空气锤钻井技术在哈深201井火成岩地层的应用

准噶尔盆地火成岩地层岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,钻进过程中井斜问题突出、机械钻速低、钻井周期长,严重影响了火成岩目的层的勘探开发进程。首先分析了牙轮钻头气体钻井技术难点,通过开展火成岩岩石力学特性实验,分析空气锤破岩机理及其在火成岩中的适应性,结合KQC型空气锤主要结构、技术性能特点,提出空气锤钻井低钻压、低转速、高频率冲击的破岩方式,在实现山前带火成岩防斜打快的同时,能有效避免钻具磨损、疲劳断裂等情况发生。在准噶尔盆地哈深201井火成岩中进行了现场应用,在保证井斜始终控制在2°以内情况下,平均机械钻速和单趟钻进尺较牙轮钻头气体钻井同比分别提高了2.45倍和6.42倍以上,哈山区块?444.5 mm井眼单趟钻机械钻速14.29 m/h,?311.2 mm井眼单趟钻进尺470.62 m,取得了显著的防斜打快应用效果,为今后火成岩地层优快钻井探索出了一种有效的技术手段。     

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。     

空气锤钻具防斜机理研究

空气锤在提高气体钻井机械钻速的同时可以有效控制井斜。通过对井底应力及空气锤破岩过程的研究,利用摩尔-库伦准则建立了考虑岩石本身以及周围压力的各向异性指数计算公式。结合空气锤的破岩特性得出空气锤钻具的防斜机理为:空气锤钻具的破岩力主要来自于内部冲击力,较小的钻压使钻具变形较小;空气锤的半圆形牙齿以及巨大冲击载荷使待破碎岩石的局部各向异性指数变小;空气锤低转速条件下的高频冲击有利于克服岩石的各向异性而实现平衡破碎。     

空气锤钻具组合稳定性动力学因素分析及优化

空气锤钻井过程中由于活塞轴向冲击锤头进行破岩工作,钻柱会产生轴向振动,其中下部钻铤振动常发生以钻铤螺纹断裂为主的失效故障。文章以某井空气锤钻井钻具组合及钻井参数为例,通过有限元法,建立了空气锤钻井全井段钻柱动力学模型,从动力学出发研究下部钻具组合动力学特性,优化空气锤气体钻井钻具组合。研究结果表明：空气锤钻井主要影响下部300 m钻柱,在冲击振动弯扭共同作用下,钻铤螺纹容易产生疲劳失效,模拟结果与现场失效　情况相符。优化方案为KQC275空气锤钻井过程中上部接Ø279. 4 mm 钻铤,此时钻柱系统轴向振动最小,全井段钻柱动态钻进稳定性好,对现场空气锤钻井钻具组合方案进行了优化,预防了钻柱失效。该研究对空气锤钻井钻柱动力学行为有了明确认知以及提供了钻柱振动失效预防措施     

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。     

负压脉冲射流辅助钻井模拟试验研究

负压脉冲射流是以负压脉动为特征的非连续射流。通过在钻头上部使用负压脉冲射流调制器，使井底压力产生负压脉动，能够瞬间减小井底岩石上的压持效应，降低岩石的抗破碎强度．从而达到提高机械钻速的目的。利用中围压模拟钻进试验系统进行了负压脉冲射流辅助钻进效果试验。通过在天然砂岩岩心中钻进，考察了负压脉动值、围压对负压脉冲射流辅助钻井钻速的影响。试验结果表明。随着脉动负压值的增加。负压脉冲射流辅助破岩钻进速度线性增大；围压对负压脉冲射流辅助钻井钻速的影响较常规钻井小；与常规钻井相比。室内模拟钻井试验条件下负压脉冲射流辅助钻井可以使钻速提高0．7～3.0倍。     

元坝地区气体钻井井斜控制技术与应用

元坝地区侏罗系上沙溪庙组及以上地层实施气体钻井技术提速效果明显,但是井斜问题一直是制约气体钻井优快钻进的技术难题。基于实钻资料统计,分析认为蓬莱镇组中下部~上沙溪庙组上部地层是元坝地区空气钻井的易斜井段;岩性软硬交错是引起井斜的客观地质因素,而大尺寸钻铤数量不够和钻进过程中钻压较大是造成井斜的直接原因。结合目前现场采用的吊测井斜监测手段,提出优化塔式钻具组合和钻井参数,选用大尺寸钻铤配合牙轮钻头,控制钻压不超过140~160 k N,现场成功应用10余井次,最大井斜控制在2°以内,目前已成为元坝地区海相井中最经济有效的防斜技术;陆相井通过应用空气锤钻井技术,易斜井段控制井斜在1°以内,同时提速效果显著,建议推广应用。     

气体钻井地层自然造斜力计算研究

气体钻井循环介质为气体,井底压力很小,井底岩石受力状态及对井底钻头及岩石的冷却性能等差异,造成岩石破碎方式与常规钻井液钻井的差异。常规钻井液钻井中地层造斜力的求取与气体钻井必然存在差异。以岩石力学为基础,分析了气体钻井破岩机理,认为气体钻井破岩机理不同于常规钻井液钻井,井底岩石破坏方式为体积破坏;建立了气体钻井地层造斜力的计算模型,实例计算表明该模型可用于气体钻井地层造斜力的求取,     

空气冲旋钻井破岩试验台架研制初探

分析了空气钻井冲旋破岩的井底压力和温度、钻压、转速、空气排量、空气锤、射流作用等影响因素。由于台架和真实钻井的差异，忽略了井底压力和温度，不做模拟井壁，岩屑可以充分排出。在此基础上，提出了台架机械系统的3种实现方案：方案一借鉴了钻机钻井的实现方法；方案二使用了旋转岩样的方案，不再需要水龙头，钻压施加方便，且节省了一个液压缸；方案三使用液压缸模拟冲击。     

国内外石油钻井装备的发展现状

在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。     

砾石钻具及砾石区钻井工艺的研究

本文重点介绍了砾石钻具及钻头的研制,并对其技术难点进行了详细分析,通过试验及现场施工使用,总结出了一套完整的钻井工艺方法。     

采用系列技术提高苏丹钻井速度

介绍了苏丹Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ区块1996~1998年的钻井状况和中国钻井队的现状及一些成功的经验。采用了系列钻井技术,大大提高了苏丹区块的钻井速度,钻井和完井周期分别缩短38%和35%,单位成本降低24.5%,取得了较好的经济效益。     

新型“三强”钻井液在磨溪气田快速钻井中的应用

磨溪气田长期以来由于地层的垮塌和多个油气层的存在,使其从Φ311.2 mm井段开始钻井液密度就一直居高不下,到完井时钻井液密度高达2.30 g/cm³以上,严重地影响了该气田的钻井速度。为了加快对该气田的钻探,在经过大量的室内试验的基础上,形成了从无固相到低密度再到高密度的新型“三强”钻井液体系。实践证明,“三强”钻井液体系,从无固相转化到低固相再到高密度钻井液,工艺简单、技术可行,有利于钻井液费用的控制。通过多口井的应用见到了明显的效果,钻井速度得到了大幅度的提高,钻井周期大幅的缩短。     

双壁钻杆低压钻井工艺技术

双壁钻杆低压钻井工艺技术是利用一种特制的双壁钻杆、旋转充气水龙头和井下气液混流器等特殊装置，以正循环的方式，分别从双壁钻杆的环形间隙和中心水眼内，同时向井内充（泵）入一定量的压缩空气和钻井液，压缩空气从井下某一位置处的气液混流器进入井眼环空中，钻井液从钻头水眼处上返，在井眼的环空中形成了两个不同压力梯度的气液混合段和纯液相段，从而达到降低井底液柱压力的目的。同时由于从井口到井底始终存在着连续的液相流，常规井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，可以进行正常的井眼轨迹控制。系统介绍了该工艺技术原理、专用配套工具的结构与功能，并结合现场一口井应用实例，对该工艺技术的工艺流程、操作要点、应用效果、范围和发展方向进行了系统阐述和评价。     

QK17-2大位移井的井眼净化研究

井眼净化是大位移井中的一项关键技术,井眼净化不好易导致黏附卡钻等多种问题的发生。在考虑钻井液性能、钻具旋转、机械钻速等因素的基础上,设计了QK17-2-P33大位移井中岩屑滚动运移和悬浮运移的最小环空返速及临界排量,分析了实钻过程中QK17-2-P30大位移井的基本情况及QK17-2-P31井钻井过程中由于井眼净化不好而导致卡钻的原因,为今后大位移井的井眼净化提供了借鉴。     

欠平衡钻井完井液技术（Ⅱ）—气体型完井液技术

在低压储进行欠平衡钻井时常选用气体型低密度流体,综述了气体流体的发展简史和特点,并分别详细介绍了空气（或天然气）,雾,充气钻井液,稳定泡沫钻井液,硬胶泡沫钻井液的优缺点,关键技术,相应的性能测试以及测试与评价方法。     

海洋深水钻井关键技术及设备

随着世界海洋油气资源勘探开发水深的不断增加,海况环境变得更加复杂,钻井难度越来越大,对钻井工程提出了更高的要求。针对深水钻井面临的难点,对喷射下导管技术、动态压井技术、双梯度钻井技术以及微流量控制钻井技术等深水钻井技术进行了阐述,分析了各自特点和适用性,为国内海洋钻井设计和施工进一步走向深水提供指导。     

国内外新兴钻井技术发展现状

为满足勘探开发的要求,提高钻井工程效率、降低钻井成本,达到提高勘探开发整体效益的目的,国内外新兴起来了旋转导向钻井、垂直钻井、套管钻井、实体膨胀管、控压钻井和随钻测井等钻井新技术。详细介绍了国内外各种新兴钻井技术的发展状况、现场试验及应用情况,分析了各种新兴钻井新技术的技术优势及国内外的差距。最后建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具,以缩小与国外先进钻井技术的差距,推动我国石油勘探开发的快速发展。     

Lasing into the Future: Potentials of Laser Drilling in the Petroleum Industry

The need for a new method of drilling oil and gas wells is immense. Current drilling techniques used were developed at the beginning of the last century. Many problems persist with this method including downtime due to dull bits, the lack of precise vertical or horizontal wells and formation fluid leakage during drilling due to the lack of a seal around the hole. Laser drilling is a new technology that has been proposed as a method to eliminate the current problems while drilling. Although experiments for laser drilling were conducted in the 1960s and 1970s, it is only recently that this research area has been redirected to the oil and gas industry.

This article reviews the benefits of laser drilling, current laser types, and the experimental work that has been conducted. The experimental work conducted thus far is performed with several different lasers such as the US Army's MIRACL and the US Navy's COIL. The data that was generated by these studies was executed on several types of cores including sandstone, limestone, and shale. The effect that lasing has on porosity and permeability as well as the effect of saturation and pressure on lasing was determined. The work conducted shows that a great future potential awaits the oil and gas industry with laser drilling.