低压脉冲射流井底欠平衡钻井提高钻速机理分析

理论分析了井底欠平衡压力对井底岩石应力状态的影响以及负压差促进岩屑脱离井底的机理。通过对压力波在井底岩石中的扩散特点的分析 ,得出脉动性井底低压比持续性低压更有利于提高渗透性岩石的破碎效果。对于钻进大多数中渗透性地层 ,建议单个低压脉冲的持续时间应为几毫秒 ,而相应的低压脉冲之间的间隔应为几十毫秒。     

利用井底超高压射流提高钻速研究

近10年以来,机械辅助高压射流破岩技术再次获得钻井界高度重视,被认为是提高硬地层、深井机械钻速的根本途径之一。利用井底超高压射流钻井技术是指基于水力与机械联合破岩方法和水力增压原理,开发一套具有射流式井底增压装置(DPS-1)和新型双流道高效破岩钻头(DCB-1)。创新点包括:开创了超高压水力与PDC机械联合高效破岩理论;研究开发了一套具有射流式井底增压装置;研究开发了一种新型双流道高效破岩PDC钻头。在温5-212井进行了现场试验,井段465.56~814.49m,进尺348.93m,纯钻11.33h,机械钻速30.79m/h,与同区块同井段牙轮钻头同比,机械钻速提高72.11%,钻头出口压力为70MPa。所以该技术是一个极富挑战性和可以充分发挥创造性的研究领域,这种技术潜在的经济效益是巨大的,也是目前可能有较大突破的一种联合破岩方法。     

射流泵降低井底压差工具研究现状及性能分析

钻探实践表明,降低井底压差,减小岩屑的压持效应,并尽量实现井底的欠平衡条件,可以显著提高机械钻速。在介绍射流降压技术原理的基础上,综述了环空射流泵、射流降压短节和射流泵钻头等射流泵降压工具的结构特点、降压效果和研究应用现状,并分析了影响各种降压工具降压性能的关键因素。环空射流泵采用单独的动力液驱动射流泵动作,井筒环空压力可降低当量钻井液密度0.16~0.52 kg/L;射流降压短节降压范围有限,当射流泵出口距离井底2 m时,对井底环空几乎没有降压效果;井壁间隙是射流泵钻头降压能力的关键,当井壁间隙为1 mm时,射流泵钻头可使井底压力降低1.86 MPa;当井壁间隙增大到3 mm以上时,射流泵钻头几乎没有降压效果。研究结果为射流泵降压工具的研发提供了理论指导。      

压差对PDC钻头钻速影响规律的研究

利用华北油田岔河集地区大量的PDC钻头实钻数据,对压差与PDC钻头钻速间的相关关系进行了统计分析。结果表明,随压差增大,PDC钻头钻速相应降低。与牙轮钻头相比,尽管PDC钻头钻速下降百分比较低,但由于PDC钻头钻速相当于牙轮钻头的2~4倍,因此,PDC钻头钻速下降的绝对值远大于牙轮钻头。     

东海某井压差卡钻原因分析及处理措施

东海油气田高压低渗特点突出,钻井液密度过低不利于井控安全,而钻井液密度过高又会导致较高的压差,诱发压差卡钻、卡电缆等工程事故。此文从井身结构、地层压力、钻井液密度、井眼轨迹等方面探究东海某井φ215.9 mm井段压差卡钻发生的原因,简述解卡处理过程,进而针对高压低渗地层的钻井施工以及压差卡钻的预防和处理提出合理化建议,可以为东海同类地层的钻井施工以及有效避免和解除压差卡钻提供参考。     

水力脉冲空化射流与无线随钻测量技术提高钻速研究

在定向井或易井斜直井的钻井过程中,通常会使用无线随钻测量技术进行实时监测钻井参数.为了提高机械钻速,降低定向服务成本,在二连盆地首次采用水力脉冲空化射流发生器配合无线随钻测量技术和单弯螺杆(弯外壳马达)进行了两口井的现场试验.试验结果表明,无线随钻测量技术的参数测量和数据传输正常,不受水力脉冲空化射流发生器的影响,并在必要时可通过单弯螺杆定向作业有效地控制井斜角.与邻井相比,水力脉冲空化射流钻井使两口试验井的平均机械钻速分别提高25.5％、71.0％.水力脉冲空化射流钻井技术与无线随钻测量技术配合钻进有很好的适用性,减少了钻井时间,降低了定向服务成本和钻井成本,为油田效益的提高做出了贡献.     

水力脉冲空化射流欠平衡钻井提高钻速技术

研究了水力脉冲空化射流欠平衡钻井破岩、清岩、提高机械钻速机理,并在准噶尔盆地金龙3井进行了水力脉冲空化射流欠平衡钻井现场试验。研究结果表明,井底欠平衡状态下产生水力脉冲、空化冲蚀和局部负压效应,可改善井底流场,降低岩石的破碎强度,促进井底已破碎岩石及时脱离井底,减少反复切削及压持效应,从而达到提高机械钻速的目的。金龙3井相邻井段机械钻速对比表明,在钻井参数基本不变的情况下,采用牙轮钻头+水力脉冲空化射流发生器欠平衡钻井方式钻2 590~2 655 m井段和采用牙轮钻头+水力脉冲空化射流发生器+螺杆钻具欠平衡钻井方式钻2 655~2 759 m井段的机械钻速分别比采用欠平衡钻井方式钻2 485~2 590 m井段的平均机械钻速提高19.8%和87.1%。图5表2参14     

压差因素对钻速影响的统计分析

压差是影响钻速的一个重要参数,在优选参数钻井设计和钻速预测方面都需要建立压差对钻速影响的定量计算关系式。本文介绍了用统计分析和标准化修正法来确定压差对钻速影响关系的方法。利用大量现场钻头资料,把影响钻速的各种因素(除压差外)加以修正,统一到一个相同的标准上,把压差对钻速的影响突出出来,然后对曲线进行拟合,建立压差对钻速的相关模式。大量资料证明,压差对钻速的影响随井深的增加而逐渐减弱。从而建立了一个压差对钻速的影响随井深而变的模式。并利用中原油田的大量钻头资料,采用上述方法建立了适用于中原油田地层情况的压差影响系数计算模式。数据处理结果表明,井深对压差影响系数具有明显的函数关系。由此可见,国外目前通用的计算压差影响的有关模式中,没有考虑井深的影响是不够确切的。     

利用水力脉冲空化射流复合钻井技术提高钻速

水力脉冲空化射流复合钻井技术是指在复合钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头与螺杆钻具之间的一种新组合钻井方式,可以综合利用机械能量及水力能量来提高钻速。水力脉冲空化射流复合钻井的提速机理是:将常规复合钻井的高转速破岩与水力脉冲空化射流的有效清岩相结合,从而提高钻速。分析了在新疆英买、轮南区块4口井水力脉冲空化射流复合钻井的现场试验,结果表明水力脉冲空化射流复合钻井比常规复合钻井钻速平均提高12.67%,比常规钻具结构钻井钻速提高26.2%～55.36%,该技术具有较大的推广应用价值。     

压差卡钻的早期诊断及处理

各式各样的压差卡钻给世界石油工业造成了极大的损失,将钻进过程中卡钻的可能性降到最低已经成为钻井行业的一大目标,然而,由于对现有室内实验和现场试验试验的错误解释及其所导致的误解,致使作业者采取了错误的方法解决这一问题。本文初步探讨了钻压差卡钻的发生及其主要的相关机理;基于新型钻井液的使用,特别是低固相钻井液的使用,更新了一些旧观念;阐述了将压差卡钻降到最低的最简单的方法以及最期诊断卡钻的现场征兆;最后阐明了改变试验方法的重要性在于量化钻井过程听各种事故。     

活性泥页岩快速钻井钻井液技术

为解决活性泥页岩水化分散而导致井眼缩径、井壁垮塌、钻头泥包、起下钻不畅、卡钻等井下复杂问题,以聚胺抑制剂和防泥包快钻剂为主要处理剂,研制出一套适宜于活性泥页岩钻井的快速钻井液体系。钻井液抗高温流变性能实验表明,钻井液能抗温150 ℃以上,通过钠膨润土造浆试验、岩心耐崩塌试验、钻屑滚动回收和泥岩黏附聚集试验,表明其抑制性能和润滑性能接近于油基钻井液,可解决强造浆活性泥岩钻井出现的钻井液黏切升高、流变性能恶化,能有效防止泥岩井壁失稳、钻屑分散、钻头泥包、泥岩黏附和聚结。钻井液体系抗污染性能好,且生物无毒,满足排放标准。在南堡17-×1511井的成功应用表明,该钻井液体系一定程度上有效解决了水敏性活性泥页岩安全快速钻进问题,可进一步推广。     

MSF钻井液特性的研究

分析研究了MSF正电胶与MSF钻井液的微观结构及其流变性、抑制防塌性、动静滤失规律、配伍性与电性转化。验证并解释了MSF钻井液具有独特的流变性、良好的泥页岩抑制性和井壁稳定性、良好的抗电解质污染性、较高的热稳定性和润滑性,以及对地层损害低等多种功能。并指出,使用该钻井液井眼净化好,悬浮能力强,井径规则,井眼扩大率小,电测成功率高,机械钻速快,综合成本低。     

Modeling the pressure characteristics of parallel chokes used in managed pressure drilling and related experiments

Based on the local resistance computation model for a choke valve and using the flow characteristics of choke valves, we studied the relationships between the back pressure of a parallel choke assembly and the opening extent of choke valves and developed a model to characterize the pressure regime of the manifold assembly. A comparison of pressure characteristic curves shows that a parallel choke manifold assembly has obvious advantages over the conventional serial type including high linearity of pressure-regulating characteristics curves, the elimination of the overshoot interval, wider effective regulating interval and the higher system security. Laboratory hydraulic experiments have validated the capability of a back pressure control model for the parallel choke assembly to accurately control pressure. This study is of great theoretical and practical significance to further improve the performance of chokes used in managed pressure well drilling.     

大港小集油田钻井提速提效问题探讨

大港小集油田目的层埋藏深、井身结构复杂,沙河街地层含有泥岩和油页岩,易坍塌掉块,该地区孔一段存在大段石膏层,实钻中易发生各种事故复杂,钻头选型不合理,严重影响了钻井周期,钻井液体系选择不合理,引发了事故复杂较多等突出问题,针对存在的问题,通过简化井身结构、进行地层可钻性分析、优选个性化PDC钻头,优选钻井液体系等措施,在现场施工过程中取得了较好的效果,节约成本386.5万元,缩短钻井周期14.45%～19.02%,提高机械钻速9.82%～15.33%.     

提高第二界面固井质量的钻井液与前置液研究

针对提高第二界面固井质量的问题．研究出了多功能钻井液和SF-1冲洗前置液。对这两种体系的性能评价表明：加入矿渣后多功能钻井液的滤失量大大降低．泥饼的胶结强度提高，从而降低了钻井液对地层的损害；加有活性组分的SF-1前置液具有较强的稀释钻井液、降低粘度和切力的作用，提高了钻井液和水泥浆的相容性。现场应用表明．多功能钻井液须与MTC固井液配合使用．才具有提高第二界面固井质量的效果；SF-1前置液改善了水泥环与套管和水泥环与井壁的胶结环境．增强胶结力，提高了水泥浆的顶替效率．有效地提高了固井质量。密度介于钻井液与水泥浆之间的加重前置液在现场使用效果良好．固井质量优质，钻井液与水泥浆界面清晰。     

充气钻井井筒压力分布规律研究

以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础,研究了充气钻井的压力控制问题,建立了适合充气欠平衡钻井的物理模型,同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法.结合现场资料,计算了充气钻井时井筒压力随回压和注气量的变化情况,并对其变化情况进行了解释.得出的结论为进行合理的欠压值设计提供了理论依据,对指导和实施欠平衡钻井作业和研究具有一定的理论参考.     

渣油沥青乳状液阻力特性及提高采收率实验研究

本文将石油副产品渣油或沥青制成乳状液,研究了乳状液的特性、在多孔介质中的封堵以及驱油性能。实验结果表明:乳状液粒径范围在0.1μm~10μm,在多孔介质中不但可以运移驱替,而且可以起到一定的封堵作用;岩心驱油实验表明乳状液较水驱提高采收率15个百分点以上。     

不同钻井条件对钻速的影响分析

利用有限元软件对不同钻井条件下井底岩石的应力状态进行了对比和分析,结果发现:气体钻井过程中井底岩石上凸.表现为类似"张力"的外拉趋势;另外.由于没有了钻井液静液柱压力的作用.井底应力状态也发生了很大变化,岩石开始从塑性向脆性转变.这些转变更利于钻头切削面与岩石接触.提高岩石的破碎效率.从而找到了气体钻井提高钻速的一个主要原因。