粒子冲击钻井发展现状及技术关键

文章介绍粒子冲击钻井发展现状及工艺流程,在常规钻井机械水力联合破岩的基础上,在钻井液中增加一定质量的钢粒子。利用粒子的冲击破岩作用,提高深井超深井硬地层的钻井速度。利用有限元软件建立物理模型,模拟粒子破岩过程,研究粒子冲击钻井破岩规律;介绍粒子冲击钻井研究内容：粒子对循环管线寿命影响实验研究;根据破岩规律,设计PID钻头结构。为解决深井和超深井硬地层钻井速度慢、钻井周期长、钻井成本高等难题提供新思路。     

粒子冲击钻井技术基础理论及试验研究

粒子冲击钻井是以高速球形硬质钢粒子冲击破岩为主,以高速水力破岩和机械牙齿破岩为辅的钻进硬地层的一种高效钻井工艺。该工艺是在钻井液中增加一定质量的钢粒子,利用粒子的冲击破岩作用,提高在硬地层或者硬夹层的钻井效率。介绍了粒子冲击钻井技术涉及的理论及试验研究,分析了硬地层的岩石动态本构关系,确定岩石模型的选择和建立。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立物理模型模拟粒子破岩过程,对比试验数据和仿真结果,总结了粒子冲击钻井破岩规律。粒子冲击钻井技术为解决硬地层钻井速度慢、钻井周期长和钻井成本高等难题提供了新思路,为近期页岩气的勘察和开发提供一种新的钻井方法,该技术在非常规油气勘探和开发中具有广阔的应用前景     

旋冲钻井技术在河坝1井的试用分析

深井钻探过程中地层坚硬易井斜，常规旋转钻井方法破岩效果差，钻井效率低，井斜的问题突出，钻具损坏不断增加，钻井施工难度大。旋冲钻井技术被认为是解决深井硬地层钻井难题的最有效方法之一，具有良好的应用前景。河坝1井在钻井施工过程中试用了SLC-9型旋冲器，旋冲钻井技术为解决川东北地区倾角大且坚硬地层的钻井提供了一种有效的钻井方法。     

旋冲钻井技术在逆掩推覆体地层的应用

在玉门青西油田窟窿山背斜构造南翼和金海子构造,由逆掩推覆带推覆上来的志留系及石炭-二叠系等老地层具有地层高陡、岩石可钻性差等特点,致使钻井过程中钻进效率低、井斜控制难.旋冲钻井技术是钻进硬岩的有效方法,为解决逆掩推覆体地层钻进难题,在玉门油田窿¨4和金海1两口井应用了DGSC型液动冲击器及配套技术,取得了较好的效果,机械钻速提高30%以上.介绍了逆掩推覆体地层特点和钻进难点,液动冲击器的特点、破岩机理及现场应用情况.应用结果表明,该技术可有效地提高硬岩钻井速度、防止井斜、减缓钻头磨损、降低钻井成本,是一种在硬岩难钻地层有发展前景的钻井技术.     

几种典型难钻地层提速方法

PDC钻头在极硬、强研磨性和软硬交错等非均质地层中,机械钻速低,使用寿命短,因此,需要采用新的钻井工具和方法解决难钻地层的钻井提速问题。针对硬脆性地层、硬塑性地层及强研磨性地层等典型难钻地层,提出了相应的提速提效钻头钻具组合方法。指出在硬脆性地层和硬塑性地层中,可分别采用液动冲击器+锥球齿金刚石钻头、扭力冲击器+尖圆混合齿钻头,以实现钻井提速;而对于硬地层定向段的提速,则可采用等壁厚大扭矩螺杆+混合钻头来实现。现场应用结果表明:这些提速提效钻头钻具组合大幅提高了机械钻速,降低了钻井成本,可推广应用。所得结论可为难钻地层的钻井提速方案选择提供参考。     

碟形弹簧式钻杆减震器

在本地区海相地层钻井中,常常发生钻具折断事故。为了防止钻具损坏,提高钻井速度,加速海相地层勘探步伐,我们研制了一种碟形弹簧式7″钻杆减震器,于1973年10月20日至11月1日在某井井深1189.28—1340.85米的嘉陵江石灰岩地层中进行钻井试验。试验结果表明:碟形弹簧减震器在硬地层钻井中具有保护钻头、钻柱及地面设备的作用,有利于安全生产,并加快在硬地层中的钻进速度。     

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玉门油田青西地区上部志留系、白垩系推覆体老地层的机械钻速一直影响着青西地区钻井速度的提高。从破岩理论上讲，冲击旋转钻井技术是解决硬地层钻进难题最有效的方法之一。利用液动冲击器进行旋转钻井是常规旋转钻井技术上发展起来的一种钻井新方法，它可以大幅度提高钻进效率、降低钻井成本、延长钻头的使用寿命。该技术应用在岩石可钻性差的地层中，可明显提高机械钻速。文章介绍了玉门青西地区地层特点及地质分层、所使用的DGSC—203冲击器工作原理和结构特点，以及在青西地区L114井的应用情况，得出的结论是DGSC—203液力冲击器在L114井上部推覆体老地层的钻进井段的使用中，使机械钻速得以明显提高。但由于本井所使用的冲击器尺寸偏小，井斜未能得到较好控制。文章最后提出了进一步研究液动冲击器的建议：在使用过程中出现泵压比设计值明显偏大现象，应研究进一步降低冲击器的工作压降，提高射流元件的使用寿命。液力冲击器的直径应由小到大并形成系列化产品，可全面解决石油钻井硬岩钻进难题等。     

石油钻井中旋冲钻井技术的应用探讨

旋冲钻井技术因碎岩效率高、钻头磨损小、钻井成本低等技术优势,自诞生以来在矿山、石油钻井、地质勘探、地热钻井等领域有着较为广泛的应用,同时被认为是有效解决深井硬地层钻进难题的可行之策,应用前景十分广泛。文章在概述旋冲钻井技术原理及射流式冲击器工作原理的基础上,对旋冲钻井技术在石油钻井中的应用效果、配套钻井工艺技术以及该技术的应用前景进行了深入探讨。     

准噶尔盆地乌夏地区二叠系风城组钻井技术难点及对策

乌夏地区二叠系风城组钻井提速面临硬地层钻速慢、井斜控制困难、井漏频发、高压井控风险大等难题,近年来应用泡沫钻井、氮气钻井、涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井、垂直钻井、充气欠平衡钻井、随钻堵漏等新工艺、新技术,机械钻速稳步提高,复杂时率逐年下降,提速工作不断取得新突破。     

新型钻井提速技术在南海东部古近系地层应用

针对南海东部海域恩平组、文昌组等深部古近系地层压实程度大、岩石抗压强度高,并且含硬夹层较多,地层可钻性差难题,为解决钻井作业过程中出现钻头吃入困难、机械钻速低、钻头磨损严重、起下钻频率高等一系列问题,提高对钻井效率和钻井成本控制。该文以南海东部某区块为例,通过总结以往常规钻头使用效果,并综合地层可钻性开展分析,优选出一套复合冲击器配合专用PDC钻头组合的新型钻井提速技术,并在深部古近系难钻地层进行现场应用和验证。结果表明,该钻井提速技术与邻井同垂深、同层位对比,机械钻速显著提高,钻井效率大幅提高。该钻井提速技术的成功应用可为后续类似难钻地层的提速提效提供技术参考。     

旋冲钻井技术在川西硬地层的应用

川西地区深层天然气资源丰富,是中国石化增储上产的重点区块。沙溪庙组—须家河组岩石致密,可钻性差,机械钻速慢、钻井周期长是该地区深井钻井的首要难题。针对此问题,开展了旋冲钻井技术先导试验。通过现场应用和工具的改进、完善,在钻井液密度为2.25 g/cm3的条件下,旋冲钻井的平均机械钻速比同地层PDC钻头提高26%,成为川西硬地层钻井提速的又一重要手段。     

气体/泡沫钻井技术在也门砂岩地层的应用

针对也门Abyed-2井大尺寸井眼灰岩裂缝性地层漏失、疏松砂泥岩井眼失稳等一系列钻井难题,确定了采用泡沫气基流体钻过灰岩地层、抑制性硬胶泡沫钻过不稳定砂泥岩地层、零滤失高效泡沫压井液保证起下钻安全的多套气体钻井施工方案.现场施工表明,空气/泡沫钻井工艺提高了灰岩地层的机械钻速,避免了裂缝性灰岩、疏松砂泥岩地层出现恶性漏失,能维持疏松砂泥岩地层的井眼稳定,有效缓解了严重缺水地区钻井施工对生产用水的依赖,降低了钻井成本.空气/泡沫钻井工艺在该井的成功应用,为也门1区块的优快钻井提供了借鉴.     

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

旋冲钻井技术近年来已成为石油钻井界广泛关注的热点研究课题．被认为是解决深井硬地层钻进难题的最有效方法之一,具有良好的应用前景。本文介绍了国内外该项技术近期研究的进展和应用情况,侧重对DGSC型液动冲击器原理及应用情况进行了表述。     

火山岩复杂地层控压钻井技术应用

火山岩地层存在地层硬、研磨性强、岩石可钻性差和裂缝性漏失等客观条件,严重制约了火山岩的勘探开发。KLML气田前期钻探工作中,钻井遇到了3个突出难题：频繁井漏、机械钻速低、井壁容易失稳。常规钻井工艺已不能解决这些复杂情况同时存在的情况,造成钻井工艺在油气勘探上的极大制约。控压钻井利用专用井口控制设备在井口产生一个回压,根据地层孔隙压力和地层坍塌压力等因素,精确调节节流阀的开启程度来改变井口回压的大小,从而改变井内钻井液当量密度的压力剖面。它具备防漏、防喷、提高机械钻速和防止井壁失稳等问题的技术优势,应用于KLML气田钻井实践证实：该方法在实践过程中有效防止了漏失和井壁不稳,同时较大幅度地提高了机械钻速。在复杂地层钻井中,控压钻井将成为不可缺少的重要手段。     

逆掩推覆体防斜打快钻具组合探索与认识

逆掩推覆体地层具有斜、硬、跳、磨、变等特点,常规的钟摆降斜钻具既不能使用大钻压加快钻井速度,又不能有效地控制井斜,在坚硬的地层中只能轻压吊打,严重制约了钻井速度,增加了钻探成本。为加快窿9井在逆掩推覆体地层中的钻进速度、控制井斜,探索性地应用了多稳定器稳斜钻具和MWD +导向钻具、偏轴钻具和悬浮钻井,结果表明,3种钻具组合都能够达到解放钻压,提高机械钻速的目的,但控制井斜的效果不太理想。分析了井斜控制不理想的原因,提出了利用地层自然造斜规律,通过钻定向井来解决逆掩推覆体地层钻井速度慢的难题。     

川东地区普光构造优快钻井技术

川东普光构造地质条件复杂，钻井技术难题多。在钻井施工过程中，喷、漏、塌、卡、硬、斜、毒、跳、断等钻井难题都会遇到，施工难度大，机械钻速低、生产时效低，钻井周期长。通过分析、研究，采取了根据不同地层选用钻头型号、加强井身质量控制技术、深井安全钻井技术和钻井液技术等措施，提高了钻井速度，形成了一套适合川东地区普光构造优快钻井技术。     

渤中19-6大气田深部潜山硬地层钻井提速技术研究与应用

渤中19-6大气田太古界潜山地层埋藏深,地层抗压强度高、可钻性差、研磨性强,造成常规PDC钻头机械钻速低、钻井周期长、钻井成本高。针对地层特征和钻井技术难点,引入扭力冲击器配合忍者齿PDC钻头提出了深部潜山硬地层钻井提速技术。该技术已在渤中19-6大气田10口井取得成功应用,单支钻头平均进尺65.5 m、平均机械钻速4.77 m/h,比常规马达+PDC钻头分别提高135.46%、114.77%,大幅缩短了钻井周期,经济效益显著,可为类似深井、超深井潜山硬地层钻井提速提供借鉴。     

石油钻井用液动冲击器研究现状及发展趋势

随着油气钻井向深部的发展,硬地层钻进的难题日益突出,而采用传统的牙轮钻头,配合ＰＤＣ钻头及喷射钻井装置,在钻遇硬地层时,钻井效率低,钻头寿命短,钻井周期长,成本高。采用液动冲击旋转钻进技术是解决硬岩钻进最有效的方法之一,具有良好的应用前景。介绍了国内外液动冲击器技术近期研究的进展,以及各类冲击器的结构、工作原理、试验研究成果和生产应用情况。总结了各类液动冲击器的特点,对进一步开展液动冲击器技术的研究提出了建议。     

通南巴地区充气欠平衡钻井技术应用

通南巴地区地层可钻性差,地层复杂,井漏、井塌严重,常规钻井液机械钻速在0．8m／s以下,个别井漏失钻井液近2×10^4m^3。近年来气体钻井技术迅速发展,先后在通南巴地区进行了10余口井的气体钻井、泡沫钻井,上部地层机械钻速大幅度提高。但气体钻井遇到了地层应力垮塌、地层出水量大等工程地质难题,导致了下沙溪庙组一须家河组近2000m的井段无法使用气体钻井提速。文章提出通过充气钻井方式应对上述难题,并详细介绍了充气钻井的工艺特点及现场实验应用,将进一步提高河坝地区复杂地层的钻井效率。     

多维冲击工具在新疆油田中佳7井的应用

中佳7井位于准噶尔盆地西部隆起中拐凸起拐13井西断鼻圈闭上,该区块二叠系佳木河组地层为中硬—硬地层,地层岩石可钻性等级为6~8,地层岩性主要为凝灰质砂岩、凝灰岩、安山岩,研磨性较强,严重影响了钻井提速。中佳7井通过应用多维冲击钻井工具和PDC配套的钻井技术,使该井二叠系佳木河组地层平均钻井机械钻速达到了4.16m/h,对比同区块邻井钻速指标,表明多维冲击钻井工具可以大幅度提高该区二叠系佳木河组的钻井机速,具有在该区块后期钻井中推广应用的意义。