小口径绳索取心钻进在砀山地区深厚泥岩地层中的施工技术

本文介绍了小口径绳索取心钻进工艺在安徽省砀山县北部地热资源调查ZK01孔中的实践经验。厚度达600多米的水敏性泥岩地层遇水后表面水化,出现缩径和套管内壁结成虚厚泥皮现象,导致泥浆循环不畅、出现憋泵持压。根据小口径绳索取心钻进工艺特点,分析了该孔缩径特征、套管内壁结泥皮原因后,采用了液控扩孔钻头和无固相乳化抑制泥浆体系等技术取得了很好的效果。文中介绍了液控扩孔钻头原理、扩孔作业注意事项、无固相乳化抑制泥浆的维护和配制。其中液控扩孔钻头是首次在小口径绳索取心钻进工艺中采用,为后续施工类似地层提供了很好的借鉴作用。     

绳索取心钻进技术讲座——第四讲 钻进工艺规程和取心操作技术

绳索取心作为一种新的取心钻进方法，必然伴随有相应的钻进工艺规程和操作技术。只有充分认识绳索取心钻进的特点，根据不同情况采用合理的钻进工艺规程，熟练的掌握取心操作技术，正确地使用绳索取心钻具，才能充分发挥绳索取心钻进的优越性，达到减少事故，提高效率，降低成本之目的。一、钻进工艺规程绳索取心钻进除与普通金刚石钻进一样，要求配备多档的高速钻机和泵压较高的变量泵，设计合理的钻孔结构，严格钻孔级配外，还必须根据地层情况、钻头类型、钻孔口径和深度、冲洗液的种类等因素，采用适合绳索取心钻进特点的钻进工艺规程。     

复杂地层钻进技术的研究与应用

为满足地质矿产勘探向更深、更复杂地层、难以到达地区、海洋、水域等区域拓展的要求,研究适用于各种复杂地层的钻进方法多介质反循环取心取样技术,深孔及复杂地层绳索取心钻探技术,双管空气反循环在物探爆破孔施工中的开发应用,绳索打捞全面钻进技术,螺旋跟管无循环钻进成孔技术,潜孔锤同心跟管钻进技术等.详细介绍了这些复杂地层钻进技术的研究进展及应用效果.     

深部钻探绳索取心跨口径钻具的应用研究与拓展

在深部地质岩心钻探中,绳索取心是最常用的钻进工艺。由于绳索取心钻进环状间隙小,需要采取加大钻头的方式,解决泵压高、“激动”压力大造成孔壁失稳等问题。深孔施工在不下套管的情况下直接将钻头加大到上一级口径,可以解决环状间隙问题,还能多出一级备用口径。通过对绳索取心钻杆能力进行分析,研制了跨口径系列绳索取心钻具,并在实践应用中不断改进,为深部地质岩心钻探的钻孔结构设计和复杂地层钻进提供了保障,应用效果良好。为满足地热钻探的长孔段取心要求,提出了大口径绳索取心钻具的设计方案,进一步拓展了绳索取心工艺的使用范围。     

绳索取心钻进工艺在非金属矿产资源勘探中遇到的问题与对策

在介绍了非金属矿产勘探中钻探常见地层及其成孔特性和绳索取心钻进工艺特点的基础上,分析了绳索取心钻进工艺在非金属矿产勘探中容易出现的粘附卡钻、憋泵卡钻等事故的成因,提出了处理方法;总结了绳索取心钻进软、散地层的冲洗液类型、性能要求、维护管理等方面的经验;着重介绍了SJP水泥浆及其用于钻孔堵漏的灌注工艺方法。     

新疆温宿、库车地区砂岩铀矿绳索取心钻探技术

介绍了在新疆温宿县、库车县煤田和砂岩型铀矿钻探施工中,将绳索取心钻进技术应用于沉积岩和软岩地层施工的技术措施及效果。实践表明,绳索取心钻进技术在沉积岩和软岩地层同样可以发挥钻进效率高的优势。     

松辽盆地北部地区小口径油气钻井施工技术

为了探查松辽盆地北部地区的地层情况,评价预测石炭—二叠系的油气前景,我队在该地区参与实施了4口油气地质调查井,设计井深均为2000 m。我队运用小口径绳索取心钻进工艺进行全孔取心,在取心率和取心质量等技术指标上都圆满完成了设计要求。由于松辽盆地北部地区为盆地沉积地层,地层情况复杂,大部分为泥岩、砂岩地层,易水化,发生坍塌、掉块、缩径等复杂井内事故,影响钻井事故进度和取心质量。为保证钻井的顺利实施,我队在钻进过程中,根据钻进地层情况,进一步优化钻具组合和钻进参数,选择护壁性能强的成膜防塌冲洗液体系,圆满完成了钻井施工任务,取得了较好的钻探成果。     

FDS-P型绳索取心钻具研制及试验研究

针对复杂地层绳索取心钻进时易出现的内管总成打捞失败问题,开展了FDS-P型绳索取心钻具研制。基于内管总成打捞失败原因分析,完成了FDS-P型绳索取心钻具设计,通过室内试验,初步验证了钻具结构设计的合理性。为进一步验证钻具性能,在贵州页岩气井开展了野外生产试验,先后完成16个回次取心钻进,累计进尺39.03 m,岩心采取率达到98%以上,其中有6个回次发生堵心,内管打捞全部成功,内管到位及堵心均得到了及时提示。实际应用结果表明,FDS-P型绳索取心钻具结构设计合理,具有良好的到位及堵心报信提示作用,内管总成打捞可靠性得到显著提升,有效提高了易堵心地层钻进效率及岩心采取质量。     

绳索取心冲击回转钻进效果及其工艺探讨

突破坚硬致密“打滑”的石英细砂岩是福建省煤田绳索取心金刚石钻进的技术难题。本文介绍了S75C钻具在两个煤田进行绳索取心冲击回转钻进取得的显著效果。笔者利用计算机对钻压、转速在不同岩性地层中与钻速的关系，进行了多元回归和双元素力差分析，探讨了钻压、转速对钻进速度的影响，就泵量、泵压对钻进效率的影响进行了分析，提出了合理的钻进参数选择范围；对钻头造型提出了基本意见，本文还介绍了S75C绳冲钻具改进成与S75内管总成通用，实现不提钻进行绳冲与绳取回转钻进灵活互换的方法，钻具改进后具有更广泛的适用性。     

ROCK-600型钻机在小秦岭金矿田勘探中的应用

ROCK-600型钻机是一款适合地质勘查需求的便携式钻机,适用于金刚石绳索取心等多种钻探工艺方法。以河南省小秦岭金矿田观音峪矿区钻探施工为例,介绍了ROCK-600型钻机的使用情况,根据矿区地层条件及钻孔设计要求,合理地选择了钻压、转速及泵量,提高了钻进效率,并对钻机在钻进作业过程中存在的不足提出了一些改进建议,以便该钻机能在不同矿区应用中发挥更大的作用。     

适用于海底钻机的保压绳索取心钻具设计

以维持保压钻具内天然气水合物稳定性为研究目的,针对现有大口径保压钻具存在钻孔直径大、岩心样品直径小、钻具结构复杂、钻具质量重从而不适用于海底钻机使用工况要求的实际问题,对保压钻具的结构重新进行设计并进行了室内保压试验。结果表明:该小口径薄壁保压钻具的尺寸合理、结构紧凑,能够满足海底钻机使用工况要求;室内保压试验表明当压力维持在10 MPa以下的压力值时,6 h以内压力下降15%左右;而当压力维持在10~30 MPa之间的压力值时,6 h以内压力下降10%。该保压钻具在上述压力区间内使用满足设计和使用要求。     

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。     

南海深水水基钻完井液防水合物技术

深水区油气钻完井作业相比浅水区和陆地遇到了很多难题,由于海底压力增大和低温的环境,天然气水合物已成为影响深水钻井安全的主要危害之一。目前,国际上深水钻完井作业中通常采用油基钻井液来防水合物,但是油基钻井液环保风险高,为此在陵水区块超深水钻完井作业中尝试采用水基钻完井液进行作业。鉴于国内无类似经验可循,结合陵水区块超深水井的实际情况,首先模拟分析了2口井的水合物风险,明确该区块水合物形成的条件;其次,针对水合物形成的风险,筛选合适的抑制剂及钻完井液配方;在此基础上,研究出相配套的工艺措施。陵水区块深水钻井作业的成功实践表明,由此形成的一套深水水基钻完井液防水合物技术在深水钻完井作业中能够较好地防治天然气水合物,保障作业安全,对后续类似深水井的作业具有借鉴意义。     

“羊D1”油气勘探井井控装置的连接设计

在地质勘探钻井中一般不需要进行井口压力控制。辽西金羊盆地"羊D1"钻井采用地质勘探井的钻井工艺方法进行油气勘探,需要预备有井口压力控制措施。地质钻井设备和井控装置如何耦合是本文讨论的重点。以该井为例,介绍了用全液压岩心钻机全孔金刚石绳索取心钻进工艺施工油气勘探井的施工工艺。钻进中综合考虑了YDX-6型全液压岩心钻机平台的下方空间尺寸、井身结构设计以及本钻井的井口压力控制等要求,选择和设计了一套满足小口径取心钻探施工要求的井控装置。     

渤海油田复杂压力动态调控技术研究

渤海湾蓬莱油田多年注水开发,储层压力系统复杂,层间矛盾突出,小层间压力差更是达到3~4 MPa。复杂压力体系将导致调整井钻完井复杂情况频发,蓬莱油田多口调整井出现了高压层溢流、低压层漏失等井控情况,严重影响着钻完井作业效率和费用。合理的注采井关调方案是保证调整井安全高效作业的重要手段。基于此背景,利用注水井和采油井生产动态数据,建立了注水指数和产液指数的概念,并基于卡尔曼滤波算法创新性地建立了判断注采关系的新方法,同时结合实际注水井关井压降规律,建立了基于注采关系估计和关井压降规律的注采井关调制度。该研究成果在PL19-3-V41井应用,钻进过程安全顺利,单井少停注水7 000 m³。提出的复杂压力动态调控技术能够为周边注水井关调方案提供科学依据,经济效益显著。     

相山地区河元背深钻CUSD2孔钻探技术

相山地区河元背深钻CUSD2孔设计直孔孔深1800 m,于2014年11月28日开钻,至2015年3月26日钻进孔深1535.02 m,达到地质目的层位,顺利终孔,历时119天。该工程选用国内首台XY-8DB型电传动立轴式岩心钻机,成功施工P口径(Φ122 mm)绳索取心钻进至1535.02 m。主要介绍了该孔的钻探施工技术。     

不灌浆条件下的最大安全起钻高度计算

起钻是钻井中必然出现的作业工况,起钻过程中随着钻具的起出会导致井筒中环空液面下降。基于井控安全考虑,必须及时灌浆增加井筒中静液柱压力平衡井底地层压力。针对不灌浆情况下的最大安全起钻高度,目前通常是遵照经验作法和管理规范执行,科学定量计算较少,因此进行了计算方法研究。本文在保证井底压力不变的基础上,先根据井底垂深、井底地层压力系数及井内钻井液密度计算环空液面最大允许的下降高度;根据井身结构和钻具参数,分"干起"和"湿起"两种工况,总结了不灌浆情况下的最大安全起钻高度计算方法,并以X井为例说明了该方法的应用。研究结果得出,其他条件相同的情况下,"湿起"比"干起"的最大安全起钻高度短,井控风险更大,需要较频繁地灌浆;随着钻杆钢级的增加,最大安全起钻高度减小,但是变化不大。本文提出的不灌浆起钻的最大安全起钻高度科学计算方法,可为安全起钻作业提供指导。     

近坍塌压力的防塌钻井流体樊庄煤层气井实践

樊庄区块15号煤层坍塌压力较高,如何实现井筒近坍塌压力同时保证井壁稳定是保证安全高效钻井的关键。室内抑制性实验,发现绒囊钻井流体比表面积为0.02 m2/g、线性膨胀率仅为1.63%、泥页岩回收率达90.2%,抑制性能明显强于其他实验流体。承压能力实验表明绒囊钻井流体承压能力较强,在驱压70 MPa下煤芯柱塞仍未漏失。现场应用两口井验证在近坍塌压力情况下井壁稳定并施工安全。U型井樊试X2Y井三开使用清水钻进出现大量掉块,替入绒囊钻井流体后井壁稳定。钻进过程中钻井液密度0.86~1.10 g/cm3,塑性黏度7~15 MPa·s,动切力4.60~12.26 Pa,动塑比0.57~0.88 Pa/(MPa·s)。顺利与直井连通,完钻。多分支井沁平X-Y-3H井使用钻井液密度0.93~1.21 g/cm3,塑性黏度7~17 MPa·s,动切力4.00~10.22 Pa,动塑比0.39~0.70 Pa/(MPa·s),无大范围掉块、坍塌等现象发生,煤层钻遇率达到95%。     

超深涌水水平孔绳索取心钻具投送和打捞技术

为了精准查明拟建隧道沿线地质情况,通常采用水平孔绳索取心钻探技术。在超深涌水水平孔绳索取心钻进中,投放、打捞内管总成钻具和打捞器是施工中的难题。因此从研制专用水平钻机、选择大功率泥浆泵、封隔分流涌水、设计绳索取心钻具送绳器、定制专用内平绳索取心钻杆等几方面开展研究。全面分析了泥浆泵压力、钻杆内径大小、钻孔深度、钻杆的密封性、钻孔涌水量、涌水压力、孔壁间隙等因素对投送内管总成钻具和打捞器速度的影响,实现了高效、低成本、绿色钻探技术集成。经过精心组织,成功完成了千米级的大涌水水平孔绳索取心钻探施工,精准查明了隧道洞身段工程地质条件,取得了满意的技术效果,为隧道设计和施工提供了安全保障,也为超深涌水水平孔钻探提供了经验。     

套管和尾管快速下入工艺在深水钻井中的应用

套管和尾管的下入程序是整个钻井工艺的重要环节。传统的下套管和尾管速度往往较慢且需要周期性地向管柱内灌钻井液。特别是对于深水钻井等钻井液密度窗口较窄的井,掌控套管柱合适的下放速度较困难,极易产生压力"激动"造成井漏。套管和尾管的快速下入工艺是提高作业效率,保证井下安全,满足钻井工艺需要的重要研究方向。本文主要介绍了套管和尾管快速下入工艺技术的主要工作原理、特点、工具组成和操作方法,以及现场应用情况及其注意事项,对作业过程中可能出现的一些问题进行了分析和总结,并提出了相应的建议,对类似的深水井作业具有重要的借鉴意义。