普光气田气体钻井钻具失效情况及其规律研究

气体钻井技术不同于常规钻井液钻井,截至2007年,普光气田开展气体钻井现场施工30余井次,在该气田勘探开发建设工程中发挥了重要作用。但是,在气体钻井现场应用中已经暴露出不少问题,其中最大的问题之一就是断钻具事故频繁,多数进行气体钻井施工的井,或多或少地发生过断钻具事故。对普光气田气体钻井的断钻具事故进行统计分析发现,气体钻井钻具失效形式以断为主,牙轮钻头钻井钻具失效频率远高于空气锤钻井;钻杆断口多呈现腐蚀疲劳和应力腐蚀特征,而钻铤断口规则,表现为疲劳断口特征。最后,初步给出了预防气体钻井钻具失效的4项技术对策,并提出今后的攻关研究方向,为今后的理论研究和现场试验有较好的实际指导作用。     

普光高含硫气田气体钻井钻具断裂损坏机理

针对普光气田气体钻井过程中存在的钻具断裂频繁的问题,在对现场事故统计分析的基础上,从特殊的钻井介质、不同的破岩方式以及钻井过程中钻柱共振等方面定性分析了钻具断裂的原因;通过对钻具断口宏观、微观及材质分析,找到了钻具断裂失效的规律和主要形式--疲劳断裂。提出以下建议：①结合气体钻井情况,研制适合气体钻井工况的专用钻具,制定符合气体钻井钻具的新的API标准;②开展牙轮钻井条件下,钻柱纵振对钻具疲劳断裂的量化影响,尤其应考虑不同钻压下钻柱纵振对钻具疲劳断裂的作用机理研究。以期为预防气体钻井钻具断裂、降低钻井成本、推广应用气体钻井技术提供理论依据。     

气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

随着气体钻井技术的广泛应用,对气体钻井钻具失效原因及预防措施的研究非常迫切,且具有重要的现实意义。本文阐述了气体钻井的概念及优点,说明了气体钻井钻具失效现状,分析了气体钻井钻具失效原因,提出了钻具失效预防措施。     

气体钻井钻具失效研究的试验设计

针对现有气体钻井钻具冲蚀试验装置只能单一模拟气体钻井过程中岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,研制了用于模拟气体钻井钻具失效研究的多功能试验装置,给出了气体钻井钻具失效研究的试验方法。多功能试验装置能够在模拟钻具冲蚀磨损的同时,模拟钻具受横向、纵向和扭矩振动等复杂的受力工况下的疲劳断裂试验。装置采用无线遥测动态应变测试分析系统进行试验测试,还可实现远程自动控制,整套装置结构简单紧凑,并且管道封闭,运行噪声小,功能多样,为气体钻井过程中所遇到的钻具失效的相关问题提供了更为全面的研究平台。     

气体钻井钻具失效因素与机理分析

气体钻井中钻具失效事故频发,严重阻碍了气体钻井技术的规模化应用.通过现场调研发现,气体钻井钻具失效率为钻井液钻井钻具失效率的2～10倍,且在钻杆、加重钻杆、钻铤处均有发生,脆断特征明显.定性分析了导致气体钻井钻具失效的主要因素,包括工作载荷、振动、热效应、冲蚀、腐蚀、井径扩大和冲击.指出剧烈振动和热积聚是除工作负载以外引起钻具异常失效的主要因素,其次是冲蚀、腐蚀和井径扩大.动载效应和钻具局部热效应的耦合作用达到一定程度后,钻具局部产生裂纹,然后在上述因素的综合作用下,裂纹快速扩展,钻具发生脆断.     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

气体钻井过程中的钻具失效研究

近年来,气体钻井技术在国内得到了迅速发展,取得了阶段性的研究成果,各大油田纷纷在符合气体钻井作业的地层开展气体钻井作业,取得了显著成效,机械钻速是同区块泥浆钻井的2～4倍.随着气体钻井数量的增加,钻具失效问题日益突出,已影响到气体钻井的安全和推广应用.结合气体钻井工艺特点,对气体钻井钻具失效的特点进行了分析,为制定预防措施奠定了基础.     

空气锤钻具组合稳定性动力学因素分析及优化

空气锤钻井过程中由于活塞轴向冲击锤头进行破岩工作,钻柱会产生轴向振动,其中下部钻铤振动常发生以钻铤螺纹断裂为主的失效故障。文章以某井空气锤钻井钻具组合及钻井参数为例,通过有限元法,建立了空气锤钻井全井段钻柱动力学模型,从动力学出发研究下部钻具组合动力学特性,优化空气锤气体钻井钻具组合。研究结果表明：空气锤钻井主要影响下部300 m钻柱,在冲击振动弯扭共同作用下,钻铤螺纹容易产生疲劳失效,模拟结果与现场失效　情况相符。优化方案为KQC275空气锤钻井过程中上部接Ø279. 4 mm 钻铤,此时钻柱系统轴向振动最小,全井段钻柱动态钻进稳定性好,对现场空气锤钻井钻具组合方案进行了优化,预防了钻柱失效。该研究对空气锤钻井钻柱动力学行为有了明确认知以及提供了钻柱振动失效预防措施     

基于统计学习理论的山前构造带推覆带钻具失效预测

山前构造带推覆带钻具失效影响因素多,隐蔽性强。应用统计学习理论和支持向量机技术,建立了基于统计学习理论的山前推覆带钻具失效学习模型,通过对小样本数据的学习进行优化,分析钻具失效问题。应用该模型对现场钻井数据进行模拟,获得了和实际情况相一致的预测结果。     

气体钻井钻柱失效因素分析与对策研究

文章通过对2005～2021年期间川庆气体钻井所发生的76次断钻具故障的统计分析,认为气体钻井中钻具失效的主要原因在于钻具疲劳、钻具振动、化学腐蚀以及高速冲蚀破坏等几个方面。其中,采用空气锤钻进时,在冲击力作用下钻具的瞬时中和点上移,疲劳点不一定集中于近钻头的?228.6 mm钻铤;高频段的钻具振动对钻具产生的破坏影响较小,而低频段的钻具振动会引发低阶钻柱共振,进而引起钻具振动失效;在地层产水条件下实施气体钻井时,钻具易发生溶解氧腐蚀和二氧化碳弱酸性腐蚀,造成钻具的点蚀破坏;井底岩屑伴随高速气体呈间歇性的高速撞击钻柱形成冲蚀破坏,是造成钻具磨损失效的主因。基于上述原因分析,从优化钻具组合、完善雾化基液缓蚀工艺和气体注入参数等方面提出了具体的对策,为减少后期气体钻井过程中钻具失效机率做参考。     

空气钻井安全钻进特性分析

空气钻井技术被钻井界认为是提高钻井速度、缩短钻井周期的一项实用性技术。与常规钻井液钻井技术相比,空气钻井在提高机械钻速、避免地层伤害、避免地层漏失方面具有明显优势,在控制地层压力、地层流体流入能力等方面存在不足。总结出了影响空气钻井安全钻进的“十大”因素,即井眼清洁、地层出水、井眼稳定、井下着火和爆炸、井斜控制、井控问题、气侵早期监测、钻具的腐蚀及冲蚀、钻具断裂和钻井液转换,并对上述因素进行了详细的分析。普光气田空气钻井实践证明了空气钻井技术的优势,但同时也暴露出一些问题。只有全面理解和掌握了空气钻井技术,才能充分发挥其优势和潜力,加快普光气田及周边区块的勘探开发步伐。     

气体钻井钻具减振器的研制及现场试验

为有效缓解气体钻井钻具频繁振动带来的钻具疲劳损坏,根据可压缩性硅油体积变形减振为主,硅油流过阻尼缝隙的阻尼减振为辅的研制思路,研制出了适用于气体钻井的KPL229型减振器。对加入KPL229型减振器钻具组合的有限元分析表明,加入KPL229型减振器后,钻具受到相同轴向冲击力作用的应力水平降低。现场试验表明,在气体钻井时,与未应用KPL229型减振器的井相比,扭矩不但得到降低,而且波动幅度很小;钻时由5~40 min/m降至5~9 min/m;单只钻头的进尺得到提高,其磨损程度降低。由有限元分析及现场试验结果可知,气体钻井时应用KPL229型减振器,不但可以降低振动对钻具的损伤,延长钻具的使用寿命,而且可以增强气体钻井的提速效果。KPL229型减振器为预防气体钻井时因振动造成的钻具失效或断裂提供了一种新的解决途径,同时可以利用振动能量辅助破岩。      

复杂深井钻柱安全性研究

钻具的安全是安全高效地进行油气资源开发的基本条件和重要保障.通过对各大油田钻具失效的现场调研和失效分析数据统计,全面、系统地阐述了钻具失效的现状、失效形式、失效原因及预防措施,对深井、超深井等复杂深井的钻具安全具有重要的指导意义.     

空气/泡沫钻井技术在伊朗19+2项目中的应用

GWDC伊朗19 2项目所承钻的TABNAK气田和SHANUL气田，其钻井难度是世界闻名的。钻井的主要难点是如何克服大井眼长井段低压裂缝性地层漏失、强水敏性泥页岩坍塌和高压盐水层。构造设计井深一般仅为3500m左右，为了封隔复杂地层，所下入的套管可多达5层，最大井眼直径为914．4mm，最大套管外径为762mm。为了解决钻井中遇到的难题，提高机械钻速，缩短钻井周期，使用了空气／泡沫钻井技术并取得成功，从此，空气／泡沫钻井成为顺利完成该项目钻井任务的重要手段，并在应用中日益成熟。文中介绍空气／泡沫钻井技术在TANBAK气田和SHANUL气田的应用情况。     

气体钻井转化常规钻井的替入钻井液技术

针对全国大规模推广应用气体钻井技术的情况,详细地分析了气体钻井所形成的井眼条件和替入钻井液时可能发生的井下复杂。气体钻井时,在井眼周围地层岩石应力得到充分释放,形成更多的应力释放缝,加之井壁岩石干燥,没有滤饼保护,当气体钻井完成后替入钻井液时,易引起多种井下复杂。针对替入钻井液后可能发生的井下复杂,提出了气体钻井转化常规钻井的替入钻井液优化配方及现场工艺技术对策,并通过多口井的现场试验,对降低井下复杂,缩短恢复常规钻井的周期见到了明显效果。     

空气钻井过程中井下复杂问题处理方法

空气钻井作为既能提高钻速又能有效保护储层的欠平衡钻井技术越来越受到广泛的青睐。近年来国内空气钻井数量逐年递增,通过实施空气钻井发现了很多非常规的油气资源。在油气资源勘探开发过程中,实施空气钻井作业虽然有利,但是空气钻井的制约因素也不容忽视。随着石油行业对空气钻井的不断重视,同时使得空气钻井技术也有了迅速提高,但是空气钻井作业过程中地层出水、井壁稳定、含硫地层、井下燃爆等问题仍然是制约空气钻井能否顺利施工的重要因素。文章通过长庆苏里格地区非储层段空气、泡沫钻井实践,分析了空气钻井过程中的复杂情况,同时对井下复杂问题处理过程进行了分析、总结,形成了一套适合长庆苏里格地区空气钻井复杂问题的处理方法。