井斜对钻具影响理论在轮古13井钻具刺漏原因分析中的应用

轮古 13井在 0～ 5 4 5 0m井段使用一套 12 7S135钻杆钻进 ,在钻进过程中共发生 12 7钻杆加厚过渡带 (公、母接头附近 )刺漏 17根次。经完井电测发现 ,该井在 190 0m处有严重的狗腿现象 ,达 5 72°/30m。井斜对钻具的影响有关理论已经证明 ,如果井斜角大于某一临界值 ,在狗腿处旋转钻杆将会引起严重的疲劳破坏。不会引起疲劳破坏的狗腿最大允许曲率可由公式计算得出。应用该理论中的公式进行计算得出 ,轮古 13井频繁发生刺漏的主要原因就是井斜的影响。     

EV-1井钻具频繁刺漏损坏原因研究

俄罗斯萨哈林岛东北大陆架V区块,地处亚极地海域。因为年施工窗口非常窄,所以在探井钻井时对作业时效要求非常高。部署在该海域的EV-1井作为一口重点凝析油气探井,在钻探过程中连续发生8次钻具刺漏损坏事故。刺漏事故损失了大量钻井作业时间。做好井下钻具频繁刺漏损坏原因的研究,对于避免相似事件的发生、指导后续钻井作业顺利推进有重要意义与实用价值。为此,在对井下钻具跳钻受力分析的基础上,建立了简易模型并进行了公式推导,得出了在跳钻条件下井下钻具受拉压应力零点位置计算公式,并对EV-1井的钻具刺漏损坏情况进行了验证。验证结果基本符合实际情况,这表明钻头跳钻是引起本井钻杆频繁疲劳刺漏损坏的主要原因,在未来作业中必须对跳钻加以克服以利于钻井作业的顺利开展。     

定向钻硬岩正扩工艺钻杆刺漏原因分析及应对措施

对于某些施工场地狭窄区域,只能采用正扩工艺实施定向钻扩孔作业。由于正扩工艺是正向推着钻具向前扩孔,在硬岩地层施工中钻具和钻杆承受推力大,加之孔洞直径远远大于钻杆直径,造成施工中频繁出现钻具磨损、钻杆断裂等情况。结合工程实例,在简要介绍工程概况的基础上,较为详细论述了采用无损检测等手段,对施工中钻杆出现的刺漏、断裂现象进行分析,以及通过采取调整钻杆规格型号、选用适合动力钻具、选配新型液力推进器等措施,减小了直接作用于钻杆的推力和扭矩,降低了钻杆疲劳的机率,取得良好效果。     

富阳一井钻杆刺漏分析及预防措施

文章探讨了东海海域富阳一井钻井施工中出现的钻杆刺漏现象 ,并对刺漏钻杆进行解剖研究 ,结合国内外钻杆刺漏的事例 ,指出腐蚀疲劳是钻杆刺漏的根本原因 ,并提出了预防钻杆腐蚀疲劳失效的合理化建议。     

海上钻具破损现象研究

针对平湖油气田钻井中频繁发生的钻杆刺漏现象 ,组织了多学科、多专业的综合研究。从钻杆刺漏现象的大量试验研究得出结论 :(1 )钻杆刺漏的主要原因是钻井扭矩过大 ,造成钻杆基体薄弱处产生疲劳载荷下的微裂纹 ,钻杆内壁受高压钻井液冲蚀而刺漏 ;(2 )钻杆刺漏的次要原因是井眼中含有少量的H2 S气体 ,此气体伴随高压钻井液冲蚀钻杆内的疲劳微裂 ,从而加剧钻杆的刺漏腐蚀程度 ;(3)应针对平湖油气田地层中的特殊微量有害气体 ,研制有特殊内涂层的钻杆 ,以改善钻杆的抗腐蚀性能     

定向井S135钢级钻杆刺漏失效机理

对某定向井20根钻杆刺漏情况进行了调研,基于宏观观察、理化特性分析、钻杆内涂层质量评价、钻杆加厚过渡带应力及内流场分析和井眼全角变化率分析,对刺漏钻杆进行了失效机理研究。结果表明,钻杆内涂层局部厚度严重不足降低了钻杆疲劳寿命;钻杆内加厚过渡带消失区域同时存在应力集中和内流场冲击漩涡,是疲劳形核萌生的择优区域;造斜段井眼全角变化率突变严重超标,使钻杆承受较大的拉、弯复合载荷,因此,内外因素综合作用最终导致多根钻杆刺漏失效。最后针对此类钻杆刺漏失效,从钻具质量要求和现场使用角度给出了预防建议。     

钻杆加厚过渡带几何结构对应力集中的影响

油气井钻井过程中,钻杆主要失效部位是加厚过渡带处,该处容易形成应力集中,尤其在狗腿井段中的交变载荷作用下,表面易形成疲劳裂纹源,导致刺漏甚至断裂事故的发生。针对这一情况,应用有限元软件建立钻杆加厚过渡带力学模型。该模型公母接头共同建模,可以施加轴向拉力、内外压力、扭矩和弯矩,能很好地模拟狗腿井段的钻杆受力,为改进钻杆加厚过渡带结构设计提供理论依据。力学分析结果表明,最大应力出现在加厚过渡带内锥面消失处,且母接头端的应力比公接头端应力水平高;减小加厚过渡带内孔直径、增加内锥面长度、加大内锥面消失处圆角半径都可以减小钻杆应力集中系数。但在现有加厚过渡带结构的基础上改变加厚过渡带尺寸对减小钻杆应力集中效果并不明显,建议从改变加厚过渡带结构上入手来降低钻杆的应力集中系数。     

SHL大位移井井眼轨迹设计

SHL维宁气田的大位移井采用超大位移定向井作业方式,设计井深在12 000 m左右,水平位移达11 000 m,水垂比接近4,作业难度大,对施工设计、设备、材料提出了极高的要求。此文主要从钻井井眼轨迹设计入手,着力对井眼轨迹组成的几个要素进行优化,分别从造斜点的选择、稳斜段井斜角的确定及造斜段设计方法的优选等三个方面,在满足有效开发储层的前提下,确定SHL大位移定向井井眼轨迹的最适合设计,以期降低作业期间的扭矩摩阻,减少施工难度。     

渤海深井钻杆刺漏分析及疲劳寿命预测

钻杆刺漏是渤海油田深井钻进过程中存在的难题,严重影响钻进效率。通过对渤海刺漏井失效原因的统计分析,建立了考虑钻杆本体与井壁接触方式及轴向振动的疲劳寿命预测模型。探讨了初始裂纹形态和尺寸对钻杆疲劳寿命的影响规律。研究表明,钻杆刺漏主要是由钻杆疲劳破坏引起的,钻杆表面的初始微裂纹在交变载荷的作用下扩展而导致钻杆刺漏;当线性裂纹和半椭圆形裂纹的尺寸相近时,表面为线性裂纹的钻杆寿命更短,表面半椭圆形裂纹钻杆的疲劳寿命与 ｂ０／ａ０有关,ｂ０／ａ０越大,寿命越长,其对初始裂纹长度比较敏感.     

BA6S井钻杆失效机理

针对东海平湖油田BA6S井钻杆严重刺漏问题,通过研究加厚过渡带理化性能、拉弯扭复合作用下过渡带应力分布、内流道流场特征、基于实际井眼轨迹的钻柱动力学特性及钻杆疲劳特征,详细分析了钻杆失效的机理。研究表明:失效钻杆样品涂层的个别部位严重偏薄,管材中含有较高指标的氮化物,易降低钻杆的冲击韧性;复合载荷作用下过渡段具有较高的应力水平,增加了失效风险;钻杆过渡带附近有较为显著的涡动,内部流场对钻杆产生的总压力较大;较大的井眼狗腿度增大了钻柱动态疲劳系数,导致钻柱更易发生疲劳失效。     

DH4-8定向井长裸眼超深侧钻技术

位于新疆塔里木东河塘油田的ＤＨ４－８井是目前国内裸眼侧钻点最深、裸眼井段最长的定向开发井。从工程设计、造斜点的选择、现场施工、钻井参数等方面讨论了超深侧钻井的技术要点以及现场施工的规律,对于超深井侧钻施工具有一定的借鉴意义。     

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。      

S135钻杆本体刺穿失效分析

对海洋平台连续发生的S135钻杆本体刺穿失效的原因进行了系统试验分析,通过DS-1标准弯曲指数（CI）的概念以及大量挂片试验,讨论了狗腿严重度和腐蚀对钻杆疲劳寿命的影响。结果表明：完井液腐蚀性严重,造成了钻杆外壁发生严重点蚀;井眼狗腿度大,造成严重弯曲应力,在蚀坑底部形成腐蚀疲劳裂纹,这些裂纹扩展穿透壁厚从而发生刺穿。     

密集丛式井上部井段防碰设计关键参数临界值计算分析

井眼轨道整体防碰设计是保障密集丛式井钻井施工安全的关键因素之一,而上部井段井眼轨道设计参数的优选与优化则是降低井眼轨迹碰撞风险的基础。对比分析了国内现行标准对密集丛式井整体井眼轨道防碰设计的指导作用及适用性。针对密集丛式井整体井眼轨道防碰设计问题,应用实钻井眼轨迹碰撞风险分析的分离系数概念,计算分析了分离系数为1时,密集丛式井上部井段造斜点深度、邻井造斜点深度差、造斜率、造斜方位等4个关键参数的临界值。研究结果表明:井口间距是影响密集丛式井上部井段井眼轨道防碰设计参数取值的关键,井口间距越小,临界造斜点深度、造斜深度差及造斜方位差越小,临界造斜率越大;现行标准所规定的邻井造斜点深度差预留了足够的安全余量,加密调整井防碰设计时可适当减小。     

大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响

对不同垂深、不同位移的大位移井在钻井和下套管过程中的摩阻和扭矩分析表明,采用水基钻井液能够钻成位移小于3000m的大位移井,且可以下入178mm套管;位移大于4000m、且垂深在1000m左右的大位移井,需要使用油基钻井液,且只能下入178mm尾管;位移大于5000m的大位移井,必须使用油基钻井液,178mm套管下入有一定难度,且在垂深较小时,需要使用部分139.7mm钻杆和倒装钻具。分析了不同垂深条件下的大位移井钻井极限,随着井深增加,制约大位移井钻井极限的因素由滑动摩阻转为钻柱强度。     

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在大位移井、大斜度井、水平井和深井钻井中，或者在狗腿严重度较大的井段以及在技术套管下入后的长裸眼钻井过程中，常常出现套管磨损问题。由此而诱发的套管抗挤强度和抗内压强度降低问题影响了油气井的后续完井测试作业、降低了油气井寿命，严重时还会导致某段油气井报废或整口油气井报废。为此，文章提出分别以水基泥浆、油基泥浆、清水作为润滑介质，用实验手段分别研究了法向载荷、温度、转盘转速、摩擦副材料特性对套管磨损的影响。同时，在对国内外防磨措施进行研究后，指出敷焊耐磨带是一种经济可行的防磨措施，在深井钻井、大位移井钻井和大斜度钻井中应重点推广。     

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本文全面概括地总结了我国定向井丛式井技术取得的重大进展,包括钻成了一批定向丛式井,掌握了平台数及平台位置的优化设计,井组总体设计,单井轨迹设计及控制技术,钻具组合技术,绕障和防碰技术,泥浆、固井、取心、测井、射孔、测试、钻头、涡轮和螺杆钻具等配套技术以及数据库及软件系统的应用等,展示了在我国全面推广定向井丛式井的良好前景。     

乐东221气田A14H井表层定向及扩眼钻井技术

为解决南海莺歌海盆地乐东 22-1 气田表层松软地层定向造斜扩眼钻进困难、邻井相碰及易产生新井眼等钻井工程技术难题,提出了一种先钻小尺寸领眼,再用新型三级固定翼扩眼器定向扩眼,然后下入套管的海洋表层钻井技术.结合随钻测量仪和电子陀螺测斜仪钻进乐东 22-1 气田A14H井表层时,先用φ250.8 mm钻具定向造斜、钻小领眼,再用φ254.1 mm×φ349.3 mm×φ444.5 mm新型扩眼器将领眼定向扩眼至φ444.5 mm,下入φ339.7 mm表层套管并固井.现场应用表明,该技术解决了丛式井表层防碰难题,保障了疏松地层的造斜钻进效果,防止了钻井中扩眼钻具对领眼井造斜效果的不利影响,对后续类似井的钻井具有一定的借鉴价值.      

老168平台海油陆采丛式井组关键钻井工艺

老168平台丛式井组是2009年中石化及胜利油田的重点产能建设项目之一,平台上共部署58口海油陆采定向井.该丛式井组的施工主要有以下难点:井网密集,防碰工作量大;造斜点浅、井斜大、造斜困难;位移大、裸眼稳斜段长,稳斜难度大;钻井液技术必须考虑环境保护问题,可借鉴经验非常少.因此钻井施工难度极大,通过实施优化井场布局及井...     

南堡13-1706大位移井钻井技术

冀东油田南堡滩海油田受端岛面积限制,需要部署水平位移大于3 000 m的大位移井开发。针对大位移井钻井施工中存在摩阻扭矩大、轨迹控制难、循环泵压高、井眼清洁难度大、长裸眼井壁失稳、深部井段定向托压等技术难题,开展了人工端岛大位移井钻完井技术研究。通过对井眼轨道优化设计、装备升级改造,提升大位移井井眼延伸极限,利用Landmark软件对摩阻扭矩、钻井参数进行分析,研究了KCl抗高温钻井液复配新型固壁剂和封堵剂强化钻井液封堵能力及套管安全下入技术。采用井眼轨迹控制、降摩减扭、优化钻井液、套管安全下入等常规技术的优化和集成应用,成功实施了大位移井南堡13-1706井。该井完钻井深6 387 m,最大井斜83°,水平位移4 941 m,为水平位移大于4 500 m的大位移井钻井实践积累了经验,为加快南堡滩海中深层油藏的勘探开发提供了技术支持。