多分支超短半径钻井技术在我国海上油田的首次应用北大核心CSCD

为了进一步有效开发涠洲低渗透储层,提高单井控制储量和产量,提出了采用多分支超短半径钻井技术来提高储层泄油面积的开发方式。针对多分支超短半径井存在的造斜率大于10°/m、常规刚性钻具无法顺利通过高造斜率井段等技术难题,成功研制了φ209 mm斜向器、φ127 mm柔性造斜钻杆、φ144 mm造斜钻头等新型多分支超短半径钻井工具,并配套井身结构设计与分支点选择、井眼轨迹设计与钻井参数控制技术形成了海上油田多分支超短半径钻井技术。现场应用结果表明,本文提出的多分支超短半径钻井技术在不依赖螺杆和旋转导向等工具的条件下可完成曲率半径3 m、造斜率16°/m的造斜作业,钻获产量为配产的3.5倍,为海上低孔渗储层开发提供了新思路。     

多分支超短半径钻井技术在我国海上油田的首次应用

为了进一步有效开发涠洲低渗透储层,提高单井控制储量和产量,提出了采用多分支超短半径钻井技术来提高储层泄油面积的开发方式。针对多分支超短半径井存在的造斜率大于10°/m、常规刚性钻具无法顺利通过高造斜率井段等技术难题,成功研制了?209 mm斜向器、?127 mm柔性造斜钻杆、?144 mm造斜钻头等新型多分支超短半径钻井工具,并配套井身结构设计与分支点选择、井眼轨迹设计与钻井参数控制技术形成了海上油田多分支超短半径钻井技术。现场应用结果表明,本文提出的多分支超短半径钻井技术在不依赖螺杆和旋转导向等工具的条件下可完成曲率半径3 m、造斜率16°/m的造斜作业,钻获产量为配产的3.5倍,为海上低孔渗储层开发提供了新思路。     

“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术研究与现场试验

超短半径水平井在油气田老井改造、剩余油挖潜方面作用很大,但常用的柔性钻具超短半径水平井钻井技术存在起下钻周期长、作业成本高的问题。考虑连续管钻井具有钻井效率高、成本低和安全可靠等优点,提出了将连续管与柔性钻具相结合的钻井新思路,并研制了高速和低速大扭矩螺杆、改进了柔性钻具结构、研制了叠加式斜向器和造斜PDC钻头等关键工具,优化了配套施工工艺,初步形成了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术。该技术在江汉油田陵72-5CZ井开展了首次现场试验,成功完成了长30.21 m的超短半径水平分支井眼,平均机械钻速0.8 m/h,实钻井眼轨迹与设计井眼轨道吻合良好,水平段平均稳斜角为88.17°。现场试验结果验证了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术的可行性,为剩余油挖潜和低渗油田高效开发提供了一项新技术。     

大庆油田超短半径水平井钻井技术

针对超短半径水平井钻井存在的造斜段井眼曲率大于10°/m、常规钻具无法顺利通过大曲率造斜段、筛管完井困难等技术难题,大庆油田成功研制了旋转自封器、Φ139.7 mm导向锚定系统、多功能导向管、高强度柔性钻杆、特制Φ117.5 mm三牙轮钻头等工具,形成了一套较为完善的超短半径水平井钻井技术。该技术采用纯机械造斜原理,不需弯螺杆等动力钻具即可完成3.2 m曲率半径的造斜段施工,造斜能力达到(15°～20°)/m;高强度柔性钻杆的应用确保了井下钻具组合顺利通过大曲率造斜段及水平段的稳斜钻进;并实现Φ117.5 mm井眼防砂筛管完井,满足后续修井作业要求。自2009年以来,大庆油田已完成16口超短半径水平井施工,平均钻井周期12.14 d,平均井眼曲率15.21°/m,中靶率100%。介绍了大庆油田超短半径水平井钻井技术的关键技术研究与现场应用情况。      

5LZ95×7.0同体双弯螺杆钻具研制

侧钻中短半径水平井钻井技术是国家"九五"期间的攻关研究项目。螺杆钻具是其中的一项关键技术,其主要目的是研制满足侧钻中短半径水平井需要的小尺寸高造斜率的弯外壳螺杆钻具。文中从双弯与单弯螺杆钻具的结构等效关系等多方面进行了探讨,根据油田需要设计和制造了5LZ95×7.0同体双弯螺杆钻具,在油田得到了现场验证,受到了使用单位的好评,为我国水平井钻井技术增添了一种新型实用工具。     

绥中36-1油田调整井开窗侧钻高造斜率钻具研制及应用

绥中36-1油田地层疏松、造斜困难,常规螺杆钻具弯点距较大,钻头偏移量大,钻具组合通过套管和窗口较困难,难以完成高造斜率套管开窗侧钻作业。通过低弯点距设计、本体扶正器采用三瓣不等宽扶正带设计且低边瓣采用加宽处理,以及中低转速、高输出扭矩、等壁厚定子设计,研制了高造斜率螺杆钻具,基于电磁波的近钻头测斜信号跨传原理研制了近钻头测斜工具。所研制的高造斜率螺杆钻具和近钻头测斜工具在JJSY-4试验井取得良好测试效果,并在绥中36-1油田调整井AXX井取得成功应用,可对解决老油田低效井的开发难题提供参考。     

高造斜率螺杆钻具提速技术研究与应用

针对定向井施工过程中,滑动钻进机械钻速慢、滑动进尺比例高的问题,提出了一种调整螺杆钻具弯点位置的高造斜率短弯螺杆设计思路,以降低滑动钻进比例,提高机械钻速。基于平衡趋势角法评价分析了短弯螺杆钻具的造斜能力,依据分析结果确定了短弯螺杆钻具关键结构参数,将弯点距转子输入接头端面缩短了300-400 mm,实现了短弯螺杆钻具高造斜率与结构参数设计的有机统一。涪陵页岩气田现场应用结果表明,该螺杆钻具可有效提高滑动钻进造斜率37.14以上,降低定向过程中滑动进尺比例69.61%以上,提高机械钻速37.81%。     

南川地区复杂储层水平井大弯角螺杆提速技术

南川地区页岩气长水平段钻进时轨迹需要频繁调整,1.25°螺杆钻具造斜率不满足地质快速追层的要求,钻进时摩阻扭矩大,导致机械钻速低.利用管柱力学理论对底部钻具组合造斜特性和摩阻进行计算分析,螺杆弯角角度、近钻头稳定器尺寸以及钻井参数等为高造斜率和高机械钻速关键因素.优化选用无近钻头稳定器的1.50°大弯角螺杆钻具组合和1...     

超短半径水平井柔性钻具受力分析

超短半径水平井近年来成为边际油藏高效开发的重要措施。通过分析超短半径柔性钻具受力特性，探究柔性钻具在轴向压力、轴向拉力、径向扭矩和径向弯矩不同力学载荷下的形变趋势，为柔性钻具的设计改进提供参考。     

φ177.8 mm套管内大角度单弯螺杆下入阻力分析

钻中短半径水平井,在采用弯角较大的单弯螺杆钻具以满足高造斜率的需要时,由于套管内径较小,螺杆钻具钻头处位移比较大,螺杆钻具能否顺利通过直井段是钻中短半径水平井面临的一个重要问题。研究大角度螺杆钻具通过直井段时的力学特性对于合理选取螺杆钻具组合具有重要意义。文章采用有限元方法,以φ177.8 mm(7英寸)套管内单弯螺杆钻具为例,分析了单弯螺杆通过直井段时的应力分布规律及不同弯角大小对单弯螺杆通过直井段的影响。     

螺杆压降的计算分析

螺杆钻具,又称定排量马达（Positive Displacement Motor,简称PDM）,是油气钻井中应用最广泛的一种井下动力钻具。在深井和超深井钻井中采用螺杆钻具配PDC钻头的复合钻井技术是提高机械钻速的一项有效技术措施。但是,在实际应用中,螺杆的输出性能与理论输出性能有较大的差别,因此研究螺杆的实际工作特性具有很重要的实践意义。     

墨西哥EPC区块优快钻井技术

墨西哥EPC区块在开发中后期,为节约成本,所有生产井均设计为小井眼中短半径水平井,采用氮气欠平衡钻井技术。该区块定向施工中存在造斜点浅、造斜率高、水平段较长等技术难点。现有的动力钻具在高造斜率情况下无法进行复合钻进,造成频繁起下钻更换钻具,钻井周期延长。为此,研制了可进行大角度复合钻进的动力钻具。目的层段采用充氮气欠平衡钻进,无法采用常规随钻测量仪器进行随钻测量,选用了不受钻井介质影响的电磁波无线随钻测量仪。采用大角度可复合钻进的动力钻具和电磁波无线随钻测量仪,通过优选钻头和优化钻井液性能,再配合合理的工程技术措施,形成了适用于EPC区块的优快钻井技术。现场应用表明,该优快钻井技术实现了从造斜到完钻一趟钻完成的目标,解决了频繁起下钻的问题,提高了钻井速度,缩短了钻井周期,降低了钻井成本。      

中短半径水平井弯壳螺杆钻具造斜率预测方法研究

准确的造斜率预测是侧钻中短半径水平井成功的关键。根据中短半径水平井的特点,提出了用极限曲率法和修正的三点定圆法来预测弯壳螺杆钻具的造斜能力,并对典型螺杆钻具的造斜率进行了预测和敏感性分析,以指导螺杆钻具的设计、选择和井眼轨迹控制。文中所述两种预测方法可较好地预测工具的造斜率,能满足中短半径水平井的需要,并得到了现场验证。     

浅谈螺杆钻具的选择

在油气钻探作业中,科学合理地选择螺杆钻具可以充分发挥螺杆钻具的优势,提高钻井效率。从螺杆本体尺寸、弯度、稳定器结构、定转子头数比以及耐温性能等5个方面,详细讨论了螺杆钻具的选择方法。指出应根据钻井液设计排量确定对应的螺杆钻具尺寸,同时根据所钻定向井的设计造斜率确定螺杆本体弯度;螺杆本体稳定器的大小和形状需根据定向井轨迹控制的要求选择,定、转子头数比应根据对扭矩和转速的要求来选择。建议根据作业井井下温度范围合理选择常温螺杆钻具和高温螺杆钻具。讨论结果可为螺杆钻具的现场应用提供理论指导。     

塔河油田短半径水平井侧钻技术

塔河油田侧钻短半径水平井造斜井深在5300m以深,施工难度大。通过介绍侧钻短半径水平井的技术难点,结合TK405CH井的设计与施工情况,论述了该油田通过对井下工具、仪器的改进及工艺技术配套,进行短半径水平井作业的成功经验,探讨了短半径水平井中井眼轨迹控制技术、高造斜率下钻具的受力分析、摩阻扭矩分析等多项技术难题,并给出了相应的技术措施。塔河油田短半径水平井的成功钻成并获得良好的产能,为国内深井短半径水平井钻井技术的进一步发展奠定了基础     

基于柔性钻具低成本超短半径老井侧钻技术

为增加单井泄油面积,快速提高单井产量,为后续压裂作业提供优势流道,基于柔性钻具开发了低成本超短半径老井侧钻技术,设计了十字万向节结构柔性钻具,确定了适用于5(1/2)in套管井的柔性钻具结构单元主要参数:外径102 mm,单节长度150 mm,单节弯转角度5°。利用ANSYS有限元软件仿真分析柔性钻具水平钻进情况下的抗扭性能,仿真结果表明:柔性钻具力学性能达到强度要求。超短半径老井侧钻技术现场试验时,完钻最大井斜角87.3°,水平段井斜角波动不足1°,侧钻曲率半径1.8 m,水平钻进距离80.1 m,满足设计要求。侧钻完井后该井产液量由1.2 m~3/d升高至5.3 m~3/d,产油量由0.7 t/d升高至3.1 t/d,井网注采关系得以改善。超短半径侧钻技术的成功研发对油田开发后期挖潜剩余油具有重要意义。     

塔河油田侧钻短半径水平井技术

塔河油田创始短半径水平井造斜井深在5300m以下，施工难度大。文中结合塔河油田创始短半径水平井的设计与施工情况，总结了新疆塔河油田通过对井下工具、仪器的改进及工艺技术配套，进行短半径水平井作业的成功经验，探讨了短半径水平井中井眼轨迹控制技术、高造斜率下始具的受力分析、始具造斜率预测方法研究、摩阻扭矩分析等多项技术难题，并给出了相应的技术措施。塔河油田短半径水平井的成功始成并获得良好的产能，使国内水平井钻井技术迈上了新的台阶；创造出的多项目内水平井钻井记录，为国内深井短半径水平井钻井技术的进一步发展奠定了基础。     

塔河油田超深井小井眼短半径侧钻水平井钻井技术——以TK318CH井为例

结合TK318CH井设计与施工情况，分析了塔河油田小井眼侧钻短半径水平井的技术难点，详细介绍了小井眼侧钻水平井井眼轨迹控制技术和钻井液技术。应用这些技术措施成功解决了小井眼短半径侧钻枢平井中井眼轨迹控制、高造斜率下钻具的受力不稳等难题。实践证明，小井眼侧钻短半径水平井技术对干井或老井挖潜具有重要意义，值得进一步推广。     

中短半径水平井造斜率与螺杆钻具应力研究

应用非线性有限元法，建立了中短半径水平井螺杆钻具力学模型。分析了不同井眼曲率和不同弯角下120 mm大角度单弯螺杆钻具组合应力分布情况，最大等效应力随着曲率的增加先减小后增大，随着弯角的增大而增大；采用平衡曲率法，对大角度单弯螺杆造斜率进行了计算。确定了螺杆钻具组合极限应力与造斜率的关系， 等效应力线与分界线交点的左侧随井眼曲率增加而减小、等效应力线与分界线交点的右侧随井眼曲率增加而增加。该项研究为中短半径水平井大角度单弯螺杆钻具的安全使用、轨迹控制设及螺杆钻具的改进提供了依据。     

导眼与扩眼组合钻进模式在定向井轨迹控制中的应用

定向井由于受诸多因素影响,其实钻轨迹有时并不沿着设计轨道钻进,给钻井施工带来很大挑战。不考虑地层特性、钻井参数、井眼轨迹等影响因素,采用简单实用且可满足工程要求的公式,计算和分析了单弯单稳螺杆钻具组合的理论几何造斜率。研究了井眼及钻具尺寸对造斜率的影响,发现相同条件下小井眼比大井眼更易获得高造斜率。由此提出在造斜率要求较高的井段,可先钻一个小尺寸导眼,再扩眼到设计尺寸的组合钻进模式。以X井为例,证实了在轨迹控制困难的定向井中,采用该组合模式后,满足工程要求且降低作业成本,缩短钻井周期。研究结果为井身结构设计和定向井轨迹控制提供了理论指导和借鉴。