PDC钻头旋转齿技术在南海东部西江区块深部地层应用

南海东部西江区块深层古近系地层因地层可钻性较差、机械钻速(ROP)偏低、单只钻头进尺短,造成钻井周期长、作业成本高、井眼浸泡时间长、钻具遇阻和卡钻等复杂情况。为提高深部地层钻井作业效率,此文分析了西江区块地层特点以及常规PDC钻头在深部地层作业的缺陷,针对性地提出PDC钻头旋转齿钻头技术,该项技术很好地解决了机械钻速低和单只钻头进尺短的难题,在西江区块探井中应用,取得了显著的效果。井段平均ROP较邻井同井段提高31.46%,一趟钻完成进尺为1 421.0 m的作业井段,行程钻速为8.91 m/hr,整体行程钻速相比邻井平均水平提高89.57%,有效提高了古近系地层钻井效率,在该区块具有良好的推广价值。     

塔里木山前井涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井提速技术

塔里木盆地山前井是塔里木油田油气勘探开发的重要区域之一。针对山前井地层研磨性强、可钻性级值高,单只钻头进尺低,钻头消耗量大,机械钻速低,钻井成本高等问题,引进涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井技术。2 口山前井钻进实验数据表明:博孜102 井配套工具进尺704 m,纯钻时间407.5 h,平均机械钻速1.73 m/h;克深2-1-14 井配套工具进尺146.8 m,纯钻71.75 h,平均机械钻速2.05 m/h。两组配套工具与邻井同层PDC 钻头、牙轮钻头对比,钻井速度提高了2~4 倍,单只钻头平均进尺提高了3~10 倍,平均纯钻时间提高了1.7~2.5 倍。工具实验结果表明,涡轮配合孕镶金刚钻头钻井技术在塔里木山前井具有较好的提速效果,可为塔里木山前井钻井提速提供技术支持。     

新纪录：空气钻井首次φ445井眼单只牙轮钻头进尺1445．7m

2006年7月，一项牙轮钻头进尺国内新纪录诞生。四川石油管理局钻采工艺技术研究院空气钻井公司，在元1井φ445空气钻井作业中，创下了单只牙轮钻头进尺达1445．7m的国内新纪录，该钻头纯钻时间142：25h，平均机械钻速10．2m／h，再次刷新了该公司2006年2月在四川大邑1井φ311．2空气钻井作业中，创下单只牙轮钻头进尺1081m的国内记录。     

牙轮-PDC混合钻头在迪北103井的应用试验

迪北103井是塔里木盆地库车坳陷东部依奇克里克构造带迪北斜坡的一口评价井,据邻井的实钻资料,预计该井在中新统吉迪克组、渐新统苏维依组、古近系库姆格列木群将钻遇砾石含量高、软硬交互频繁、可钻性差的地层,钻头选型困难,无论是牙轮钻头,还是PDC钻头,机械钻速和单只钻头进尺都很低。为此,在迪北103井的444.5mm井眼段尝试应用了牙轮-PDC混合钻头,该新型钻头由3个牙轮、3个PDC切削刀翼和钻头胎体构成,把PDC钻头优越的切削破岩机理及牙轮钻头的冲击破碎机理有机地结合在一起。试验从井深2 524m开始,一趟钻钻至2 866m,进尺342m,平均机械钻速1.70m/h,顺利钻穿吉迪克组—库姆格列木群组的复杂岩性段;与邻井(迪北104井)相同钻进井段相比,迪北103井钻头进尺提高了654%,机械钻速提高了157%,同时该井还刷新了444.5mm牙轮-PDC混合钻头单只进尺世界纪录。该钻头在迪北103井的成功应用为迪北区块钻井提速提供了有益的经验。     

岔48-133x井有机硅钻井液技术

近年来,大斜度、大位移井越来越多,加之复合导向钻井技术及高效PDC钻头新技术的应用,使单只钻头进尺不断提高,机械钻速越来越快,如岔河集地区下部井段最高进尺达600 m/d.由于单只钻头进尺长,未采取短程起下钻刮拉井壁以及充分循环洗井、划眼等有效措施清除虚泥饼,所以钻进过程中要求钻井液性能必须稳定,并具有粘度和切力低、摩阻小、稳定井壁能力强的特性,以确保钻井施工的顺利进行.     

大庆气体钻井采用空气锤取得较好效果

由大庆钻探工程公司施工的古深2井进行气体钻井时，采用空气锤钻井技术取得了很好的效果。古深2井是大庆深层天然气勘探的重点井，设计井深5300m,为了提高钻进速度，深部≠215．9mm井眼采用气体钻井技术。该井从3250rn开始使用空气锤钻井，机械钻速有了大幅度提高，一只空气锤进尺700m，机械钻速达到12．7m／h，是普通钻井机械钻速的8～10倍，节省牙轮钻头5～6只，并且大大缩短了钻井周期。     

大牛地气田DP14水平井氮气泡沫钻井实践与认识

为有效开发大牛地气田低孔隙度特低渗透率储层,在下二叠统下石盒子组盒1段储层段试点推行欠平衡钻水平井技术。在DP14井井段（2 865.20~4 147.03 m）实施欠平衡钻水平井,水平段总进尺为1 281.83 m,其中氮气进尺为33.97 m,氮气泡沫进尺为1 247.88 m,创造了目前国内氮气泡沫欠平衡钻水平井水平段进尺最长的纪录。在控速钻进的情况下,水平段平均机械钻速为5.79 m/h,是该地区常规钻水平井平均机械钻速的2倍以上;共使用6只钻头,其中一只钻头纯钻时间为67.5 h,进尺455.36 m,创造了大牛地气田水平井Φ215.9 mm井眼中最大单只钻头进尺的纪录。DP14井裸眼完井后在油压为7.1 MPa时,产气量为1.07×10⁴ m³/d,首次在盒1段储层实现了自然建立产能。DP14井欠平衡钻水平井的成功实施,加快了盒1段储层的开发进程,并为试点工程的后续实施积累了经验。     

钻头扭转冲击器在元坝10井的试验

针对川东北地区尤其是元坝地区陆相下部地层常规钻井机械钻速低、单只钻头进尺少的难题,在元坝10井进行了“钻头扭转冲击器+PDC钻头”钻井试验,试验井段3233.30～3503.82 m,进尺270.52 m,纯钻时间81.0 h,平均机械钻速3.34 m/h,与同地层牙轮钻头钻进相比机械钻速提高3.04倍,与该井“螺杆+PDC钻头”复合钻进相比机械钻速提高2.59倍,PDC钻头工作寿命延长53 h。试验结果表明,钻头扭转冲击器配合PDC钻头钻井可解决复杂地层钻头寿命不高和机械钻速低的难题,拓宽了PDC钻头的应用范围。介绍了钻头扭转冲击器的技术背景、工作原理、特点和技术参数及在元坝10井的试验情况。      

简讯

新纪录:空气钻井首次Φ445井眼单只牙轮钻头进尺1445.7m2006年7月,一项牙轮钻头进尺国内新纪录诞生。四川石油管理局钻采工艺技术研究院空气钻井公司,在元1井Φ445空气钻井作业中,创下了单只牙轮钻头进尺达1445.7m的国内新纪录,该钻头纯钻时间142:25h,平均机械钻速10.2m/h,再次刷新了该公司2006年2月在四川大邑1井Φ311.2空气钻井作业中,创下单只牙轮钻头进尺1081m的国内记录。同时,元1井也是国内首次Φ445井眼采用空气钻井,成功的从100m钻至2000m。(李露春)中国国家石油储备中心酝酿成立据国家发改委主任马凯日前表示,中国应当加快石油储备…     

濮深15井创多项钻井纪录

截止9月3日,由钻井三公司5012钻井队承钻的我局重点深层气探井——濮深15井已四开钻进4511m。该井在钻进过程中,通过在三开钻井中应用先进的钻井技术,优选出适合本区地层的PDC钻头,在保证井身质量的基础上,大幅度提高了机械钻连,进尺达4．2m/h,创下了单只钻头使用时间最长、进尺最多、机械钻速最快、钻头完好程度最高等多项局钻井纪录,并为同类深井的钻探提供了宝贵经验。濮深15井创多项钻井纪录@滕春鸣     

空气/氮气钻井技术在徐深28井的成功实践

大庆油田深部地层成岩性好、研磨性强、岩石可钻性级值高、硬度高，致使常规钻井机械钻速低、钻头磨损严重、钻进周期长，为此在徐深 28 井开展了气体钻井试验。通过地质分析，选择了适当井段并进行了井身结构设计，通过采取使用满眼钻具组合、优选钻头、优化钻井参数、确定注气排量一系列技术措施，在保证井身质量的同时，实现了防斜打快的目的。现场试验表明:在产层应用纯氮气钻井为今后大庆深井产层进行纯氮气钻井提供了科学依据；通过应用空气钻井所需最小排量的确定方法和气举过程等相关技术，进一步完善了的大庆气体钻井技术，加快了徐家围子地区深井的勘探开发速度。     

巨厚砾岩层气体钻井井眼特征

由于具有常规钻井所不具备的多方面优势,气体钻井技术在中国正受到越来越多的关注。作为一项打开油气层新技术和提速技术,气体钻井技术在矿场应用中存在一些特殊问题,包括巨厚砾岩层提速钻井中井斜控制难和套管下入遇阻现象。现有的空气锤和钟摆钻具组合控制井斜方法在塔里木油田山前巨厚砾岩层中都很难起到很好的井斜控制效果,而且套管遇阻情况严重。基于实测井径数据,利用3次样条曲线重构井眼截面形状特征,并探讨巨厚砾岩层空气锤钻井椭圆井眼形成机理。结果表明,空气锤以高频冲击破坏岩石,受地层的非均质性和各向异性的影响,所形成的井眼体现为高度椭圆性。431.8 mm井眼的平均井径达495.3 mm,长轴达551.2 mm,而短轴仅为427.7 mm。正是这种井径短轴偏小和井壁不规则造成了套管下入遇阻问题。为了在塔里木盆地山前巨厚砾岩层推广气体钻井技术,不但要有效控制井斜,而且要尽可能增大井眼短轴长度。博孜101井的钻井实践表明,采用预弯钟摆BHA(底部钻具组合)不但可以较好地控制井斜,而且可以有效地改善井径截面形状,提高井壁的光滑度。     

陕242井天然气钻井实践

长庆油田在陕 2 42井采用了纯天然气钻井科学试验并取得了成功,进尺 15 7m,平均机械钻速 11.77m/h,天然气用量 7×104m3。对气体钻井的井壁稳定性、地层出水的综合评价、钻进中的注气参数、井控安全钻井技术以及相关的技术问题进行了分析,得出在干气钻井条件下井壁是稳定的结论。同时分析了 15个层段的出水情况,确定了 10个层段共 15 7m的段长出水量 0.5m3/h,适合于天然气钻井,从而为实施天然气钻井打下了基础。钻进中严格按天然气欠平衡钻井的技术规范操作,使得钻进过程顺利,填补了我国天然气钻井的空白。     

塔里木盆地满深1井超深井钻井关键技术

满深1井是位于塔里木盆地塔北隆起满深1号断裂带上的一口预探井,钻井过程中存在二叠系玄武岩漏失与垮塌同存,志留系塔塔埃尔塔格组可钻性差、钻头磨损快,奥陶系桑塔木组易井斜与井壁失稳垮塌等技术难点。为此,研究应用了二叠系优快钻井技术、志留系减振提速技术和奥陶系防斜防塌技术,有效解决了该井面临的钻井技术难点:应用混合钻头+螺杆钻具提速技术一趟钻钻穿二叠系玄武岩地层,应用聚磺钻井液体系确保了二叠系地层的安全钻进,未发生漏失及垮塌等井下故障,与邻井相比机械钻速提高了265.96%;应用个性化PDC钻头+TorkBuster扭力冲击器一趟钻钻穿志留系地层,且钻进期间扭矩稳定、粘滑振动弱,减振提速效果明显;应用预弯曲动力学防斜钻具组合钻进奥陶系高陡地层,防斜打直效果明显;应用高性能防塌水基钻井液安全钻穿奥陶系硬脆性泥岩,井壁稳定效果显著。该井试油获得高产工业油流,实现了塔里木盆地超深层油气勘探的重大突破,形成的超深层碳酸盐岩钻井完井技术为塔里木油田深层油气勘探开发提供了技术支撑。      

新型PDC钻头设计与现场试验

为充分发挥PDC钻头在软到中硬地层钻进时钻速高、寿命长的特点,同时减少大尺寸PDC钻头钻进扭矩大的不足,进行了PDC钻头新型结构研究,以提高深井大尺寸井眼钻井速度。针对深井开孔尺寸较大的特点,对PDC钻头几何结构和切削结构进行了分析研究,提出了新型切削结构理论——钻扩型切削结构,该结构特点可降低PDC钻头的破碎功,改变切削力的分布,从而达到提高钻速、减小扭矩的目的。根据该理论设计、制造出的PDC钻头,在上部地层的大尺寸井眼钻进中取得了较好的应用效果,扩大了PDC钻头的应用范围。现场试验结果证明,新型切削结构设计降低了钻进大尺寸井眼的扭矩,合理地分配了破碎能量,提高了钻头稳定性和钻柱的抗振性,降低了钻头回旋趋势,从而达到较高的机械钻速和较好的定向控制。     

阿北1井垂直钻井工具应用分析

为解决塔里木盆地两北地区二叠系地层底部-志留系地层采用常规钻具组合钻井时井斜严重及防斜与打快矛盾突出的难题,阿北1井进行了VTK垂直钻井系统防斜打快试验。VTK垂直钻井系统为一种闭环自动垂直钻井系统,在工作中可主动启动液压部件,通过1~2个肋板向井壁施加一定的作用力以对抗井斜趋势,以保持井眼按垂直方向钻进。现场试验结果表明:阿北1井应用VTK垂直钻井系统钻进深部易斜地层时,井斜角控制在0.14°~2.09°,大部分井段的井斜角小于1.00°;大部分试验井段(5 331.00~5 532.00和5 698.8~5 965.15 m)机械钻速可达2.34~1.17 m/h,与常规钟摆钻具组合相比,机械钻速提高17%~21%。这表明利用VTK垂直钻井系统基本可以解决塔里木盆地两北地区井斜控制困难及防斜与打快突出的难题,但为充分发挥VTK垂直钻井系统防斜打快的优势,需在钻头选型、钻井液性能优化及应对井下故障能力等方面进行进一步研究。      

“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合先导性试验

为有效解决库车山前井因高陡构造、高含砾石及地层各向异性导致的井斜控制难、钻头涡动及钻具黏滑问题,塔里木油田在克深A井盐上高含砾石地层康村组、吉迪克组应用了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”提速钻具组合。优选了适用于库车山前地区的输出功率高、性能稳定、处理复杂能力强的螺杆钻具,并通过钻柱力学及水力学优化设计解决了与垂直钻井工具的配套问题,实钻过程可用钻压高、扭矩平稳、机械钻速快,能够有效控制井斜并改善钻头涡动、钻具黏滑等非正常钻进状态,达到了解放钻压、保护钻头和提高破岩效率的目的,相比邻井同层位同井段机械钻速、单趟钻进尺分别有75%~262%、51%~134%的提高。验证了“垂直钻井工具+等壁厚螺杆”钻具组合在库车山前高陡含砾地层的提速应用可行性,可在库车山前井盐上地层规模推广使用。