提高小眼井钻井速度初探

从钻头的机械和水力破岩能量,小尺寸钻头状况、小眼井钻井工艺及工具状 及压持效应等方面分析了造成小眼井钻井机械钻钻速低的原因,并从小尺寸钻头优势,钻井方式及新型钻井工具等方面给出了提高小眼井钻井速度的技术措施。     

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章简要介绍了盘式单牙轮钻头的结构特点及工作机理，阐述了盘式单牙轮钻头台架试验的方法、目的及意义，对两种φ165.1mm盘式单牙轮钻头的台架实验数据进行了分析处理，得到了在不同钻压和机械转速下盘式单牙轮钻头的台架试验结果，找到了钻压与机械转速之间的关系，为盘式单牙轮钻头的设计及在中硬及软地层中的应用提供了实验依据。     

基于机械比能理论的钻头磨损监测新方法

现有基于机械比能理论的钻头磨损监测方法,都是通过机械比能趋势线对钻头钝化趋势作定性分析,没有一种定量计算钻头磨损等级的有效方法。在前人研究成果的基础上,选取合理机械比能模型,通过优化钻头扭矩回归数据对其进行了优化;综合考虑钻头设计参数、切削结构、钻井参数及钻头磨损等的影响,选取了合适的牙轮钻头和PDC钻头钻速方程,提出了一种定量计算与定性分析相结合的钻头磨损监测新方法。该方法充分考虑了钻速、钻压、转速、扭矩以及钻头设计参数等因素,采用钻速方程和测录井数据计算机械比能、岩石抗压强度和钻头磨损等级分级系数。该方法在南海油田宝岛区块A井、准噶尔盆地风城区块B井、吐哈油田某区块C井等的多个井段进行了PDC钻头和牙轮钻头的磨损监测,结果表明,较之钻头磨损实测数据,PDC钻头的平均相对误差为9.87%,牙轮钻头为21.15%,即新方法能有效监测钻头磨损情况且更适用于PDC钻头。      

提高大直径井眼机械钻速的几项措施

随着我国西部地区石油勘探开发的进展，5000－7000m的深探井所钻数量不断增多，套管程序增加，特别是大尺寸井眼所钻深度明显加大。由于国产大尺寸钻头结构单一、型号少，破岩机械能量和水力能量不足，在易斜井段目前尚无可靠的防斜保直措施，以及钻井液性能不适宜等原因，大尺寸井眼的钻这远远低于215．9mm井眼的钻速。据此，提出了几项可以提高大尺寸井眼钻速的措施：增加大尺寸钻头的种类，采用阶梯式扩眼钻头，强化钻井参数和水力参数，选用中速动力钻具，改善钻井液性能以及采用冲击旋转钻具等。     

套管钻井技术简介

套管钻井技术是由德士古公司研究成功的 ,其目的是降低钻井成本 ,提高钻井效率以及用随时下套管方式把井眼问题控制到最低程度。所谓套管钻井技术是指用套管代替钻杆向钻头传递水力和机械能量 ,对钻头施加扭矩和钻压 ,实现钻头的旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等 ,钻头是利用钢丝绳投捞 ,在套管内实现钻头升降 ,即实现不起钻更换钻头。该技术减少了起下钻、井喷和卡钻等井下事故 ,提高了钻井安全性 ,降低了钻井成本 [1] 。它是用一种可回收式和重新下入井中的纲丝绳井下钻具组合进行钻进 ,起下钻不需要起下套管。井下钻具组合…     

油田注水管内壁钻通钻头的设计

针对油田注水管内垢机械钻通在清理过程中常见的钻头堵塞、卡钻等问题,设计了一种新型专用钻头。分析了新型钻头刀体结构特点,给出了钻头各组成部分的几何参数选取方案。从实际应用效果看,该钻头具有断屑可靠,排屑顺畅,稳定钻削,耐用度高等优点。     

新型定向井PDC钻头的研制与应用

针对常规PDC钻头在胜利油田临盘区块定向井钻井施工中，工具面不稳定、难以控制、滑动钻进时钻压较小、钻速低的问题，研制出了一种新型定向井PDC钻头。该PDC钻头采用短剖面形状，特殊双重切削布齿结构，又对钻头进行了力平衡设计，把钻头的侧向力减到最小，增加了钻头工作时的稳定性。在临盘区块多口定向井的现场应用表明，新型定向井PDC钻头滑动钻进时钻压变化的敏感度小，工具面可控性好，复合钻进机械钻速和定向井机械钻速较常规PDC钻头都有较大幅度提高，且提高了钻井和下套管效率及井身质量。     

衡转矩钻井工具研制

PDC钻头在难钻地层钻进时有“憋跳钻”现象严重、钻头机械钻速低、单只钻头进尺低等问题。研制了一种衡转矩钻井工具,该工具采用弹簧+螺旋导向机构的机械传动方式,实时存储、释放钻井转矩能量; 通过对钻头的破岩能量实时优化,实现了钻井转矩波动的“消峰填谷”,平稳钻进。试验结果表明,衡转矩钻井工具设计合理、性能可靠,可满足直井和定向井工程需求,能够有效减少钻井转矩波动、提高钻头进尺及机械钻速。     

能量平衡牙轮钻头的钻井特性

一种新一代的能量平衡牙轮钻头业已研制推出 ,这种新型能量平衡牙轮钻头的设计与制造采用了 3种专利技术 ,即钻头齿面结构动态平衡技术、钻齿方位优化技术和抗弧形轨迹技术。现场试验结果表明 ,新型能量平衡牙轮钻头可提高钻井作业的机械钻速与钻井进尺 ,提高钻头齿面结构的耐久性和密封 /轴承组件的可靠性     

双动力随钻扩眼工艺提速特性分析

常规随钻扩眼工艺只能进行井眼简单扩大作业,功能单一,效率较低。因此,提出了一种双动力随钻扩眼方法,即扩眼钻头与领眼钻头分别由2个动力源驱动破岩,且缩小2个钻头间距。该方法既能用于扩眼作业,又能提高设计井眼钻速。根据提速机理,采用数值模拟方法分析钻压、转速和工具结构尺寸等钻井参数对机械钻速的影响规律。研究结果表明:双动力随钻扩眼工艺卸载岩石内应力效果明显,能在更短时间内使岩石达到损伤破坏;扩眼钻速随钻压增加逐渐减小,随领眼钻头转速的增加而增大,随钻头高度差的增加先增大后减小,随钻头直径比的增大而增大。研究结果可为双动力随钻扩眼装置的优化设计及参数优选提供重要依据。     

大庆深层钻井提速技术

为提高大庆深层钻井速度,加快勘探开发进程,开展了大庆深层钻井提速技术研究。借鉴国内外深层提速技术成果,分开次、分层段制定了不同的提速对策,建立了大庆深层自上而下的钻井技术序列。二开井段优选应用T1951DB型、CK506型、CK606型等PDC钻头,全部实现PDC钻进,施工周期控制在25.00 d以内;三开井段分析对比了液动旋冲工具、涡轮钻具、气体钻井3种提速技术的现场试验效果,确定了气体钻井适用井段最短长度为900.00 m,液动旋冲提速工具适用于岩石可钻性级值小于7的井段,涡轮钻具主要用于岩石可钻性级值大于7的硬地层。大庆深层提速技术在19口井进行了应用,平均钻井周期缩短48.60 d。研究结果表明,大庆深层钻井技术序列的建立,解决了大庆深井钻井提速技术单一、集成应用少、整体提速效果不明显的问题。      

大庆海拉尔油田钻井提速难点与对策

大庆海拉尔油田地层倾角大、断层多、研磨性强、可钻性差,存在钻井速度低、防斜打快矛盾突出、钻井周期长等问题,严重影响了海拉尔油田勘探开发进程。为了提高海拉尔油田钻井速度,缩短钻井周期,针对海拉尔地区的地质特征,开展了提速配套技术攻关。通过统计海拉尔油田已钻井资料和分析地层的特殊地质特征,找出了影响该油田钻井速度提高的主要因素,在井身结构优化设计、优选钻头、强化钻进参数、采用复合钻井技术、应用垂直钻井工具等方面进行了深入分析和研究,制定了合理的技术措施,并进行了现场试验,钻井速度提高26%以上,钻井周期缩短23%以上。这表明海拉尔油田钻井提速配套工艺技术对于该油田的高效开发具有重要意义,但还需加强高效钻头和高性能动力钻具的研制与引进,以及钻井新技术的应用,以进一步提高钻井速度。      

徐深气田深层气体钻井设计及对策

大庆油田徐深气田深层温度高，岩石可钻性极值高，常规钻井机械钻速低。从2005年开始进行了空气钻井科研攻关和现场试验研究，主要目的是利用气体钻井技术来探索提高泉头组以下地层的机械钻速。针对气体钻井过程中地层出水、出气、井斜、井壁剥落掉块和井壁坍塌等问题，提出在实施钻井前，进行邻井资料调研，确定技术套管封固井段，避免钻遇水层，在实钻过程中利用湿度监测来提高地层出水的综合判断能力；对于气体钻井井斜问题，可以通过优化钻具组合和钻井参数，降低钻压，控制机械钻速，加强实钻监测井斜来预防和控制。     

气体钻井井斜控制技术与应用

川渝地区的深探井,由于初次开钻井眼尺寸大,地层复杂,钻井机械钻速极低,不仅钻井周期长且极易发生断钻具、恶性井漏等井下复杂事故。如何提高钻井速度一直是该区钻井工作的一道难题。为此,总结了近几年来气体钻井的现场实践经验,结果发现：①采用气体钻井技术能够显著地提高钻井速度,钻井机械钻速可以提高3～15倍;②采用常规的牙轮钻头钻井容易发生井斜,虽然采用恰当的钻井参数能有效地控制井斜,但增加了气体钻井的难度,而且钻井速度会明显降低;③采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量,而且能保持较高的机械钻速。通过几口井的试验研究已形成了有效地控制井斜的工艺技术和方法,大大提高了钻井效率,节约了钻井成本。     

轴扭复合冲击工具的研制与应用

为提高PDC钻头破岩效率并减小钻具的粘滑振动,研制了一种轴扭复合冲击工具。该工具以自激振荡脉冲射流为能量来源,通过螺旋面结构将轴向冲击力转换为轴扭复合冲击力进行破岩,具有结构简单和轴向、扭向冲击力同步作用的特点。现场应用结果表明:与常规钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了95.2%～193.8%,单只钻头进尺增加了46.4%～229.2%;与螺杆钻具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了71.0%;与轴向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了66.3%,单只钻头进尺增加了194.0%;与扭向冲击工具相比,轴扭复合冲击工具的机械钻速提高了30.2%～46.8%,单只钻头进尺增加了17.2%～191.8%。研究表明,轴扭复合冲击工具可以提高破岩效率,减小硬地层的粘滑振动,破岩提速效果显著,具有推广应用价值。      

大庆调整井刮刀钻头优选参数钻井技术

大庆油田普遍采用刮刀钻头钻调整井。现场试验表明，对刮刀钻头钻井参数进行优选优配，在同等条件下比牙轮钻头可获得更高的经济效益。本文主要介绍大庆油田１９９２年２０多口井现场试验情况，同时探讨了钻头选型、喷嘴组合、泵压、排量、钻压、转速及钻井液参数对刮刀钻头钻速的影响规律。     

复合钻井技术在川东北地区的应用

复合钻井作为海相地层提高钻井速度的有效手段之一，已在川东北地区逐步推广应用，但从前期应用来看，在各区块应用的总体效果参差不齐，尤其是在提速的同时，井身质量不能得到有效保障。针对以上难题，为保证井身质量，提出了一套从井眼尺寸相匹配的螺杆选型、典型的复合钻井钻具组合优化，以及复合钻井的技术方案。试验表明：所提出的复合钻井技术方案在提高机械钻速的同时，能有效地控制井身轨迹，具有较高的实用价值和推广应用价值。建议在钻井工程设计中推广应用复合钻井技术，将PDC钻头、螺杆钻具和MWD的费用列入钻井成本。在上部陆相地层（侏罗系上沙溪庙组-三叠系须家河组底）开展与之相适应的PDC钻头或高性能的三牙轮钻头进行复合钻井试验，探索出具体的经济适用井段，进一步挖掘复合钻井技术在川东北地区的钻井潜力。     

频率可调式脉冲钻井提速工具的研制和应用

苏里格西区致密气藏居高不下的钻井成本与难以提高的钻井速度严重制约了长庆对苏里格气田整体开发的部署。针对苏西地区中深井下部地层钻井机械钻速低的难题,研制了频率可调式脉冲钻井提速工具。该工具通过涡轮带动的阀组将连续流动的钻井液转换成脉冲流动,改善井底流场,增强射流冲击力,以最大限度地提高水力破岩效率与井底净化能力,达到提高机械钻速的目的。实验与现场应用结果表明:研制的工具入井工作时间超过120 h,能提高机械钻速20% 以上,具有广阔的应用前景。     

自激振荡式冲击钻井工具在吉木萨尔地区的应用

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷是新疆油田重要的资源接替区域和“新疆大庆”建设的主战场,但该区域三叠系、二叠系地层胶结致密,研磨性强,可钻性差,机械钻速低,严重影响了勘探进程.为了提高钻探效率,在吉木萨尔地区4口预探井的部分井段应用了自激振荡式冲击钻井工具.文中介绍了自激振荡式冲击钻井工具的工作原理、技术特点和使用要求,以及该工具在吉木萨尔地区的应用情况.现场试验结果表明,自激振荡式冲击钻井工具性能稳定,质量可靠,能量利用率高,可有效提高钻头破岩效率,提速效果明显.该工具的使用为吉木萨尔地区钻井提速提供了一种有效手段.     

长垣、齐家地区致密油水平井钻井提速配套技术

针对大庆长垣、齐家地区致密油水平井水平段长、三维井机械钻速慢、钻井周期长、井壁失稳等问题,通过井眼轨道设计优化,降低了三维井施工难度;通过高效螺杆优选,提高了钻井施工效率;通过研制应用提速钻井工具,提高了造斜段和水平段机械钻速;通过研制高性能水基钻井液体系,实现了长水平段防塌。现场应用14口井,取得了显著的提速效果,平均机械钻速10.53 m/h,相比应用之前机械钻速提高了25.68%。