水平井眼中双稳定器钻具组合的力学特性分析

目前国内以旋转导向螺杆钻具组合为主的长水平段钻进后期存在滑动摩阻大、纯钻时效低和单趟钻进尺较少等问题,造成非常规油气藏的勘探开发成本普遍较高。鉴于此,利用井斜趋势角的概念,对常规双稳定器钻具组合钻进长水平段时各种因素对井斜趋势的影响规律进行分析,设计了一套适合胜利油田樊154区块长水平段稳斜钻进的双稳定器常规钻具组合。研究结果表明,采用双稳定器钻具组合钻进水平段时,稳定器位置、直径、钻压以及井径扩大率等是影响井眼轨迹控制效果的关键参数;在其他参数不变时,随着第1稳定器外径的减小或第2稳定器外径的增大以及钻压的减小,双稳定器钻具组合的增斜趋势将逐渐减弱、降斜趋势逐渐增强。     

弯螺杆钻具水平段导向钻进稳斜能力分析

理论研究和现场实践表明,提高弯螺杆钻具组合在水平段旋转钻进时的稳斜能力有助于增加旋转钻进井段的比例、提高水平段钻井速度并降低施工风险。考虑弯螺杆钻具公转产生的离心力影响,应用纵横弯曲连续梁方法和达朗伯原理,建立了单弯双稳导向钻具组合旋转钻进条件下的力学特性分析模型。以吉林油田长深气田水平井钻井实践为例,选择典型的单弯双稳钻具组合及钻进参数配合,模拟分析了钻具结构(包括螺杆钻具的弯角度数、稳定器直径、上稳定器的直径和位置)和钻进参数(包括钻压和转盘转速)对水平段旋转钻进稳斜能力的影响规律,并以提高水平井眼旋转钻进稳斜效果为目标,推荐了单弯双稳钻具组合优化和钻进参数优选方案。     

垂直钻井系统配合单稳定器力学性能研究

国内外研发的垂直钻井系统在防斜快速钻进过程中表现出良好的优越性,在高陡构造地层得到了越来越广泛的应用。在充分调研垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合的结构特征和工作原理的基础上,应用三弯矩方法建立了垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合的力学模型,推导出钻头侧向力和钻头转角的计算公式,编制了计算程序,采用宣页1井的现场施工数据进行数值求解,分析了垂直钻井系统导向块与稳定器配合位置、井斜角、井眼扩大率、钻井液密度、稳定器外径、钻压、井眼曲率等因素对垂直钻井系统配合单稳定器钻具组合造斜特性的影响规律,并以井斜趋势角为衡量参数,讨论了主动力与最大钻压的关系。     

顺北油气田超深高温水平井井眼轨迹控制技术

顺北油气田储层埋藏深、井底温度和压力高,导致MWD仪器故障率高,超深高温水平井下部高温井段有时无MWD仪器可用,井眼轨迹控制难度较大。为了降低该油气田超深高温水平井轨迹控制难度并提高钻井效率,对水平井井眼轨道设计与井眼轨迹控制进行一体化规划,将顺北油气田超深高温水平井井眼轨道设计成造斜率“前高后低”的多圆弧轨道,优化钻具组合和钻进参数;对于下部无MWD仪器可用的高温井段,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,以控制井眼轨迹。研究和应用结果表明,采用单弯单稳定器螺杆钻具组合进行复合钻进,根据复合钻进井斜角变化率预测结果优化钻具组合和钻进参数,可以解决顺北油气田超深高温水平井下部高温井段无法应用MWD控制井眼轨迹的问题,降低井眼轨迹控制难度,提高钻井效率。     

渤海油田探井非常规井眼防斜打快组合技术

对非常规?241.3 mm井眼在渤海地区的应用进行了钻具组合防斜打快分析。通过建立非常规井眼的BHA控制方程,使用有限差分方法分析了?241.3 mm井眼钻具组合降斜能力随钻压和稳定器位置变化的规律,得出单稳定器钻具组合的稳定器放置位置应该距钻头18 m以上,钻压应在150 kN以下;双稳定器钻具组合下稳定器位置距钻头18 m左右,可以在较大钻压范围内控制井斜。双稳定器防斜效果优于单稳定器。对比分析了?241.3 mm和?311.2 mm井眼的机械钻速和井下复杂情况预测结果,得出?241.3 mm井眼钻速优于?311.2 mm井眼,复杂情况也少于?311.2 mm井眼。     

大牛地气田长水平段井眼轨迹控制方法

准确掌握钻具组合与地层相互作用表现出来的造斜率是控制水平井井眼轨迹的关键。为了实现对鄂尔多斯盆地大牛地气田长水平段水平井井眼轨迹的高效控制,利用大牛地气田长水平段实钻资料进行了统计分析,获得了使用特定钻具组合在复合钻进条件下地层可钻性级值与井眼全角变化率的对应关系。以此为基础,结合螺杆钻具的实际造斜能力,提出了以地层可钻性级值作为设计依据,构建适应地层可钻性的底部钻具组合设计指导原则,并结合现场应用情况形成了考虑岩石性能变化的井眼轨迹控制方法。该方法提高了底部钻具组合及钻进参数优选的针对性和可操作性,进而可达到提高复合钻进进尺比例和长水平段井眼轨迹控制效率的目的。还从井眼轨迹控制技术的角度出发,提出了一种用于钻具组合及钻进参数优选的地层分级方法,并在实际钻井过程中得到了应用和验证。     

卫 68-FP1 井泥页岩油藏水平井钻井技术

为了解决卫68-FP1 井水平段井眼尺寸小、井下摩阻大、井眼轨迹不易控制等问题,在计算不同井眼曲率下摩阻、扭矩的基础上,结合邻井实钻资料,优化了井眼轨道设计,以降低摩阻和扭矩;根据非常规水平井的实钻经验,选用"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合,并对螺杆钻具的弯角和稳定器外径进行了优化,以提高井眼轨迹控制精度;选用合理密度的油基钻井液,以保证水平段的井壁稳定性;采用C1+伽马地质导向技术,以提高油层钻遇率;制定了安全钻进技术措施,以确保钻井安全。实钻结果表明:合理的井眼轨道设计能够有效降低钻进摩阻;"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合能精确控制井眼轨迹,并能提高旋转钻进比例;C1+伽马地质导向技术能确保水平段始终在油层穿行。卫 68-FP1 井的顺利完成,可为泥页岩油藏水平井的钻井施工提供借鉴。      

近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性研究

为提高现有导向钻具组合井眼轨迹控制能力,针对近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性开展了研究。根据纵横弯曲梁法和三弯矩方程,考虑钻具结构弯角和变刚度管柱的影响,建立了带近钻头可变径稳定器的导向钻具组合力学特性分析模型,采用单因素法,对各种条件下近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力的影响进行分析。分析结果表明,近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力影响显著,在所研究的参数范围内,钻具长度和井径扩大率对复合钻进造斜率的影响较为明显,上稳定器和钻压的影响次之,螺杆钻具结构弯角对复合钻进造斜率的影响最小。最后根据研究结果并结合现场实际工况,设计并研制出了井下遥控式近钻头可变径稳定器导向钻具。     

单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力分析与优化

为解决单弯双稳导向钻具组合长时间复合钻进时实钻井眼轨迹偏离设计井眼轨道的问题,对单弯双稳导向钻具组合的稳斜能力及其影响因素进行了分析。根据底部钻具组合复合钻进导向力的拟动态计算模型,编制了相应的计算机程序,模拟计算了钻具组合结构参数、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进稳斜能力的影响规律。结果表明:第一稳定器如果外径过小,在复合钻进中将处于悬空状态,失去支撑井壁的作用;随着第二稳定器外径的增大,单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力减小;螺杆弯角、井斜角和钻压对单弯双稳导向钻具组合复合钻进的钻头井斜力影响均不显著。根据模拟计算结果,对南堡13-斜1025井稳斜段所用单弯双稳导向钻具组合进行了优化设计。实钻结果表明,采用优化设计的钻具组合复合钻进时稳斜效果很好,井斜变化率只有0.18°/30m。这说明,根据各因素对复合钻进稳斜能力的影响规律,对单弯双稳导向钻具组合进行优化设计,可以提高其稳斜能力。      

稠油浅井套管钻井防斜打直技术探讨

由于套管钻井工艺的特殊性,防斜钻具组合设计和井眼轨迹监测均有一定的局限性。结合河南油田套管钻井实际情况,应用模拟计算分析方法,研究了稠油浅井套管钻井防斜打直技术,给出了防斜钻具组合设计及钻进参数优选方案。根据理论计算分析结果及现场实践,建议研制套管钻井防斜专用稳定器,采用单稳定器钟摆组合来提高套管钻井直井井斜控制技术水平。     

临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究

利用水平井特殊轨迹增产的特点，与利用欠平衡消除储层伤害增产的特点相结合，产生了“欠平衡钻水平井”的新技术。欠平衡钻水平井技术是目前国际钻井界发展的热点技术，有许多非常成功的实例。注气欠平衡钻水平井技术面临的两大技术难题是井下动力钻具不能正常工作和常规MWD无法正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术既保证了注气液降低环空液柱压力的作用，同时又保证了钻井液脉冲MWD和井下动力钻具完全工作于不含气的介质，能够正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术的关键有3个方面：新型双层注气套管头、临时套管的下部固定技术和配套工艺。通过对临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究，可以形成一套实用、有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术，解决临时套管注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。     

天然气钻水平井工艺技术

气体钻井技术与水平井技术的结合使用能最大限度减少对储层的污染,能增大储层暴露面积,是开发低渗油气藏的一项重要技术措施。文中介绍了气体钻水平井存在的主要问题,天然气钻水平井的适用条件,天然气钻水平井钻井工艺流程、准备工作、操作方法、完井电测、完井工艺等。结合广安002-H8-2井实际钻井情况,提出了天然气钻水平井应注意的问题,提出了改进方向。     

大牛地水平井钻井提速技术

大牛地气田是中国石化五大气源地之一。分析了大牛地气田目前仍存在的主要钻井难题及技术瓶颈,并从钻井工程地质环境描述、水平井工程优化设计、煤层垮塌预防技术及随钻测量技术4个方面提出了对策。推广优质钻井液体系、膨胀管封堵技术、电磁波随钻测量技术,形成大牛地气田水平井钻井配套技术,有效地提高了钻井速度,对于加快大牛地气田勘探开发进程具有重要意义。     

苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术

针对苏里格气田致密气藏超长水平段水平井钻井完井过程中循环泵压高、摩阻扭矩大、机械钻速低、井眼清洁困难、完井套管柱下入困难等问题,分析了超长水平段水平井钻井完井技术难点,进行了高效钻具和钻井设备优化配置、井眼轨道设计和井眼轨迹控制、水平段钻井提速和清洁,以及旋转导向钻井、强抑制润滑性水基钻井液和"旋转引鞋+套管"漂浮下入...     

煤层气水平羽状分支井的综合录井

利用水平羽状分支井来开发利用煤层气，是一项新的钻探技术，它有别水平钻井,有其独特性。在录井过程中既存在常规煤层气井的共性问题，又有在分支钻进过程中确保井眼轨迹符合设计要求的问题，同时还存在样品气基值不稳定的问题。如何确保地质录井取得完整资料，顺利解决上述问题，是录井技术人具面临的崭新课题。介绍了煤层气水平羽状分支井的基本录井方法，并针对施工过程中存在的问题，寻找出有效的解决办法．为应对新的钻探技术下的录井难题提供借借鉴。     

天然气藏欠平衡水平井钻井技术在HW801井的应用

HW801井是新疆油田第1口采用欠平衡方式实施的天然气藏大位移水平井,也是新疆油田首次部署水平段长达1000 m左右的水平井。长水平段延伸钻进中存在钻具摩阻、扭矩大,井眼净化困难,容易形成岩屑床,轨迹控制效率和精度低,采用液相欠平衡控压钻井作业,如何有效实现井控目标等技术难题。通过优化钻具组合和钻井参数,保证了钻压的有效传递,井眼轨迹平滑;FJQ-245型井下封井器和双节流管汇的合理应用,实现了三开全套欠平衡钻井作业;利用固控设备来控制好钻井液性能,以"净化"保"优化",满足有效携岩的要求。通过解决以上难题,HW801井安全钻进至井深3358 m,其中水平段长1051.92 m,为以后欠平衡大位移水平井钻井提供了成功经验。     

南川地区页岩气水平井优快钻井技术进展及发展建议

南川地区是中国石化继涪陵页岩气一期产建区后的又一个页岩气产建区,为进一步促进该地区页岩气水平井钻井提速提效,在借鉴涪陵页岩气一期建设成熟经验的基础上,分析了该地区页岩气水平井钻井存在的技术难点,进行了井身结构优化、个性化高效钻头优选、井眼轨道设计优化、固井完井方式优化和组合钻机"井工厂"钻井模式等方面的技术研究,形成了适合于南川地区的页岩气水平井优快钻井技术。该钻井技术在南川平桥南区块应用了30余口井,平均钻井周期由应用初期的93.00 d缩短至79.67 d,平均优质储层钻遇率达98%以上,其中一趟钻进尺大于1 000 m的井超过60%,提速提质效果良好。在此基础上,分析了焦页10井区和东胜区块的水平井钻井技术难点,提出了技术攻关建议,以期为南川地区后续产能建设中高效钻井提供技术支撑。     

无土相漂珠钻井完井液体系在DP3井水平段的应用

为了增加泄气面积,了解盒3气层的自然产能,在大牛地气田盒3气层实施了DP3井水平井钻井工艺试验。为了有效保护气层,在DP3水平井水平段采用水基欠平衡钻井,循环介质采用无土相漂珠钻井完井液体系,该体系特点是通过减轻剂—玻璃微珠降低钻井液密度实现欠平衡钻井,有效保护储层。现场应用表明,无土相漂珠钻井完井液体系基本满足了安全生产的要求,实施了平衡钻井技术,部分井段实现了微欠平衡钻井,有效地保护了储层,很好地解决了水平井段的携带岩屑、固相控制、润滑防卡、井壁稳定、储层保护等技术难题。后期测试无阻流量达到6.34×10~4 m~3/d。     

泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术

泸州区块深层页岩气储层龙马溪组页岩埋藏深、温度高,钻井过程中面临井漏频发、难钻地层机械钻速低、旋转导向仪器高温下的故障率高和钻井周期长等技术难点。为此,在分析钻遇地层特征和钻井技术难点的基础上,进行了井身结构和井眼轨道优化、高效钻头优选、堵漏技术措施优化、油基钻井液地面降温技术和欠平衡钻井技术研究,形成了泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术。该技术在泸州区块34口页岩气水平井进行了应用,应用井平均完钻井深5 760 m,平均水平段长1 890 m,平均机械钻速由5.61 m/h提高至7.03 m/h,创造了造斜段+水平段一趟钻完钻、单趟钻进尺2 330 m等纪录。泸州区块深层页岩气水平井优快钻井技术支撑了该区块深层页岩气安全钻井和钻井提速提效,对其他地区深层页岩气水平井钻井提速具有一定的借鉴价值。      

涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术

针对涪陵焦石坝区块地质条件复杂、各向异性大,易导致发生井下故障、钻速慢、钻井周期长及成本居高不下的问题,在分析该区块页岩气钻井完井技术难点的基础上,进行了页岩气水平井钻井工程技术适应性评价,通过对丛式井布井方案、井身结构、井眼轨道设计、优快钻井技术、钻井液技术及页岩气层长水平段固井技术等进行优选及进一步优化,提出了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术方案。该技术方案在焦页 1-2HF 井等17口井进行了现场实践及应用,初步形成了涪陵焦石坝区块页岩气水平井钻井完井技术。应用表明,该技术可显著提高机械钻速、缩短钻井周期,可为涪陵焦石坝区块页岩气规模开发提供技术支持。