基于振动实测的非均质地层钻头失效分析与对策

四川盆地作为国内页岩气开发的重点区域,通过近几年的不断攻关和实践,机械钻速得到了提高,但由于受地层复杂、可钻性差、非均质性强等地质因素的影响,导致井下钻柱系统不良振动剧烈,容易出现钻头损坏严重、钻速较低等问题,严重影响了钻井时效。为了解决上述难题,以该盆地涪陵工区上二叠统龙潭组—中二叠统茅口组为例,采用井下振动高频测量工具的实测手段,测量了钻头—钻柱系统的动态振动加速度参数,结合地层的岩性和矿物组分分析,研究钻头失效原因与对策,并开展了现场试验。研究结果表明:①在非均质地层中钻进的钻头—钻柱系统产生了大于40 m/s~2的高幅值瞬时冲击振动,高幅值的瞬时冲击是导致钻头先期失效的主要原因;②提出了抑制高幅值的瞬时冲击振动采用"减振+增压"工具组合和避免井下工具共振的钻井参数;③采用钻井新参数的试验井比邻井的高幅值瞬时振动降低了17%,单只钻头进尺增加24%,钻头工作环境得到了较大的改善,钻头使用数量减少。结论认为,该研究成果能够有效地改善钻头—钻柱系统的振动状态,有利于达成延长钻头使用寿命的目标。     

涪陵页岩气井水平段一趟钻技术实践与认识

涪陵页岩气田二期产建井的三开水平段,由于地质条件复杂、钻进工具效率低等原因,需要多趟钻才能完成,导致起下钻次数多、周期长、成本高。在分析涪陵二期工区水平段施工存在的技术难点基础上,通过储层岩石物性分析,优选钻头、螺杆、导向钻具方案,优配钻井施工工艺,提出了水平段一趟钻实施的优化方案。现场完钻的14口井,3口井一趟钻钻完水平段,8口井两趟钻钻完水平段。结合实践中存在的问题,提出了下一步对策和建议,对后续新钻井水平段实现一趟钻施工具有一定的参考意义。     

V形叶片辅助携岩工具的优化设计

V形叶片辅助携岩工具通过其水力和机械的双重作用不仅能防止岩屑沉积,而且能对已形成的岩屑床进行及时清除。目前对辅助携岩工具的结构参数优化缺乏深入研究,制约了该工具的进一步应用和推广。为此,在工具结构分析和工作原理介绍的基础上,利用CFD软件对工具的V形叶片进行了流场仿真,分析了叶片高度、宽角度及转折角等结构参数对工具携岩效果的影响规律。分析结果表明:叶片高度与钻井液流速不成正比,V形叶片高度为25 mm时产生的旋流效果最佳;V形叶片转折角增大,工具周围岩屑的冲洗作用增强,V形叶片转折角为150°时对钻井液的扰动能力最强,携岩和清砂效果最佳。所得结论可为V形叶片辅助携岩工具的后续研究和现场应用提供理论依据。