延川南煤层气“一趟钻”优快钻井技术

通过对延川南煤层气区块钻井遇到的诸多问题进行分析,总结了工程技术经验,文章介绍了"一趟钻"技术在煤层气中的应用,在常规钻井成熟工艺技术的基础上,从井位部署、钻头选型、钻进参数、井身结构等方面进行优化,形成了具有区块特色的"一趟钻"钻井技术,实现"一趟钻"成井。该技术在工区实践逐步成熟,为提速增效起到明显作用。     

F198区块“一趟钻”快捷钻井技术研究与应用

F198区块致密油水平井钻井施工中存在井眼轨迹控制技术单一、一趟钻比例低等问题,制约着该区块钻井成本的进一步降低。施工过程特别是长水平段施工中,存在刮卡显示,有一定的施工风险;钻井施工到泉四组后,机械钻速较慢,水平段施工中摩阻大、扭矩大,影响钻速的提高。开展相应的“一趟钻”快捷钻井技术研究应用,对于解决钻头效率低、摩阻扭矩大、钻井周期长、成本高等难题具有重要意义。     

导向涡轮轨迹控制技术及影响因素

水平井钻井已成为新疆玛湖区域提高采收率的常态,旋转导向钻井系统造斜段专打、水平段使用大功率螺杆配合高效PDC钻头钻进相关技术应用业已成熟。然而,伴随着深层二叠系风城组勘探进展和取得的重要突破,首次应用旋转导向钻井系统钻水平井遇到了新难题,主要表现在钻头选型难度大,导致钻井施工效率低。针对高抗压强度、研磨性较强的致密白云质储层水平井钻井难题,提出并组织实施高速导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井,结合MY1H水平井现场钻井实际,分析了导向涡轮钻具关键结构参数、钻进参数对轨迹控制的影响规律。计算结果表明,导向涡轮扶正器间距、近钻头以及钻具扶正器的直径、涡轮弯角度数、钻头各向异性指数、钻压等参数对复合钻进稳斜效果影响较大。根据计算结果和轨迹控制现场表现,适时调整了涡轮钻具结构参数以及钻具扶正器尺寸。MY1H导向涡轮配孕镶金刚石钻头钻水平井取得了较好效果,机械钻速以及趟钻进尺大幅度提高,施工效率明显提升,对该区域及相似地质条件水平井钻井具有重要的借鉴意义。     

临兴区块浅部气层大斜度定向井钻井关键技术

针对临兴区块浅部气层井区大斜度定向井钻井面临地质层系多、岩性复杂、井壁稳定性差、井眼轨迹控制困难、井控风险高、固井质量难以保证等技术难题,通过井身结构设计优化、钻具组合优化、钻头优选、固井方案优化等技术措施,形成了适合于临兴区块浅部气层大斜度定向井钻井配套关键技术。现场应用表明,浅部气层大斜度定向井钻井关键技术能够有效保障钻井安全,实现提速提效,可以一只钻头、一套钻具组合、一趟钻完成二开井段钻进作业,机械钻速比前期同井段钻速提高近20%。该技术对后续开发井的实施具有指导作用,对同类气层的开发具有借鉴意义。     

华北JX井Ф215.9mm井眼“一趟钻”钻井关键技术

针对华北油田JX井二开Ф215.9mm井眼钻井轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、井眼清洁困难、地层岩性变化大、易垮塌、漏失等难题,在使用Landmark软件计算井下岩屑床分布、不同钻具组合形式下钻头侧向力的基础上,通过开展水力振荡器、井眼清洁工具应用,进行钻头优选,优化钻具组合、钻井参数,以及聚合物钻井液配合新型防塌、防漏、润滑剂等技术,实现一趟钻钻进馆陶组、东营组、沙河街组地层,进尺1883m,机械钻速达20.25m/h,事故复杂率为零,多项技术指标明显优于区块同类型井。JX井二开"一趟钻"钻井技术的成功实施,为华北油田束鹿凹陷提质高效开发提供借鉴意义,为复杂井眼轨迹、多组地层井段实施"一趟钻"钻井技术提供了经验。     

玛18井区定向井优快钻井技术研究

针对玛18井区三叠系上部白碱滩组漏失严重、三叠系下部地层均质性差、含不等径砾岩、机械钻速低的工程技术难点,开展了玛18井区定向井优快钻井技术研究。通过优化井身结构,优化井眼轨道,优选抗研磨、抗冲击PDc钻头,开展提速工具试验,形成玛18井区优快钻井技术。该技术在26口井进行了应用,施工周期控制在15d以内,平均节约工期7d以上。现场试验表明,玛18井区定向井优快钻井技术解决了该区域地层漏失问题,三叠系机械钻速得到有效提升,实现一趟钻钻完直井段、造斜段、稳斜段。     

提速工具配套钻头的优化改进

近年来,提速工具发展迅速,在深部难钻地层取得了很好的应用效果,但配合工具使用的钻头在深部地层易出现钻头损坏。为提高提速工具配套钻头使用寿命,从冠部曲线、布齿、复合片优选等方面对其进行优化改进,使其更契合提速工具的工作特点,进一步提高单趟钻进尺和机械钻速,以满足深井钻井提速和降低钻井成本的需要。     

A区块水平井钻井提速技术

为了提高A区块水平井钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井成本,在分析A区块速度影响因素基础上,对该区块的井身结构进行重新设计,并在实际施工中进行了"一趟钻"快捷施工技术、旋转导向钻井技术的应用,取得了非常好的施工效果。     

国外钻井工具与仪器新进展及国内发展建议

页岩气、致密油气、深井超深井油气和深水油气的勘探开发对钻井工具与仪器提出了更高要求。本文介绍了国外钻井工具与仪器的新进展,钻井工具包括高效破岩钻头(Aegis铠装合金钻头、Crush&Shear™混合式钻头、智能自适应钻头、StrataBlade*凹面金刚石元件钻头和HyperBlade*双曲面金刚石元件钻头)、辅助破岩工具(Navi-Drill DuraMax井下马达、NitroForce™高性能螺杆和耐温300℃螺杆钻具)和循环短节(iCWD智能循环短节、iDisc智能循环和丢手工具、MOCS G2循环短节和JetStream®RFID循环短节),而钻井仪器包括旋转导向工具(Lucida高端旋转导向系统、RST旋转导向系统、VectorEDGE旋转导向系统、HALO高性能旋转导向系统和NeoSteer@bit导向系统)和随钻测量仪器(TruLink*高分辨率动态MWD、IriSphere*随钻前视LWD、HEX200℃高温LWD和QuestTM随钻陀螺测斜仪)。在此基础上,对国内钻井工具与仪器的未来发展提出了建议。最后指出我国应尽快完成核心钻井工具与仪器的国产化,继续加大低成本替代技术的研究力度,以实现经济有效开发。     

吐哈油田丛式井一趟钻快速钻井技术研究与应用

2009年吐哈油田定向井进尺占到总工作量的20%,其中红南区块全部采用丛式定向井开发。而吐哈此前定向井钻井中采用分井段不同钻具组合的常规模式,起下钻次数多,纯钻时效低,钻井周期长。通过对红南区块往年的钻井、测井及取芯资料的分析,开展了个性化PDC钻头、密井网条件下丛式井的三维轨迹设计、"四合一"钻具以及"全过程"轨迹跟踪控制技术的研究,实现了在吐哈油田定向井中二开一趟钻目标,打破吐哈定向井施工不同井段采用不同钻具组合的模式,规模实施"一趟钻"工程,机械钻速大幅度提高。     

中硬地层全尺寸PDC钻头破岩实验研究

聚晶金刚石复合片（PDC）钻头作为钻井系统中消耗最多的工具之一,钻一口井常需要更换几个甚至几十个钻头,PDC钻头使用寿命将直接关系到钻井成本。通过全尺寸钻头钻选实验,研究了不同钻压、转速和不同岩性下的钻头动力学特性（动态钻压、扭矩）,研究结果表明：增大预定钻压将显著增大钻头处响应钻压和扭矩的波动范围;而改变转速对钻头处钻压和扭矩的影响较小;相同钻井参数下,钻进灰岩时的钻压和扭矩波动范围最小,而钻进人造岩时其波动范围较大。研究结果为钻井参数优化和钻头选型提供一定的理论指导。     

基于套管钻井工艺的可钻式钻头研究

套管钻井工艺可有效解决在采动稳定区实施钻井时的井眼塌孔问题,可钻式钻头与常规PDC钻头相比,钻头体结构重新设计,以满足可钻性要求以及正常的钻进功能。结合使用的具体要求,可钻式钻头在布齿设计上进行了相应的优化和改进,使用力平衡技术对钻头布齿参数进行优化改进,以使钻头布齿满足要求。基于有限元软件分析,可钻式钻头的结构强度满足钻进要求,钻头结构设计合理。     

随钻导向钻井提速技术在埕海油田的应用

由于大位移井和水平井井眼轨迹水垂比较大,容易产生大扭矩、高摩阻等难点,导致埕海油田使用常规钻具组合技术时井眼轨迹控制差、机械钻速低、建井周期长。因此,为了提高机械钻速、降低钻井成本,埕海油田在311.1mm和215.9mm井眼中大量采用随钻导向钻井技术,即PDC钻头+导向马达+MWD钻具组合钻井技术。对该技术的提速机理进行了简要介绍,通过对实钻资料分析表明,在埕海油田一区和二区2个区块完钻井的相同井段该技术比其他钻具组合技术取得更高的机械钻速,提速效果显著,建议在埕海油田大规模推广该技术。     

小井眼侧钻技术在玛湖Ma20011＿H水平井的应用

小井眼侧钻技术是油田为了提高采收率和降低钻井成本的一种重要的钻井手段。Ma20011_H侧钻水平井由于在钻进过程中发生井塌,需要重新注灰进行侧钻,该井通过优选钻具组合并配合牙轮钻头,分析和优化新老井眼的轨迹设计,成功完成小井眼的侧钻施工,为今后同类井的施工积累了实践经验。     

适用于套管钻井可钻式钻头的结构设计及分析

在分析采动稳定区地面钻井施工中遇到问题的基础上,介绍了一种套管钻井可钻式钻头,主要对钻头的结构设计、刀翼设计进行了阐述。并通过有限元对可钻式钻头进行流场模拟分析,分析结果表明,该钻头的结构设计合理,井底流线顺畅,满足可钻式钻头正常排渣,保障了可钻式钻头的使用寿命。     

大排量超高压喷射优快钻井技术研究

为了进一步提高塔里木盆地中上部地层钻速,依据塔里木盆地的钻井地质特点,本文开展了大排量超高压喷射优快钻井技术研究。依据该地区钻井地质环境,提出来大排量适当钻头压降的超高压喷射优快钻井技术方案,并据此优化升级钻井装备,以满足大排量超高压喷射钻井技术的需求。依据试验方案,对排量和钻头压降两个核心参数进行了优化设计,并开发了水力学计算软件,在此基础上优化了钻进参数和钻井液性能参数。现场应用5口井,与常规技术相比,35MPa高压喷射钻井钻速可提高50%~260%,钻井周期可下降38~58%,同时该技术还具有明显的防阻卡效果,井身质量较好,提速提效显著。     

玉门青西油田钻头选型技术

玉门青西油田钻探中，地层差异性大，所钻井段深，钻头整体使用效果差，进尺少、钻速慢、纯钻时间短，起出后损坏严重，加之频繁起下钻，是造成机械钻速度慢、钻井周期长的一个主要原因之一。通过对已钻井钻头的使用效果分析和岩石抗钻强度的计算，进行了钻头优化选型，经现场应用，效果明显。     

旋冲钻井技术在内蒙古意1井的应用

为了提高内蒙古意1井3000 m以深下部井段机械钻速,采用了射流冲击器旋冲钻井提速技术。根据地层岩性特点,通过冲击器台架性能测试,优选出了冲击器的冲击功及冲击频率,确定了旋冲钻井参数。射流冲击器配合牙轮钻头应用井段为3675~3817 m,通过合理确定水力参数及冲击器的性能参数,取得了预期的提速效果,达到了提速增效的目的。冲击器纯钻共计185 h,总进尺142 m,采用旋冲钻井技术,在相同地层及钻头条件下,旋冲钻井2趟钻进进尺较以前转盘钻进4趟钻进进尺多10 m,提高机械钻速达42%,为白音查干区块钻井提供了一项新的技术手段。     

混合钻头在涪陵页岩气田的应用

涪陵页岩气田是中国第一个正式投入商业开采的海相页岩气田,历经2013年的开发评价试验阶段及2014-2015年的一期产能建设阶段,通过攻关研究与现场试验应用,创新形成了适合涪陵页岩气田勘探开发的钻完井技术系列,二期产建推进以来,由于埋深的增加、地层的不确定性,对钻井提速提效造成了巨大的阻碍,其中部分复杂层系的钻头选型显得尤为困难,主要体现在常规钻头行程钻速低、起下钻趟次多、定向困难等几个方面。通过对岩石可钻性及定向难点分析,针对平桥区块小河坝组地层研磨性强、砂泥岩交错的特点,优选了in■高研磨性混合钻头;针对二开深层大三维井定向托压严重的问题,优选了■in高效定向混合钻头;针对三开龙马溪组(含浊积砂岩)定向段高造斜率及研磨性强的特点,优选了■in硬地层定向混合钻头。截止2019年2月,3种型号混合钻头在涪陵工区累计使用200余井次,平均减少起下钻4～5趟次,缩短钻井周期6～7d。混合钻头的优选应用,为二期产建的钻井提速提效提供了技术保障,为下步页岩气田的高效开发提供了钻头选型方案。     

液动旋冲工具配套PDC钻头在中浅层应用效果分析

大情字井油田地层特殊,上部地层疏松胶结差,中部地层岩石致密硬度大,可钻性差,且泥质含量高,在钻井过程中存在机械钻速低、单趟钻进尺少、钻头泥包等问题。通过对PDC钻头切削齿数量、切削齿尺寸、刀翼数和保径长度4个主要参数计算,优选出适合液动旋冲工具的PDC钻头。在情6-##井首次配合液动旋冲工具在中浅层进行试验,取得了显著效果,比邻井单趟钻进尺提高206.1%,机械钻速提高26.2%,减少1趟起下钻。