空气锤发展和应用研究

详细论述了空气锤在国内外的发展和应用,并对其结构类型进行了总体分析。介绍了贯通式反循环空气锤、泡沫潜孔锤、单体大直径和集束式空气锤及空气锤钻水平段的发展、应用和现状。     

双层钻具反循环技术在气体钻井中的应用分析

针对气体钻井地层出水及钻遇漏失层等问题,提出双层钻具反循环钻进技术应用于气体钻井的方法。双层钻具反循环气体钻井技术融合了气体钻井、潜孔锤钻井和反循环钻井三种钻进技术方法,具有所需气量小、所钻井眼的质量好、处理地层出水的能力强、有效避免和减少严重漏失等优点,适用于水敏性地层、坍塌和漏失
地层以及低压、低渗透气层。研究双层钻具反循环气体钻井技术,形成针对水层、漏层同存的钻井配套技术,能进一步拓宽气体钻井技术应用范围。     

反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景

在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上,研究了反循环空气锤在国内外的发展现状,分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域具有广阔的应用前景,研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。     

空气锤钻井技术在气体钻井中的应用

空气锤钻井是一种低钻压、低转速、高冲击破岩回转钻进技术,它兼容了气体钻井和冲击回转钻井的优势,其机械钻速一般比回转钻井高,是当今解决硬岩钻井难题的一种有效方法。在气体钻井中,空气锤钻井技术解决了不能在打快的前提下控制井斜的难题,是目前最可行最有效的技术。介绍了空气锤结构与工作原理、钻井参数的选取、现场取得的效果和存在的问题等。     

两种反循环钻头的性能对比分析及应用

良好的反循环效果是贯通式潜孔锤反循环钻进的关键,为此,根据流体力学软件对2种钻头结构进行了流场对比分析,模拟实验得出抽吸效果较好的是窄缝式内喷孔结构、从压力云图可以看出窄缝内喷孔结构负压区分布均匀,但其集中应力较大,无法满足长时间的使用寿命,而双排内喷孔式反循环钻头集中应力较小,同时具备较好的反循环效果,因此具备工业性应用的可行性。在工业性试验中,对其中双排内喷孔式反循环钻头进行了现场测试,累计进尺43.2m,钻进效率为12.8m/h以上。工业试验表明,双排内喷孔式反循环钻头具有不仅良好的反循环效果,且实现了贯通式潜孔锤反循环钻进高效、快速的钻进目的,大大提高了使用性能。     

气体反循环钻井技术发展现状

气体钻井技术与常规钻井相比在发现与保护储层、减少钻井工程复杂和极大地提高钻井速度等方面表现出明显优势,但是气体钻井设备投资大、占地多、运行能耗高也限制了其广泛应用的范围。而气体反循环钻井具有消除了井漏复杂、降低了对动力和钻井液的需求量,能完全回收未受污染的钻屑或连续取心、降低地层污染,以及更好、更及时地发现产层、减少地层产液对钻探工艺的影响等许多优点。气体全井反循环钻井技术在找矿系统、水井、水文地质以及大井径工程施工的钻探中广泛应用。文章介绍了国内外反循环钻井工艺及工具技术的发展现状,为该技术引进并更好地在石油工业中发挥效益提供重要参考。     

哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术

准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性,指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩,较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上,通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局,改进空气锤保径结构与防掉机构设计,并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法,形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用,在保证井斜始终控制在1°以内情况下,单只空气锤平均进尺367.86 m,较邻井提高了56%以上,取得了显著的应用效果,为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。     

KQC系列空气锤在油田气体钻井中的应用

在油田气体钻井中使用KQC系列空气锤,解决了泥浆钻井在中硬以上地层中钻速慢、易井斜的难题。钻机通过钻杆对井底空气锤施加钻压和转矩,空压机产生的高压气体驱动空气锤钻头对井底岩石进行冲击,形成快速的旋冲式破岩钻进。这种破岩方式要求的钻压和转矩较低,有效地降低了井斜,减少井下事故的发生。现场试验表明,使用KQC系列空气锤钻井,平均机械钻速比泥浆钻井提高5倍以上,同时具备防斜和纠斜的能力。介绍了KQC系列空气锤的结构特点、工作原理、技术参数、台架试验与现场试验情况及空气锤钻进中应注意的问题。     

旋转冲击破岩实验装置的设计与应用

旋转冲击钻井技术是深井、超深井钻井常用的提速措施之一。实践表明,钻压、钻头转速、冲击力与冲击频率是影响旋冲钻井破岩效率的关键参数,优选旋冲钻井参数有助于提高冲击器的破岩提速效果。设计了一种新型旋转冲击破岩实验装置,利用齿形振套的碰撞产生冲击载荷,用地质钻机带动钻头破岩。测量实验表明该装置冲击载荷受弹簧压缩量影响,冲击频率为冲击振套齿数与钻机转速的乘积,冲击过程稳定高效,冲击参数与现场多种旋冲钻井工况有较好的对应。旋冲破岩实验表明旋冲钻井技术可以显著提高钻头破岩速率;提高冲击载荷幅值,能够提高钻头破岩速率。旋冲钻井技术存在最适宜钻压,使用不同类型冲击器钻进不同地层时需要对钻压进行优选。利用该实验装置研究旋冲钻井参数对破岩速率的影响规律,有助于旋冲工具性能参数的设计和优选。     

气体钻井超前探测震源工具设计及力学性能模拟研究

为了实现气体钻井钻头前方风险地层的超前探测，设计了适用于气体钻井环境的井下冲击震源工具，并对其力学性能进行了研究。基于气体钻井的环境，设计了冲击震源工具的关键结构；根据室内冲击试验，优化了震源工具的吸振结构和冲击能量；使用RecurDyn软件，分析了冲击块的运动过程，优化了关键结构的参数；模拟研究了底部吸振圆盘的抗冲击能力和传动杆限位结构的抗拉强度，以及冲击震源工具的力学性能；给出了现场施工方案，分析了其主要优势。研究结果表明:聚四氟乙烯能显著衰减钻铤波及尾波，有利于识别时域内的地层弱反射波信号；冲击能量为50 J时，冲击振动波的传播距离为18.61 m，可满足气体钻井超前探测的目的；聚四氟乙烯受到的最大冲击力为1 796.88 N时，其相对变形不超过0.03%，且传动杆限位结构处承受下部钻具的重量不能超过1 150 kN。通过气体钻井随钻超前探测震源工具结构设计及力学性能模拟研究，为近钻头冲击震源工具的研制与应用提供了依据。      

空气锤在石油钻井中的应用前景

针对目前深部、复杂地层钻速低和易产生井斜、大直径井眼和水平井施加钻压困难、钻井成本高等问题进行了大量的调研。通过相关文献提供的数据和图表资料分析得出：空气锤结合了冲击回转钻井和空气钻井的两大钻井优势，转速低，扭矩小，钻压小，降低了钻具循环应力和磨损，控制井斜容易，在很大程度上提高了机械钻速、降低了钻井时间和成本，钻硬地层时优点更为突出，由此提出了研究空气锤的必要性，并全面总结了空气锤钻井的优越性，同时也指出了它应用的局限性。最后分析了我国油气资源现状、钻井状况和空气锤在国内外的应用实例，得出空气锤在低压低渗层欠平衡钻井、欠平衡钻水平井、深井、超深井、复杂地层、大直径井中开发油气资源有着广泛地应用前景。     

煤层气低成本钻井技术

分析了我国煤层气勘探开发现状，基于煤层气生产特征分析了煤层气开发向产业化、商业化发展降低钻井成本的主要技术方法。根据潜孔锤钻井原理和特点，详细分析了钻压、转速、注气压力、注气量等实钻参数合理的确定方法，综合阐述了这些参数与提高钻井速度之间的变量关系，以及其中影响钻井速度、钻井周期的关键因素，介绍了潜孔锤在煤层气钻井使用中的效果及优点。实践证明，潜孔锤钻井技术是当前降低煤层气开发钻井成本的关键技术之一。还提出了国内轻型钻机现有装备技术条件下潜孔锤钻井的实施方案。     

泡沫钻井用空气锤工作性能研究

介绍了空气锤气室结构和工作原理,提出了空气锤工作的关键点是后气室与活塞的能量积聚和前气室向井底的能量释放。从气室结构参数、钻头尾管尺寸参数、气缸与活塞之间的间隙3个方面分析了泡沫钻井用空气锤的工作性能,并提出了保证空气锤泡沫钻井的调整方案,对空气锤钻井技术应用于泡沫钻井具有参考价值。     

气动贯通式潜孔锤反循环连续取心取样钻进新技术在河南钼矿中应用

三道庄钼矿勘探生产中钻遇的地层非常复杂，采用其他方法均无法实现钻进，经过分析比较，决定采用贯通式潜孔锤反循环连续取心（样）钻进新技术来解决该地层钻进难、成孔难、取样难等三大问题。文章从钻进技术特点、工作原理等方面对该技术进行详细分析，得出其具有钻进效率高、岩心（样）采取率高、成孔质量好等突出优点。并介绍了钻进主要设备机具的配套、施工工序、操作要点、遇到问题的解决方法等。在河南钼矿露天采石场应用该项技术，有效避免了塌孔和卡钻事故，工程进展顺利、质量好、岩心（样）采取率在98％以上，取得了良好的效果。针对在生产试验中遇到的某些问题，作者提出了一些改进建议。     

普光气田气体钻井集成配套技术新进展

气体钻井在钻井提速、防漏治漏、发现和保护油气层方面优势明显,已成为国内勘探开发的一项实用性先进技术。为此,介绍了气体钻井集成配套技术,包括空气锤及配套钻头研制、雾化钻井(雾化基液的基础配方:雾化剂为0.1%～0.3%、抑制剂为0.3%～0.7%、气雾稳定剂为0.05%～0.15%、增黏剂为0～0.15%、固结剂为0～1.5%)、泡沫钻井、空气钻井燃爆监测预警、空气钻井取心以及气体钻井钻具失效预防技术现状及取得的进展。电磁波随钻测量技术、延长气体钻井使用井段技术和用气体钻井发现和提高油气井产量技术是气体钻井今后发展应用的重点和方向。     

应用空气锤钻进提高钻速机理分析

气体钻井是目前国际上迅猛发展的一项技术,被广泛应用于钻井提速、降低成本、保护油气藏等方面。在气体钻井中应用空气锤能够改善钻井性能,提高钻速。从空气锤钻进过程中井底岩石的力学性质、冲击旋转的钻井方法以及清洁井底方面分析了提高钻速的原因,并结合实验室岩石破碎状态,对空气锤钻井破岩特点进行分析,得出提高钻速得利于井底负压、高频冲击动载及清洁的井底。     

空气锤及空气钻头在普光气田的应用

普光气田已钻井实践表明，常规钻井液钻井技术机械钻速低，钻井周期长，钻井复杂及事故多，无法满足普光气田开发要求。如何优质、安全、快速钻井成为普光气田勘探开发进程中必须要解决的重大技术难题。为此，对空气锤和空气钻头发展历史进行了简单回顾，介绍了空气锤及空气钻头的结构、使用优点和应用注意事项，重点阐述了空气锤和空气钻头在普光气田的应用效果和出现的问题。实践证明，空气冲击旋转钻井技术是解决普光气田陆相地层钻井难题的有效途径，是加快普光气田开发进程的重要技术，为解决高陡构造防斜打快提供了新思路。