全自动岩石可钻性测试仪的研制

测定岩石的可钻性是钻井工程中的一项基础工作。国内目前的室内测试仪器比较简陋,自动化程度不高。介绍了使用计算机进行数据采集处理及控制的全自动岩石可钻性测试仪和设计要点,包括结构组成、钻压系统、动力传动系统、数据采集控制系统,并给出了有关计算及数据。该仪器技术先进,实现了对岩石可钻性的全自动精确测试,具有推广价值。     

岩石可钻性测试新方法在江汉盆地荆江断块上的应用

岩石可钻性能量法是一种利用岩屑测试岩石可钻性的新方法，本文阐述了该方法的测试原理和流，介绍了它在江汉盆地荆江断块上的应用。油田现场使用表明，该方法测试费用低，效果好。     

岩石可钻性测试新方法在江汉盆地荆江断块上的应用

岩石可钻性能量法是一种利用岩屑测试岩石可钻性的新方法，本文阐述了该方法的测试原理和流程，介绍了它在江汉盆地荆江断块上的应用。油田现场使用表明，该方法测试费用低，效果好。     

一种测试岩石可钻性的新方法

目前可钻性指标的确定方式主要有两大类：一是经验法，采用实际机械钻速来表示，它往往受地层、钻头类型及钻井参数的影响，故使该指标的可比性和适用范围受到限制；二是在室内通过测试岩石试样的力学性能，或模拟真实钻进条件采用微钻头来研究可钻性指标，微钻头法使用实际岩心直接测试，符合程度高，但由于室内测试滞后于实际钻进，不能随钻随测，费用高，周期长，故在现场很难广泛使用。为从根本上解决这一关键问题，提出了使用实际钻进过程中上返岩屑作为测试地层可钻性指标的新概念。该方法采用的是能量破碎原理，简称能量法。它采用了…     

基于分形理论的岩石可钻性分级方法

为满足优质高速钻井的要求，需要对岩石可钻性做出更加精确的测定。为此，利用分形几何理论，研究了钻井过程中岩石破碎机理及形成过程，提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法。室内实验表明：微钻头岩石可钻性级值和岩石压入硬度值与破碎岩屑分形维数存在着明显的相关性，由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场试验检验，分形法确定岩石可钻性级值具有很高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度，可以用分形维数衡量岩石可钻性的大小。     

岩石可钻性各向异性评价模型研究

地层可钻性各向异性评价在直井防斜以及定向井井眼轨迹控制中具有重要的意义。为此，文章测试了大陆科探井岩心垂直于层面和平行于层面的岩石可钻性，以该实验数据及98组不同油气田、不同岩性的岩心垂直于层面和平行于层面可钻性实验数据为基础，用数理统计方法研究分析了垂直于层面和平行于层面岩石可钻性之间的相关关系，建立了用垂直于层面岩石可钻性预测平行于层面岩石可钻性的数学模型，给出了利用该模型评价地层可钻性各向异性的方法。     

利用声波时差资料确定岩石可钻性的研究

在试验测定岩心的微钻头可钻性Kd和声波时差Δt的基础上,分析了岩石可钻性与声波时差的关系,建立了用声波时差确定岩石可钻性的计算模式。结合胜利油田东车地区部分岩心的可钻性实测值及相应井段的声波时差测井资料,检验了该模式的实际符合情况,给出了修正的计算模式。修正模式的计算精度可满足工程要求,是一种求取油矿地层可钻性的新方法。     

钻头优选新方法及其应用

针对大港油田X区块地层特点、钻头选型的难题，利用现场测井资料及岩心实验结果建立了该区块岩石可钻性与声波时差、岩石可钻性与地层密度的单因素计算模型及岩石可钻性与多元测井参数计算模型，并利用多元测井参数与岩石可钻性的关系模型，对单一测井参数计算得到的岩石可钻性级值的误差进行了修正，建立了该区块横向地层岩石可钻性剖面及整个区块岩石可钻性纵向剖面，找出了该区块地层岩石横向及纵向可钻性变化规律，根据计算结果优选出适合于该区块的钻头类型，解决了钻井速度慢、钻井周期长的问题。     

南海某区块地层强度与可钻性实验研究

测试南海某区块岩心的岩石强度，完成非储层段与储层段局部地应力的分析与剖面建立。建立了油田地层弹性和强度参数剖面，证明算结果和实验测定结果对比是吻合的。针对该区块地层开展岩石可钻性实验，建立不同井区地层可钻性剖面，得到层位单点强度较低，相对应岩石硬度也较低，可钻性较好。     

×盆地深部地层岩石可钻性测井评价方法及应用

×盆地深部地层研磨性强,岩石可钻性差,机械钻速慢,钻井周期长,是钻井需要提速的主要地层。以岩石机械破碎特性实验为基础,建立利用测井资料计算砂泥岩、砂砾岩和火成岩岩石可钻性级值、硬度和塑性及研磨性方法,依据实验结果确定可钻性级值在7以下的地层,用PDC钻头钻进;可钻性级值在7以上的地层,用牙轮钻头钻进,形成一套深部地层岩石可钻性测井评价技术。利用该项技术确定了×盆地不同岩性岩石可钻性级值区域分布特征,并对新钻井进行钻前可钻性预测,为钻井过程中优选钻头提供技术指导。     

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对井剖面地层岩石可钻性的确定直接影响到钻头选型和钻速预测,然而,现有的研究岩石可钻性的微可钻实验存在较多问题。现有的岩石微可钻性实验一般通过取心在室内常温常压下进行,脱离了地下高温高压环境后的岩心不仅不能代表地层的可钻性,而且这样的可钻性数据离散、随机、有限、成本高。但若能建立基于岩石物理参数的岩石可钻性预测模型,必将能缓解可钻性评价中存在的这些矛盾。尽管利用测井资料估算岩石可钻性时,由于岩石结构的复杂性以及不适当的参数化工作使测井估算的可钻性也存在不少问题,但利用测井资料获取岩石可钻性的方法能够提供逐点可钻性数值,既能反映出整个钻井剖面岩石可钻性变化的趋势,又能反映出不同地层间的变化规律,而且成本低。鉴于此,推导了利用声波测井资料预测岩石可钻性的计算模型,并结合 Ｓ油田实际资料开展了钻速预测方法研究。     

优快钻井技术在安棚高含碱油田的应用

安棚高含碱油田地质构造和油气藏类型复杂、岩石可钻性差以及高含碱地层对钻井液和水泥浆的影响严重,致使该地区钻井速度低、井下复杂情况多以及井身质量和固井质量差,为此开展了综合配套技术研究,形成了地层自然造斜规律应用、地层可钻性评价与钻头优选、钻井参数和水力参数优选、抗碱钻井液体系研究及抗碱固井技术研究等5项配套技术。经现场应用表明,综合配套技术可提高机械钻速70.98%,缩短建井周期65.21%,井下复杂及事故时效减少78.80%,固井质量合格率提高124.47%,取得了较好的经济效益。     

牙轮钻头的岩屑破碎机理及可钻性的分形法

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出快捷、精确的判断。利用分形几何理论,研究了钻井过程中牙轮钻头的破岩机理以及岩屑的等破碎概率问题;依据Bond裂纹学说,提出了一种以井底返出的岩屑为对象的岩石可钻性测试方法,并建立了岩石可钻性极值和岩屑分形维数的关系模型。室内实验表明:微钻头岩石可钻性级值与破碎岩屑分形维数存在明显的相关性,由此制定了一个基于岩屑粒度分布分形维数表示的岩石可钻性预测指标。经现场检验,分形法确定岩石可钻性级值具有较高的精度。这表明钻井过程中上返岩屑的分形维数能反映岩石可钻性程度,可以用分形维数衡量岩石可钻性大小。     

压差下实钻岩石可钻性模型及破岩机理分析

为满足不同钻井条件下对可钻性评价方法适用性的要求，需要对岩石破碎机理进行深入的研究。在充分研究旋转钻井特点下，基于岩石破碎比功建立了一种使用钻井参数来计算可钻性的评价方法。用该方法可随钻建立岩石可钻性随深度变化的剖面，分析当前地层可钻性随深度的变化规律；且能评价过平衡和欠平衡钻井条件下的岩石的抗破碎能力的差异，弥补了可钻性国家标准的不足。实例计算结果显示，该模型可以描述不同压差下岩石在抗破碎能力上的差异。并进一步分析压差对岩石抗钻能力的影响，从压持效应、岩石强度、岩石的宏观破碎比功等几个方面剖析了两种钻井条件下的岩石破碎机理的差异。     

地层岩石可钻性的分形表示方法

石油钻井中测量岩石可钻性的主要方法是以井下取心为对象来测量岩石的力学性能和进行微钻法可钻性试验,但这种方法采样费用高,试验周期长,不能在现场直接应用.对石油钻井过程中岩石破碎的分形机理及形成过程进行了研究,提出了一种以井底返出的岩屑为对象测试岩石可钻性的新方法.在室内实验基础上,确定了不同井深岩石破碎后的块度分布函数,计算了岩石破碎的分形维数,分形维数的相关性系数在0.95以上.结合岩石硬度、强度和可钻性级值的实验结果,确定了岩石强度、硬度及可钻性与岩石分形维数的统计模型.     

PDC钻头布齿参数与地层适应性的试验研究

根据地层性质合理选择或设计PDC钻头可以显著提高钻井效率。为指导PDC钻头合理选型及个性化设计,选取21只试验钻头,在6种不同可钻性级别的岩石上进行钻进试验,研究了在钻进不同可钻性级别的岩石中切削齿尺寸、后倾角、布齿密度的合理取值问题。结果表明:(1)当岩石可钻性级别小于Ⅲ时,破岩效率随切削齿尺寸的增大而增大;(2)当岩石可钻性级别大于Ⅲ时,16 mm切削齿的破岩效率最高;(3)切削齿尺寸对破岩效率产生不同影响规律的岩石可钻性级值分界点为3.11;(4)在6种不同可钻性级别的岩石中,随切削齿后倾角增大,破岩效率均呈线性规律降低,但随着岩石可钻性级别的增大,后倾角对破岩效率的影响程度降低;(5)在不同可钻性级别的岩石中,随着布齿密度增大,破岩效率均呈幂函数规律降低。该研究成果为按岩石可钻性级别合理选择PDC钻头提供了依据。     

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常规的岩石可钻性测井预测模型都是基于回归分析而建立起来的。由于回归分析直接利用原始数据或对原始数据作了标准化处理、对数变换后进行建模,以致其模型精度不高。而灰色GM(0,N)模型通过对原始数据进行累加生成所得的灰色模块来建立模型,这在一定程度上弱化了原始数据的随机性。为此,文章提出了一种基于灰色GM(0,N)理论利用测井资料求取岩石可钻性的实用方法。该方法从测井信息与岩石可钻性的内在关系出发,选用与岩石可钻性密切相关的多个测井参数,通过灰色GM(0,N)技术建立岩石可钻性的预测模型。室内试验表明,该模型能进一步提高岩石可钻性的预测精度,能满足钻井工程的实际需要,可以很方便地建立某地区的岩石可钻性剖面并掌握其分布规律。将该法应用于SC油田Du4井的测井资料处理中,为邻井及时地提供了较为准确的地层岩石可钻性剖面,也为该区的新井钻头选型提供了科学依据。     

地层自然造斜特性的测井评价方法研究

地层可钻性各向异性及造斜特性评价对定向钻井和直井防斜均具有重要意义。用数理统计的方法分析了垂直于层面和平行于层面岩石可钻性的相关关系,用垂直于层面岩石可钻性的评价方法评价了平行于层面岩石可钻性,由此导出根据垂直于层面岩石的可钻性评价地层可钻性各向异性的模型。根据声波在横观各向同性介质中的传播规律,建立了利用测井资料反演岩石的各向异性参数进而求取垂直于层面声波波速的方法。由垂直于层面方向的声波速度计算出垂直于岩石层面方向的岩石可钻性,从而可以对地层可钻性各向异性及造斜特性进行评价。对塔里木油田克拉苏地区的造斜特性的评价结果表明:用该方法评价出的地层可钻性各向异性及造斜特性能正确反映被评价地层的特性。