转速的提高。1997年在青海油田冷科1井三个井段进行了"螺杆钻具配合高效钻头"提高钻井效率的试验研究。第1次在3727.40~3751.87m,进尺24.47m,机械钻这0.87m/h,钻速比牙轮钻头提高20.83%;第2次在3756.77~3898.83m,进尺142.06m,机械钻速1.27m/h,比牙轮钻头进尺提高近2倍,钻速提高75.83%;第3次在4200.26~4305.45m,进尺105.19m,机械钻速0.74m/h,钻速比牙轮钻头提高60.87%。试验结果表明,使用"螺杆钻具配合高效钻头"不仅能提高深部井段的机械钻这,而且如果钻头、地层和螺杆钻具三者匹配合适,其它参数选用得当的话,提高钻速还有很大潜力。     

普光气田空气钻井取心技术

为了开展对普光气田上部陆相地层的岩性研究,进一步提高普光气田钻井速度,在普光107-1H井和普光3011-5井进行了空气钻井取心作业,这也是我国首次进行空气钻井取心.针对空气钻井取心存在的润滑性差、摩擦过热、钻具震动大等技术难点,优选了取心钻头和钻井参数,简化了取心钻具组合,并将取心筒的悬挂轴承改进为耐高温高压的空气冷却密封轴承,岩心爪总成由缩径套式改为加长卡紧套式,保证了两口井空气钻井取心作业的成功.普光107-1H井岩心收获率87.25%,取心平均机械钻速0.28 m/h;普光3011-5井岩心收获率79.34%,取心平均机械钻速2.71 m/h.采用空气钻井取心解决了常规取心造成的岩心污染问题,客观真实地反映了地层情况,为深入开展地层研究评价,促进普光气田的勘探开发提供了重要的科学依据.     

新型PDC钻头的防斜打快效果及评价

大庆油田海拉尔地区的地层倾角大、岩屑录井荧光级别低,亟待解决满足岩屑录井要求的防斜打直问题。为了能够在获得足够大的岩屑颗粒和提高机械钻速的基础上达到防斜打直的目的,制定了采用大切削齿B425型PDC钻头配以小钟摆钻具组合的现场试验方案。试验表明:B425钻头与牙轮钻头所破碎的岩屑颗粒基本相当,能够满足地质岩屑录井的要求;与牙轮钻头相比,B425钻头显著地提高了机械钻速,降低了钻头费用,减少了起下钻次数;单只B425的进尺可达1000m以上,相当于2~3只牙轮钻头的进尺;采用PDC钻头配以小钟摆钻具组合,可以较好地解决防斜打直问题。此外,针对试验中遇到的问题,通过改进井身结构和调整钻井参数,形成了一套适合于海拉尔地区的防斜打快技术。     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质ＰＤＣ钻头或高速长寿命ＡＴＭ、ＭＡＸ等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了φ２５０ｍｍ减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东１０井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高 ２３０％;配 ＰＤＣ钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高３３６％。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质PDC钻头或高速长寿命ATM、MAX等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了?250mm减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东10井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高230%;配PDC钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高336%。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

复合PDC钻头成功钻穿多夹层地层

PDC钻头在钻井破岩中所占比例越来越大,但在软硬交错的多夹层地层钻进时效果却不理想。介绍了一种复合式PDC钻头,该钻头在多夹层地层钻井施工中取得了较好的试验效果。与同地区同井段使用的H517牙轮钻头相比,复合PDC钻头机械钻速提高30%以上,寿命长,进尺提高1倍以上,成本降低20%以上,并有防斜、纠斜等特点,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有重要的意义。     

山前构造砾石层大尺寸钻头优化设计及现场试验

塔里木盆地天山南探区为山前构造,钻井地质环境复杂,3 000 m以浅地层含有大段砾石层,可钻性差。为此,在深入分析砾石层物性特征的基础上,有针对性地设计了适合于砾石层的660.4和444.5 mm牙轮钻头和适合于微砾石层的444.5 mmPDC钻头。设计牙轮钻头时,通过优化钻头齿高、齿长及齿顶宽,调整布齿密度,及采用螺旋式双稳定掌背、滚滑复合轴承、中心喷嘴和中长喷嘴等方式,以增强钻头的攻击性,提高钻进效率和工作的稳定性;设计PDC钻头为7个喷嘴,采用耐磨性和抗冲击性较好的19.0 mm复合片和中低布齿密度、肩部双排齿结构、加强保径,以期在较低钻压下提高钻头的破岩效率。设计的3种钻头在天山南探区库2井一开、二开井段进行了现场试验,结果表明:与邻井实钻数据相比,660.4 mm牙轮钻头钻速和单只钻头进尺分别提高84.62%和445.04%,444.5 mm牙轮钻头和PDC钻头的钻速分别提高46.15%和128.85%。在大北、克深两地区3口井的推广试验结果也表明,660.4 mm牙轮钻头可大幅提高机械钻速、节约钻时。综合分析各试验井数据认为,设计的3种钻头适合于在山前构造探区砾石层钻井,且提速提效明显。      

非均质地层锥形辅助切削齿PDC钻头设计与试验

为了提高PDC钻头在非均质地层中的机械钻速和延长钻头使用寿命,研制了带有锥形辅助切削齿的PDC钻头。该钻头以PDC齿为主切削元件,锥形齿和PDC齿为副切削元件,开始工作时以PDC切削齿剪切破岩为主,当PDC切削齿吃入地层到一定程度后,锥形齿开始犁削岩石形成裂纹,有助于PDC齿以较小切削力破碎岩石;相邻2个刀翼的后排齿分别布置锥形齿与PDC齿,用于钻头钻进后期的提速提效,既具有常规PDC钻头破岩效率稳定的特点,又具有锥形齿在非均质地层破岩效率高的特点。现场试验表明,与常规PDC钻头相比,锥形辅助切削齿PDC钻头在非均质地层中使用寿命长、机械钻速高。锥形辅助切削齿PDC钻头的成功研制,为钻进非均质地层提供了一种新的高效破岩工具。      

适合多夹层地层PDC钻头设计及应用

PDC钻头在钻井破岩中所占的比例越来越大,但在软硬交错的多夹层地层钻进时效果却不理想,常常发生先期损失。针对胜利油田多夹层地层特点进行了PDC钻头的优化设计,开创了钻头切削结构设计新方法,改进了钻头的水力结构设计,采用了多种稳定性结构设计方法。根据该设计制造的一种新型复合式PDC钻头在多夹层地层中取得了较好的应用效果。与牙轮钻头相比,使用新型复合PDC钻头机械钻速高,进尺多,井身质量好,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。     

苏里格区块上部井段PDC钻头研究与应用

大量的钻井实践证明,PDC钻头的剖面形状、切削齿尺寸、后倾角的大小、布齿密度的高低和流道喷嘴设计,对PDC钻头破岩效率和使用寿命有着十分重要的影响。针对苏里格区块2800 m以上井段地层特点,采用现场实践和数值模拟相结合的方法,确定出合理的剖面形状、切削齿尺寸及后倾角、布齿密度和水力结构,研制出?215.9 mmG1943型PDC钻头,该型号钻头在苏里格地区上部井段应用了10井次,平均单只进尺2154.31 m,平均机械钻速26.21 m/h,与临井对比机械钻速提高了29.62%。该型号钻头使用寿命长、机械钻速高,具有很高的推广应用价值。     

基于开挖方法的井底应力场有限元模型

基于开挖方法的基本思想、卸载过程的实现方法和有限元理论,采用三维八节点单元类型、适合岩土材料的脆性非线性材料模型,利用井底模型的1/4作为井底有限元模型,用3个时间步模拟开钻前、钻进和井底形成后的3种状态。分析结果表明,井壁外岩石的径向应力和周向应力都随着半径的增大逐渐变为地层的原始地应力,它们的曲线形成喇叭形;“ω”型井底中心区域存在卸载效应,适当利用卸载效应有利于提高破岩工具的破岩效率和机械钻速。靠近井壁区域存在应力集中现象,岩石可钻性变差,这是PDC钻头外侧易损坏的原因。钻头外侧布齿应加强,以提高钻头的寿命和进尺。     

PDC钻头与动力钻具的优化匹配和钻进特性研究

动力钻具配合PDC钻头钻井，可以大大地提高机械钻速、降低成本、缩短钻井周期。螺杆钻具的高转速可以为PDC钻头提高切削速度提供井下动力保障。在动力钻具与PDC钻头配合钻井时，首先选择配合较好的动力钻具和PDC钻头．然后根据其性能和要求选择合适的地层。文章从金刚石钻头破岩的机械和水力参数出发．分析了金刚石钻头与动力钻具的优化匹配问题。     

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应用工程经济理论从技术和经济角度对塔河油田PDC钻头的应用情况作出评价，认为在目前技术条件下，钻头型号技术评价的考察目标选择应建立在钻头与地层完全匹配的前提下。经济评价采用的每米成本法具有良好的可操作性。从两方面分析表明，PDC钻头的技术性能具有牙轮钻头无法比拟的优越性，并具有机械钻速高、起下钻时间少、能够降低钻井成本等优点。利用数据对比分析，作出了塔河油田PDC钻头的选型评价。认为FS系列PDC钻头为加快塔河油田的勘探开发作出了巨大贡献，但目前的PDC钻头选型设计还具有进一步优化的空间。PDC钻头的使用增大了防斜打直的难度。合理的钻具组合和参数配置能够解决防斜打直的技术难题，但PDC钻头的应用对录井的影响却不易消除，有必要发展新的录井技术与之匹配。