复合钻井条件下粉砂岩与盐膏岩的准确识别

由于复合钻井技术的推广,特别是PDC钻头的应用,给现场地质录井带来了技术挑战,该文针对东濮凹陷油气藏的重要标志层—盐膏岩,在PDC钻头条件下与粉砂岩岩屑不易识别的问题,从PDC钻头的破岩机理、盐膏岩的地质录井特征,以及盐膏岩与粉砂岩的组成成份入手,总结出稀盐酸、稀氢氟酸滴定与烘烤三种不同的粉砂岩与盐膏岩鉴别方法,该方法适用于现场地质录井,为现场地质人员提供了经验。     

PDC钻头钻井条件下地质录井难点及对策

本文在分析PDC钻头钻井条件下现场地质录井难点的基础上,对PDC钻头钻井条件下现场地质录井工作提出了相应的技术对策。     

微取心 PDC钻头的研制与应用

PDC钻头受破岩方式的影响,所形成岩屑颗粒小,增加了地质录井难度,尤其是在探井和水平井实施过程中,为了获取能满足地质录井的岩屑颗粒,在钻至储层前,需更换牙轮钻头钻进,不但降低了机械钻速和钻井效率,而且增加了钻井成本。微取心PDC钻头研制从常规破岩结构设计和微心结构设计两方面结构优化入手,以期达到钻进效率和岩屑粒径大小的最优匹配。北1井现场试验表明,研制微取心PDC钻头所形成岩屑颗粒大,能满足地质录井鉴定需求,同时机械钻速远高于牙轮钻头,为勘探开发提供了新的技术手段。     

PDC钻头地质录井方法探讨

为了解决PDC钻头钻井给地质录井所带来的难题，章从分析PDC钻头的特点、破碎岩石的机理入手，探讨了PDC钻头的录井方法，就相应的录井工具选择，取样方法、资料收集和判断地层的方法提出建议。重点介绍了综合分析法、砂岩微观结构判断法、色谱法、反推法、热水实验法和间接资料法六种方法。     

塔里木克深9气田复杂超深井钻井关键技术

塔里木克深9气田超深井具有井眼超深、高温和高压的典型特征,钻井过程中存在钻井周期长、盐膏层高压盐水与薄弱漏层同存、盐上高陡地层防斜打快难,吉迪克组地层和致密砂岩储层机械钻速低等问题。为解决这些问题,在盐上地层应用了垂直钻井工具,并优选了高效PDC钻头,在盐膏层采用了高密度油基钻井液、控压放水技术和盐膏层安全钻井技术,在致密砂岩储层应用了360旋转齿钻头、涡轮钻具+孕镶钻头提速技术,形成了克深9气田复杂超深井钻井关键技术。该技术在克深9气田2口井进行了现场应用,平均钻井周期缩短12.0%,故障处理时效降低4.1百分点,平均机械钻速提高13.0%。研究结果表明,塔里木克深9气田复杂超深井钻井关键技术能够满足该气田超深气藏高效勘探开发的需求,对国内外类似超深井高效钻井具有一定的借鉴。      

PDC钻头条件下录井措施初探

该文依据G76-11井使用PDC钻头所获得的数据，经过对各项数据的对比，分析了合理使用PDC钻头在提高钻井速度方面所起的作用，同时也指出了PDC钻头的使用给现场地质录井带来的困难以及现场为解决实际困难，积极摸索的方法和制定的新措施，并对其实际效果进行了分析。     

微取心PDC钻头试验及评价

PDC钻头是钻井工程提速增效主要手段之一。常规全面钻进PDC钻头破岩方式,对软地层刮切,对中硬地层刮切为主,剪切为辅,生成的岩屑颗粒小,粉末状为主,增加了地质录井岩性判断和地层分层的难度。新型微取心PDC钻头钻进时,在钻头心部形成微岩心,微岩心颗粒大,收集率高,能满足岩石信息鉴定需求。云安002-5井现场试验结果表明,微取心全面钻进PDC钻头获取的颗粒状岩屑分析达标,为及时发现、保护、评价油气层,为油田勘探开发提供资料依据。     

偏心钻头在江汉油田盐膏层的应用

江汉油田盐膏层非常发育，使用牙轮钻头和常规PDC钻头，存在盐卡和频繁划眼等问题，造成事故、复杂情况增加、钻速较低、成本较高等问题，现在使用偏心PDC钻头，较好地解决了上述问题，取得了良好的经济和社会效益。     

科学使用PDC钻头的钻井技术

通过归纳PDC钻头的特性，结合PDC钻头的破岩机理分析以及PDC钻头的现场应用总结，提出了应用PDC钻头的特殊要求和参数，对使用PDC钻头降低钻井成本，提高钻井速度与减少井下钻井复杂情况进行分析后认为，合理使用PDC钻头能够缩短钻井周期，降低钻井成本。     

PDC钻头地质录井方法探讨

为了解决PDC钻头钻井给地质录井所带来的难题,文章从分析PDC钻头的特点、破碎岩石的机理入手,探讨了PDC钻头的录井方法,就相应的录井工具选择、取样方法、资料收集和判断地层的方法提出建议。重点介绍了综合分析法、砂岩微观结构判断法、色谱法、反推法、热水实验法和间接资料法六种方法。     

科学使用PDC钻头的钻井技术

通过归纳PDC钻头的特性，结合PDC钻头的破岩机理分析以及PDC钻头的现场应用总结，提出合理应用PDC钻头的要求、参数和注意事项，对使用PDC钻头降低钻井成本、提高钻井速度与减少井下钻井复杂情况进行分析后，提出只有合理使用PDC钻头，才能够缩短钻井周期，降低钻井成本。     

PDC钻头新进展及发展思考

为了提高钻井破岩效率和延长钻头使用寿命,减少起下钻次数,缩短钻井周期,降低钻井作业成本,国外近年研发了一系列新型PDC钻头。分析了全球PDC钻头市场发展趋势,总结了PDC钻头新进展及现场应用情况,包括基于加工制造的新型PDC钻头、基于切削齿形状设计的新型PDC钻头、基于切削齿布齿的PDC钻头、复合PDC钻头、用于页岩储层的定向PDC钻头以及用于地质评价的微芯PDC钻头。结合我国PDC钻头技术现状,提出了我国PDC钻头需要对破岩机理、高温耐磨材料、加工制造工艺、切削齿形状、结构和个性化钻头等方面开展攻关研究。同时指出,及时了解和掌握国外PDC钻头技术的最新进展,对优化我国PDC钻头技术的发展规划和科研方向,以及加快PDC钻头的研发具有重要意义。     

砾石层异型齿PDC钻头的设计及现场试验

塔里木盆地库车山前盐上砾石层发育，砾石含量高、粒径大、抗压强度高，地层可钻性差，钻速慢，井下复杂多。为此，文章针对山前盐上大段砾石层进行了地层砾石层特征和钻头失效模式分析，并在此基础上进行了PDC钻头的异型齿结构设计、优化布齿及冠部形状等设计，形成抗冲击、强攻击性的异型齿PDC钻头设计方案，从而提高了PDC钻头的抗冲击、抗涡动及破岩效率，有效扩大钻头在砾石层中的适用范围。钻头在山前高含砾地层进行了现场试验，取得了优异的应用效果，单只钻头平均进尺达到530 m,平均机械钻速达到4.28 m/h,同比邻井在该地层钻井效果最好的10只PDC钻头的单只钻头进尺提高了42%,平均机械钻速提高了52%,成功解决了塔里木盆地库车山前盐上砾石层钻井的低机械钻速及短进尺的问题。     

PDC-孕镶块混合齿钻头同轨布齿出露高差试验优选

PDC-孕镶块混合齿钻头具有破岩效率高和使用寿命长的双重优点。设计了一种前排PDC齿与后排孕镶块同轨布置的混合齿钻头进行破岩实验,探究PDC齿和孕镶块不同出露高差对破岩效率的影响,并与常规双排齿PDC钻头进行了对比。试验结果表明,当前后排齿出露高差小于1 mm时,双排齿PDC钻头破岩效率高于混合齿钻头破岩效率;当出露高差大于1 mm时,混合齿钻头破岩效率高于双排齿PDC钻头。用经过出露高差优选的全尺寸混合齿钻头和常规PDC钻头进行现场试验,结果表明混合齿钻头的平均机械钻速比常规PDC钻头的平均机械钻速提升了41.9%,单只进尺提高了36.9%。混合钻头取得了较好的现场试验效果,并为PDC-孕镶块混合齿钻头的设计提供了充分的依据。     

复合冲击条件下PDC钻头破岩效率试验研究

为分析纵向冲击与扭转冲击复合条件下PDC钻头的破岩效果,以及不同钻进条件和冲击参数对破岩效果的影响规律,设计了一种具有纵向和扭转冲击功能的旋扭复合冲击发生装置,利用粉砂岩、石灰岩和花岗岩3种岩性的岩样开展了PDC钻头常规破岩和复合冲击破岩试验,研究了复合冲击条件下钻压、转速、冲击力和冲击扭矩等参数对PDC钻头钻进速度的影响规律。试验结果表明:钻压和转速是影响破岩效率的主控因素;相较于常规PDC破岩,复合冲击钻井方式产生的岩屑粒径更大,破岩效率更高;冲击力和冲击扭矩越大,破岩效率越高,复合冲击方式在硬地层钻进中的钻速最高可提高50%。研究PDC钻头在复合冲击条件下不同钻井参数对破岩效率的影响规律,为复合冲击工具设计和性能参数优化提供了理论依据。      

新型PDC钻头砾岩破岩技术及应用

油气钻探中,PDC钻头已成为钻进破岩不可或缺的井下工具,但砾岩地层是PDC钻头的破岩禁区,目前绝大部分地区依然选择牙轮钻头进行破岩。鉴于此,设计了新型个性化PDC钻头。新型PDC钻头在微受损的状态下,可替代牙轮钻头钻穿砾岩层。该钻头特征为前排齿采用PX齿设计,复合后排齿采用圆锥齿设计,利用压碎和切削复合破岩方式破碎砾岩、提高机械钻速。新型PDC钻头首次在大港油田现场试验,试验中顺利钻穿30～120 m的砾岩层,实现了多套地层单只钻头"一趟钻"工艺,创下大港油田同套地层最高平均机械钻速和最短钻井周期的新记录。现场试验结果验证了该新型PDC钻头砾岩破岩的可靠性。     

PDC钻头对录井的影响及应对措施

钻井技术水平的不断提高和PDC钻头的广泛使用给现场录井作业带来了新问题。与传统的三牙轮钻头相比,PDC钻头突出的特点是产生的岩屑稀少、细小甚至失真,给地质录井的岩屑采集、鉴定、识别以及油气层级别的判定、解释、评价带来了一系列困难。为此,结合PDC钻头在新疆塔河、松辽盆地、鄂尔多斯等地油田的使用及录井经验,从PDC钻头条件下岩屑特征和岩性特征的分析入手,阐述使用PDC钻头对气测录井、荧光录井的影响,总结了在PDC钻头条件下搞好录井作业的应对措施,并列举了提高录井技术水平的可行途径。     

深部及复杂地层中PDC钻头综合改进方法

深部及复杂地层条件下岩石普遍具有硬度大、非均质强、可钻性差、研磨性高等特点,因此钻速慢、寿命短、成本高等问题一直是制约PDC钻头在上述地层中高效应用的主要技术瓶颈,开展PDC钻头改进方法研究十分必要。通过对国内外PDC钻头最新产品及相关技术进行研究,从提高破岩效率、延长使用寿命、增强稳定性、优化定向性4个方面系统地提出了深部及复杂地层条件下PDC钻头综合改进方法,进而应用该方法设计了6只PDC钻头用于华北、东北等油田的花岗岩、硬砂岩、砾岩等难钻地层,均取得了优于常规PDC钻头及牙轮钻头的破岩效率和使用寿命,说明该综合改进方法具有较好的适用性和使用价值。研究成果可对深部及复杂地层条件下PDC钻头个性优化设计提供指导。     

适合强研磨性硬地层PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计与应用

为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石中纯PDC钻头钻速均随PDC齿磨损高度的增加呈现先慢后快再慢的下降趋势,当PDC齿磨损高度超过临界值以后(花岗岩为1.0 mm,硬砂岩为0.5 mm),通过布置后排孕镶块可以再次提高混合钻头钻速,混合钻头同时具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长的双重优点;花岗岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.5~1.0 mm同轨布置,硬砂岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.0~0.5 mm同轨布置。在室内实验基础上,设计2只混合钻头分别用于松辽盆地金山区块基底花岗岩和冀中雷家庄断层区块石英岩地层,现场应用表明,相比于常规PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,有效缩短了钻井周期,节约了钻井成本,具有广阔的应用前景。     

锥形PDC齿钻头的研制及室内试验评价

为了提高研磨性硬地层的破岩效率,设计了2种锥顶尺寸分别是5.5和3.0 mm的新型锥形PDC齿。这种锥形PDC齿采用"犁削"破岩方式,比常规PDC复合片"切削"破岩方式更具攻击性。为了验证这种锥形PDC齿破岩效率,采用锥形PDC齿和PDC复合片制造了3种类型、5种型号直径为100 mm的试验钻头,在室内完成了花岗岩和硬砂岩2种岩样在5种钻压(10、15、20、25和30 k N)、2种转速(49和101 r/min)情况下的破岩试验。试验结果表明,采用锥形PDC齿和常规PDC复合片的混合型钻头具有良好的破岩性能,该钻头同时具有牙轮钻头和PDC钻头的优点,更满足研磨性硬地层的破岩需求。这种锥形PDC齿钻头为深部硬地层破岩提供了新方法,具有良好的应用前景。