复合钻井技术在元坝地区陆相地层中的应用

川东北元坝地区陆相地层,特别是须家河组地层具有研磨性强、可钻性差的特点,致使该地区陆相地层的机械钻速较低,而“PDC钻头+螺杆”和“高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”复合钻井技术可以提高机械钻速。在元坝地区陆相地层的应用表明,与常规钻井技术相比,“PDC钻头+螺杆”和“高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”复合钻井技术均能提高该地区的机械钻速和单只钻头进尺,但“PDC钻头+螺杆”复合钻井技术只适用于该地区的上沙溪庙组地层,“高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头”复合钻井技术适用于须家河组地层。复合钻井技术的成功应用为高研磨性的元坝地区陆相地层提速提供了一种有效的技术手段。      

东营凹陷中央隆起带北部深层钻井技术难点与对策

东营凹陷中央隆起带北部深层钻井存在地层倾角大、地层岩石可钻性差、钻头选型困难、盐膏层发育、地层压力系统复杂、地层温度高等技术难点,导致机械钻速低、钻井周期长。为此,胜利油田提出了以下技术对策:开展地层岩石可钻性研究,优选钻头;利用“PDC钻头＋螺杆钻具”进行复合钻进;进行旋冲钻井技术、井底涡轮增压钻具配合超高压射流钻头钻井试验;推广应用气体钻井技术;优选钻井液体系。现场应用和试验结果表明,所提出的技术对策可行、有效,并在应用和试验过程中形成了东营北带深部地层钻井提速配套技术。      

提高川东地区高陡构造井钻速的新方法

四川东部地区多为高陡构造，地层倾角一般在15°～70°之间，随着勘探开发不断向深层发展，井身质量与钻井速度的矛盾越来越突出。在根据沙坪场、七里场构造上几口井实钻情况对比，分析总结PDC钻头+螺杆钻具在高陡构造中应用的优点，并对其取得的经济效益评价的基础上，提出螺杆钻具加PDC钻头是提高高陡构造井机械钻速行之有效的方法。     

元坝124井超深井钻井提速配套技术

元坝124井是元坝地区的一口重点探井。由于元坝地区陆相地层石英含量高、研磨性强、可钻性差,导致单只钻头进尺少,机械钻速低,钻井成本高。为此,首先评价了元坝地区前期的钻井提速技术:气体钻井技术、“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井技术、控压钻井技术和“PDC钻头+螺杆钻具”复合钻井技术。并在此基础上,根据元坝124井所要钻遇地层的特征,制定了该井的钻井提速配套技术方案:一开采用气体钻井技术,二开采用“孕镶金刚石钻头+涡轮钻具”复合钻井技术,三开采用“PDC钻头+螺杆钻具”复合钻井技术。实钻表明,该钻井提速配套技术方案可行,能够大幅提高机械钻速,缩短钻井周期。该井平均机械钻速2.80 m/h,钻井周期253.84 d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口井。      

玉北地区深井快速钻井技术

玉北地区是中国石化西部地区的重点勘探开发区域,玉北1井在奥陶系鹰山组地层钻遇良好油气显示,但该地区古近系膏岩层易蠕变缩径、二叠系火成岩地层易垮塌掉块、古生界地层可钻性差,导致钻井过程中复杂情况多、机械钻速低、钻井周期长。为此,通过处理分析测井资料和岩心三轴应力测试数据,建立了玉北地区地层压力剖面和地层可钻性剖面。利用地层压力剖面对井身结构进行了优化,利用地层可钻性剖面优选了钻头,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行了复合钻井试验。根据不同地层的特性和失稳机理,优选出了强抑制性聚磺钻井液和强抑制非渗透钻井液2种防塌钻井液。钻井实践表明,采用优化后的井身结构,利用优选出的PDC钻头与螺杆钻具配合进行复合钻井,使用优选出的防塌钻井液,钻井过程顺利,没有出现缩径、阻卡和垮塌掉块等复杂情况,平均机械钻速提高了22.6%～28.6%,单井钻井周期缩短了47.00～90.78 d。      

塔河油田沙3区块水平井钻井技术

通过对塔河油田沙3区块已完成的5口水平井的总结分析,认为该区块水平井钻井过程中存在地层可钻性差、地温梯度高、造斜点浅、PDC钻头复合钻进时增斜规律性不强等技术难题,从井身结构优化、钻井液优选、应用"PDC钻头 螺杆"钻进等方面介绍了5口水平井钻井所采取的主要技术措施,并给出了相应的钻具组合、钻井液维护处理及工程技术措施,指出应加强钻具造斜性能的统计分析及PDC钻头的应用,进一步优化井身剖面,优化技术措施,以提高机械钻速,缩短钻井周期,从而提高该区块水平井钻井的综合经济效益。     

提高四川深井超深井钻井速度的技术途径

四川地区地质条件复杂，深井超深井钻井速度低、完井要求高、勘探开发成本高，严重制约了深部地层油气勘探开发的进程。为此，对影响四川复杂地质条件下深井超深井钻井速度的主要技术难点进行了分析，并根据龙岗1井的成功经验和当前国内外钻井技术现状，提出了四川复杂地质条件深井超深井提高钻井速度的技术途径，包括浅中层沙溪庙组-须家河组层段采用气体钻井、中深层雷口坡组-长兴组层段采用复合钻井（螺杆钻具＋转盘配合PDC钻头）等新工艺、新技术与成熟技术配套应用的提速技术方案以及科学设计井身结构、配套应用新工艺、新技术和加强钻井装备配套等做法。     

北特鲁瓦油田水平井个性化钻头优选及应用

针对目前哈萨克斯坦共和国北特鲁瓦油田水平井钻井提速技术难题,通过开展地层地质特征、邻井钻头钻速、岩石力学特性、钻井参数等分析研究,优选出适合目标区块的个性化PDC钻头、配套钻井参数及钻具组合,并形成了钻头综合提速技术方案。现场应用情况表明,区块二开?311.2 mm直井段应用螺杆+江汉KS1952SGRX型PDC钻头+MWD随钻防斜钻进技术,在保证了井身质量的同时有效提高了机械钻速;三开?215.9 mm水平段应用旋转地质导向+Smith公司stinger齿Z516型PDC钻头,机械钻速和进尺均显著提高,且仅用一只钻头就钻完整个1000m以上的水平段。     

扭力冲击发生器在塔河油田的应用

采用PDC＋螺杆钻井工艺钻遇非均质地层时,由于黏滑作用及较高的钻头转速,PDC复合片易损坏,制约了塔河油田的钻井提速。因此,塔河油田引进了扭力冲击发生器,配合PDC钻头来提高机械钻速。文中介绍了扭力冲击发生器的结构、工作原理、技术参数、技术要点及优点,以及该工具在塔河油田TP234X和TH12153两口井的应用情况。现场试验结果表明,使用扭力冲击发生器可确保PDC钻头工作平稳,提速效果明显,大幅提高了钻井效率,同时保证了井身质量。     

河坝区块复合钻井技术应用及分析

川东北河坝区块天然气资源丰富但地质情况复杂,导致钻井速度慢、周期长,而采用复合钻井技术即利用转盘和井下动力钻具同时驱动钻头钻进可使钻速大大提高,最高达到4.07m／h。为此,分析了川东北河坝区块3口井应用复合钻井技术的情况,对常规和复合钻井的机械钻速、井身质量进行了计算对比,客观评价了复合钻井的应用效果,并为陆相和海相地层的复合钻井推荐了合适的钻具组合。     

LG地区X井快速钻井配套工艺技术

LG地区X井是中国石油天然气集团公司布置在该构造上的一口风险探井,存在井深、岩石可钻性差,参考资料较少,钻遇异常高压可能性大,井底温度高,纵向上地层压力系统多,硫化氢含量普遍较高等钻井工程风险。针对深井安全钻井的难点,开展了气体钻井、螺杆带PDC钻头、防斜钻井等综合配套技术试验研究,并提出如下建议：①在井下出现油、气、水显示,已危及钻井安全,或供气量不够、井底沉砂超过20 m,接单根困难以及有阻卡现象,应及时转换为钻井液钻井;②采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量,而且能保持较高的机械钻速,应继续在311.2 mm井段中推广应用钟摆、满眼钻具防斜技术;③加强总结,不断完善LG构造上的深井、超深井安全快速钻井配套技术。     

复合冲击破岩钻井新技术提速机理研究

为了解决PDC钻头钻遇硬地层时出现的机械钻速低、钻头粘滑振动失效快等问题,提出了PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术,并对该技术的提速机理进行了研究。根据建立的PDC钻头受单向轴向冲击及复合冲击时的扭转振动模型,对PDC钻头的运动规律进行了分析,并利用ABAQUS软件对岩石受单向轴向冲击及复合冲击时所受的剪切力进行了模拟。模拟结果表明,PDC钻头受单向轴向冲击时切削齿的切削深度会增加,但是会造成PDC钻头扭转振动;复合冲击大大提高了PDC钻头对岩石的剪切作用,降低了岩石的阻抗扭矩,从而抑制了PDC钻头受单向轴向冲击所产生的扭转振动。研究表明,PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术能够增加切削齿的切削深度并抑制扭转振动,提高硬地层的机械钻速。      

LG地区提高超深井钻井速度的技术途径

LG地区侏罗系下部地层油气显示活跃,地层压力与显示强度在横向上差异较大并难以准确预测,岩石固有强度普遍低于气体钻井临界强度,井眼不稳定问题较为突出。为解决以上难题,利用测井手段并结合实钻资料分析了LG地区地层压力剖面特征、侏罗系地层气体钻井的井眼稳定性和主要钻井工程地质问题,提出如下技术措施：①合理控制气体钻井的深度,有效规避气体钻井的作业风险,提高气体钻井效率;②在侏罗系下部地层不适合气体钻井的层段,实施欠平衡钻井和PDC钻头复合钻井,来进一步提高超深井钻井速度。     

复合冲击钻具的研制及现场试验

为了进一步提高硬地层的机械钻速,同时控制PDC钻头的黏滑振动,将扭力冲击器和旋冲钻具的特点相结合,研制了同时给PDC钻头提供高频单向轴向冲击和往复扭转冲击的复合冲击钻具。通过地面试验验证了复合冲击钻具的可行性并测试了其性能,结果表明,复合冲击钻具能实现轴向冲击和扭转冲击功能,冲击频率、冲击功和压降随排量增大而增大,随喷嘴直径增大而减小。在葡4-32井的现场试验结果表明:使用复合冲击钻具后,与邻井“螺杆+PDC钻头”复合钻井相比,机械钻速提高了60.2%;试验过程中,PDC钻头未出现黏滑振动和崩齿现象。研究结果表明,复合冲击钻具能提高硬地层机械钻速,并能控制PDC钻头的黏滑振动,起到保护PDC钻头的作用。      

塔里木油田HLHT区块超深井钻井提速配套技术

塔里木油田HLHT区块储层埋藏深、上部地层松软和下部地层岩石可钻性差,导致出现机械钻速低、钻井周期长等问题,在将井身结构优化为塔标Ⅲ三开井身结构的基础上,把提速重点聚集于二开井段,通过分析地层的可钻性,优选钻头及配套提速工具,并结合钻井实践经验,制定了二开钻井提速技术方案:二叠系以上地层,采用长寿命大扭矩螺杆/国产高效螺杆+ STS915K型或MS1952SS型高效PDC钻头复合钻井提速技术;二叠系及其以下地层,采用Torkbuster扭力冲击器+U513M型或U613M型专用PDC钻头钻井提速技术。现场应用表明,HLHT区块超深井应用钻井提速配套技术后,平均机械钻速逐年提高,从5.55 m/h逐渐提高至8.82 m/h,平均钻井周期逐年缩短,从131.0 d逐渐缩短至86.1 d。这表明,HLHT区块超深井钻井提速配套技术提速效果显著,能够满足该区块超深井快速高效安全钻井的需要。      

长庆气田水平井PDC钻头防泥包技术

为实现长庆气田水平井钻井提速的目的,在斜井段中试验了PDC钻头,但均不同程度地发生了钻头泥包的问题。经过广泛的调研分析,找到了导致PDC钻头泥包的主要因素--钻井液问题,另外还有地层、钻井参数、PDC钻头流场设计等影响因素。为此,从强化钻井液抑制性出发,研制出了双钾盐聚合物钻井液体系并在现场应用获得成功,较好地解决了PDC钻头泥包问题。其中GP12 6井实现了斜导眼水平井单只PDC钻头穿越5套地层,平均机械钻速达11.25 m/h,起下钻、电测和下套管等作业均安全顺利完成。     

南海文昌区块深部地层旋转切削齿PDC钻头提速技术

针对南海西部海域文昌区块深部地层常规固定齿PDC钻头磨损严重、机械钻速较低的问题,研究了旋转切削齿PDC钻头提速技术。分析了文昌区块深部地层的钻井难点,基于地层和钻头磨损特征分析结果,用旋转切削齿代替常规PDC钻头肩部高磨蚀区的固定切削齿,并优化布齿,形成了适用于文昌区块深部地层的旋转切削齿PDC钻头,并在文昌区块3口探井进行了应用,结果表明,该钻头提速效果明显、单只钻头进尺长且出井钻头磨损评价良好。研究认为,旋转切削齿PDC钻头兼具攻击性和耐磨性,可有效提高南海西部海域文昌区块深部地层的机械钻速,建议在该区块和类似强研磨性地层推广应用。      

影响川东北地区深井机械钻速的原因分析与对策

摘川东北地区深井钻井存在的主要问题是机械钻速低,通过对已钻井现场资料的统计分析研究,认为影响该地区深井钻井机械钻速的主要因素是地层硬、地层倾角大、钻进方式及钻头选择,并提出了相应的技术对策,包括利用地层自然造斜规律优选井位、选用PDC钻头、采用复合钻进方式等。毛坝2井的现场应用表明,相应技术措施的应用明显提高了机械钻速,这有利于加快该地区勘探开发进程。     

川西地区复合钻井技术地层适应性试验研究

为提高机械钻速，节约钻井成本，加快川西深层须家河组气藏勘探开发进程，进行了复合钻井技术地层适应性研究。通过分析实钻历史资料，发现蓬莱镇组地层钻速随着钻压、转速的增加，增幅较大；遂宁组、沙溪庙组地层钻速增幅相对较平缓，考虑地层岩性、地层压力梯度等因素，认为蓬莱镇组和遂宁组地层均适合在高钻速下钻进。现场试验表明，在蓬莱镇组、遂宁组地层311.15 mm、215.9 mm井眼段平均机械钻速比未使用复合钻井提高近2倍；沙溪庙组、千佛崖组、须家河组地层由于地层压力梯度大于1.5 MPa/100 m，不适合复合钻井；白田坝组地层含砾石会加速PDC钻头磨损而不适合复合钻井；复合钻井应用于防斜打快技术中，在控制井斜的同时可比钟摆钻具组合提高钻压50%以上。探索出了适合川西地区安全快速钻进的复合钻井技术。