井下动力钻具配合高效钻头提高钻井效率的实验研究

深井和超深井钻井中普遍存在着机械钻速低、钻头用量大等问题,这在很大程度上归咎于所采用的钻井方式上。由于“转盘钻＋牙轮钻头”限制了钻头转速的提高,影响了钻头单位时间内的切削次数,进而制约了钻速的提高,因此转换钻井方式,采用高转速的井下动力钻具配合高效钻头无疑是加快深井段钻速的主攻方向之一。据此,在青海油田冷科１井三个井段上进行了“螺杆钻具配合高效钻头”提高钻井效率的实验研究。第一次在３７２７ｍ～３７５１ｍ井段进行,进尺２４ｍ,平均机械钻速０８７ｍ／ｈ,比四开以后使用最好的牙轮钻头钻速提高２０８３％;第二次在３７５７ｍ～３８９９ｍ井段进行,进尺１４２ｍ,平均机械钻速１２７ｍ／ｈ,比四开以后使用最好的牙轮钻头钻速提高７５８３％,进尺提高近３倍;第三次在４２００ｍ～４３０５ｍ井段进行,进尺１０５ｍ,平均机械钻速０７４ｍ／ｈ,比同等条件下的牙轮钻头钻速提高６０８７％。实验结果表明：使用井下动力钻具配合高效钻头不仅能够提高深部井段中的机械钻速,而且还可以大幅度提高单只钻头的进尺,从而达到提高钻井效率的目的。     

中国石化旋转导向技术获得重大突破

正2019年11月29日,中国石化胜利石油工程公司随钻测控技术中心自主研发的SINOMACS ATS I型旋转导向仪器在胜利油区现场试验成功,标志着中国石化旋转导向技术获得重大突破。随着油气勘探的不断深入,复杂超深定向井和大位移水平井日益增多。常规钻井技术难以满足施工要求。常规钻井技术是上部钻具在不旋转状态下,推动带有弯度的螺杆钻具实现定向钻进。但在大位移水平井的钻探施工中,随着水平段加长,井下钻具托压及摩阻越来越大,轨迹控制难度大,机械钻速慢。旋转导向仪器能够保证钻具在全旋转的状态下实现指定方向的     

旋转地质导向系统在预探致密油水平井中的应用

随着致密油勘探的不断深入,预探水平井勘探开发过程中,地震资料无法准确把握油层层位导致钻遇率低、常规螺杆钻具定向托压难以满足复杂的轨迹调整需求,以及水平段轨迹剖面相对复杂易发生井下风险等问题,逐渐成为制约致密油水平井砂岩钻遇率提高的瓶颈。通过松辽盆地北部大庆齐家凹陷多口预探井的实验,总结出旋转地质导向系统在预探致密油水平井中应用的方法。通过收集区域邻井地震测井相关资料建立地质导向模型、使用旋转导向工具组合、根据随钻测井数据及地质录井信息实时调整井眼轨迹等技术措施,合理解决了上述问题,应用效果明显,油层钻遇率达到99%以上,井眼轨迹控制平滑,减少井下复杂情况的发生,缩短钻井周期,节省了钻井费用。旋转地质导向系统在致密油水平井中的应用发挥了关键性作用。     

涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术

涪陵页岩气田三维水平井二开斜井段井眼尺寸大,稳斜段长,砂泥岩地层交互频繁,存在井眼轨迹方位调整幅度大、钻具组合造斜率低且不稳定、机械钻速低等问题,为此,进行了三维水平井大井眼导向钻井技术研究。利用地层的自然造斜能力,对井眼轨道进行优化设计,降低造斜率,缩短稳斜段长度,减少井眼轨迹调整量,降低井眼轨迹控制难度;将“单弯双稳”钻具组合优化为“单弯单稳”钻具组合,并对钻压进行优化,以提高稳斜段复合钻进进尺,降低摩阻扭矩;应用水力振荡器降低扭方位井段的摩阻扭矩,以实现提高机械钻速的目的。该导向钻井技术在涪陵页岩气田焦石坝区块34口水平井进行了应用,二开斜井段平均定向钻进时间15.30 d,较同区块已完钻井缩短37.63%,平均钻井周期58.45 d,较同区块已完钻井缩短21.01%,井身质量合格率100%。应用效果表明,三维水平井大井眼导向钻井技术可以有效提高涪陵页岩气田大尺寸斜井段的机械钻速,缩短钻井周期。      

焦石坝页岩气水平井钻井提速工具应用

针对焦石坝区块页岩气水平井在钻进过程中遇到的地层可钻性差、摩阻扭矩大、井下动力钻具寿命
短等问题,在详细分析钻井施工难点的基础上,优选多种新型提速工具进行了现场应用。采用旋冲钻具改变破岩
方式提高了研磨性地层的破岩效率;采用水力振荡器和旋转导向工具将定向过程中的静摩擦变为动摩擦,实现了
长裸眼段降摩减阻和轨迹高效控制;采用低速螺杆、等壁厚螺杆和耐油螺杆延长了井下动力钻具单趟钻寿命及进
尺。现场应用效果表明,通过新型提速工具的优选应用,机械钻速同比提高２８％～８６．３９％,实现了一趟钻完成一开
进尺,一趟钻完成水平段进尺,有效提高了钻井效率,为焦石坝及邻近区块后续页岩气水平井钻井提速提供了技术
参考和支撑。     

旋转导向钻井技术在昌吉油田JHW007水平井中的应用

JHW007井是2013年新疆昌吉油田吉木萨尔井区部署的一口目的层为芦草沟组致密油藏的先导试验水平井,设计井深4 593 m。通过优化井身结构、优选PDC钻头、优化轨迹控制技术和钻具组合、使用先进的旋转导向系统等技术措施,该井顺利完钻,在造斜段采用三维绕障轨迹控制技术两趟钻完成施工;三开水平段使用旋转导向钻井系统,使水平段一趟钻完成;全井斜井段施工仅用21.77天完成,大大提高了该区块水平井的机械钻速。     

弯螺杆钻具水平段导向钻进稳斜能力分析

理论研究和现场实践表明,提高弯螺杆钻具组合在水平段旋转钻进时的稳斜能力有助于增加旋转钻进井段的比例、提高水平段钻井速度并降低施工风险。考虑弯螺杆钻具公转产生的离心力影响,应用纵横弯曲连续梁方法和达朗伯原理,建立了单弯双稳导向钻具组合旋转钻进条件下的力学特性分析模型。以吉林油田长深气田水平井钻井实践为例,选择典型的单弯双稳钻具组合及钻进参数配合,模拟分析了钻具结构(包括螺杆钻具的弯角度数、稳定器直径、上稳定器的直径和位置)和钻进参数(包括钻压和转盘转速)对水平段旋转钻进稳斜能力的影响规律,并以提高水平井眼旋转钻进稳斜效果为目标,推荐了单弯双稳钻具组合优化和钻进参数优选方案。     

吉木萨尔致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术

为提高吉木萨尔致密砂岩油藏开发速度,降低钻井成本,满足大规模开发的要求,进行了致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术研究.根据吉木萨尔凹陷的地质特点及工厂化水平井的钻井和完井要求,将其设计为三开井身结构,并根据工厂化水平井钻井的特点制定井眼轨迹控制技术措施.在重点防碰井段利用Landmark软件进行防碰扫描,防止两井相碰.选用旋转导向钻具和螺杆+水力振荡器钻进定向井段和水平井段,以提高定向井段和水平井段的钻速.工厂化水平井钻井技术在吉木萨尔区块不同平台钻了8口水平井,井眼轨迹控制良好,与设计吻合度高,成功实现了防碰绕障,2#平台2口水平井各绕障115 m,3#平台1口井最大绕障265 m;与2012年所钻的3口井相比,造斜段和水平段的平均机械钻速分别提高了240.0%和125.9%.这表明,致密砂岩油藏工厂化水平井钻井技术可有效防碰、降摩减阻和提高机械钻速,能满足吉木萨尔致密砂岩油藏大规模开发的要求.      

PDC复合钻井技术在苏里格气田水平井中的应用

随着苏里格气田天然气水平井的大规模开发,天然气水平井机械钻速低、钻井周期长的问题日渐突出,这在很大程度上归咎于牙轮钻头平均机械钻速低、钻头用量大、单只钻头进尺低、起下钻频繁等原因.伴随着钻井工艺技术的进步和螺杆钻具型号规格的完善及其性能的提高,配合高效PDC钻头进行复合钻井的技术在苏里格水平井开发过程中的应用已趋于成熟.针对近年苏里格已施工的水平井情况,综合分析了苏里格天然气水平井目前使用的PDC钻头和螺杆钻具工作特性,阐述了PDC钻头配合螺杆复合钻井技术在苏里格天然气水平井的快速钻进中的应用情况及效果.结果表明,该技术对水平井提高机械钻速,缩短钻井周期,节约钻井成本,加快勘探开发步伐具有重要意义.     

Austin白垩层水平钻井中旋转钻具组合的卓越性能

把可变稳定器放在螺杆钻具的下部正被逐渐用于水平井钻进中，利用这种新型的井下钻具结构庆旋转时控制井斜，而且马达的原有钻速不受影响。应用这种新型的井下钻具组合可以减少起下钻次数；增辕水平段长度，减少泥浆添加剂的使用凤及在深井、和高温井下延长ＭＷＤ和马达的寿命。另外，现场试验前的软件模拟提供了较准确的井下钻具组合，进一步减少了现场试验的费用。     

中石油钻井工程技术现状、挑战及发展趋势

中国石油天然气集团公司（以下简称中石油）近年来自主研制了万米钻机及配套装备、近钻头地质导向、欠平衡/气体钻井/控压钻井、连续管作业机、21 MPa/35 MPa带压作业机等核心装备,发展完善了以水平井、欠平衡钻井、钻井提速、储层改造、带压作业为核心的配套技术,有力地支撑了水平井、欠平衡钻井、钻井提速、水平井分段压裂等重点工程的实施。但与国外同行相比,在自动化钻机、海洋钻完井装备、旋转导向系统、抗高温随钻测量仪器、抗高温螺杆、高效钻头、高温高密度油基钻井液、高压气井带压作业装备、低成本高效压裂液、无限制选择性压裂工具、完井技术等方面差距明显。研究结果认为：我国深层、海洋、非常规油气藏领域钻完井面临高温高压、高研磨性地层钻速低、钻井周期长、旋转导向等技术储备不足的挑战,建议在高效起下钻机、高效破岩钻头和辅助工具、旋转导向系统、井筒完整性、井下宽带信息传输技术、海洋钻井成套装备和技术、工厂化钻完井与体积压裂一体化技术等方面开展技术攻关。     

水平井防托压工具安全性评价与试验

摩阻问题是井下复杂事故的最直接原因,如何降低水平井摩阻是减少水平井事故、提高机械钻速和目的层中靶率的关键。设计了防托压工具,该工具可以降低水平井段摩擦阻力,提高机械钻速,能够解决井下卡钻、钻井进尺小的问题。现场试验表明:设计的防托压工具工作参数满足要求,可以产生预期效果,使用该工具能够降低水平井段摩擦阻力,提高水平井延伸钻进能力,并且不会对钻头或其他钻具连接螺纹造成破坏。     

旋转导向钻井技术在葵东1块薄互层油藏水平井的应用

针对螺杆钻具组合在超薄互层油层水平井钻井过程中存在的钻进摩阻大、随钻测井精度低等问题,开展了旋转导向钻井技术的研究及应用,通过在葵东1块薄互层油藏水平井钻井中的应用,提高了钻井速度,缩短了钻井周期,减少了井下复杂情况的发生,提高了钻井工程质量,降低了钻井成本,在薄互层油藏水平井轨迹控制具有广泛的应用前景.     

再谈套管钻井技术及其装备

常规旋转钻井因使用钻杆带来的缺点１．更换钻头或井下钻具组合时，因起下钻减少的有效生产时间可能高达３０％。２．因井眼内地层膨胀和井壁坍塌等原因，常常无法起下钻而不得不停钻进行处理。３．为了加速起下钻过程，多采用立根钻井，为此只好把钻机井架加高，以适应这...     

BH-HVT 水力振荡器在三维绕障井ZH30-38 井的应用

大位移、大井斜井段钻井施工中,因钻具与井壁间摩阻大,导致钻压无法平滑地传递,经常出现托压现象,需频繁提放钻具,调整工具面,严重影响施工效率。为缓解钻具托压,在ZH30-38井三开稳斜扭方位井段应用BH-HVT水力振荡器,通过工具产生的轴向振动,使滑动钻进摩阻由静摩擦转变为动摩擦,降低了钻井摩阻、改善了钻压传递效率,提高了机械钻速。与邻井同层位未使用该工具时相比较,滑动机械钻速提高26.1%～40.4%,行程钻速提高133.1%～187.5%。水力振荡器在该井的成功应用,为大位移、大井斜井及水平井的钻井提速提供了有益的借鉴。     

螺杆钻具导向钻井系统

螺杆钻具导向钻井系统螺杆钻具导向钻井系统由随钻测量系统、井下可控螺杆钻具和高性能的ＰＤＣ或ＢＤＣ钻头组成。随钻测量系统。它是一种不使用电缆的无线路钻测量仪器。与其它类型的测量仪器相比，它最大的优点就是：不采用电缆、能随时将井下资料通过泥浆脉冲的形式准...     

气体钻水平井用减阻器

在气体钻大位移定向井、 水平井中, 随着井眼的延伸, 摩擦阻力越来越大, 使得钻压难以施加到钻头上, 使钻井无法继续进行; 此外, 还使得卡钻等井下事故频繁。文章介绍的钻具减阻器不仅能降低钻具在滑动钻进中的摩擦阻力, 并且能满足旋转钻进时对钻具的要求, 同时减小旋转钻进时的扭矩, 满足气体钻水平井、 大位移水平井等特殊工艺钻井的需求。     

利用旋转导向系统进行套管定向钻井

实践证明用于套管随钻作业的硬件是稳定而可靠的.虽然使用螺杆钻具进行套管钻井已成功地完钻了几口定向井,但钻进效率很低.套管钻井时使用旋转导向系统提高了钻井效率.     

定向钻井电控式扭矩离合控制工具研制与应用

旋转导向工具由于尺寸大，在钻井过程中井壁不稳定时容易发生卡钻、埋钻等复杂故障，处理难度大，现场应用受到一定限制。针对这种情况，文章研究了一种适用于定向钻进过程中的电控式扭矩离合控制工具。该工具在定向过程中可以将下部钻具与上部钻具的扭矩进行分离，实现上部钻具随钻盘低转速旋转送钻，下部钻具与螺杆工具配合滑动定向钻进。该工具由两部分组成：地面信号下传单元和井下信号接收及离合控制单元。井下信号接收及离合控制单元安放在近钻头位置，地面信号下传单元通过钻井液将信号传递到井下，离合控制单元接收指令后，用电液控制方式执行钻柱扭矩分离与结合动作。该工具使用的关键点是安放位置和反扭矩的控制，通过对下部钻具摩阻扭矩的分析，运用Landmark软件计算工具安放位置，抗反扭矩工具可抵抗并吸收螺杆钻具的反扭矩。现场应用表明，该系统可有效缓解托压，降摩减阻，稳定工具面，提高钻压传递效率，较大幅度提高机械钻速，实现低成本代替旋转导向工具，具有广阔应用前景。     

苏里格致密气藏超长水平段水平井钻井完井关键技术

针对苏里格气田致密气藏超长水平段水平井钻井完井过程中循环泵压高、摩阻扭矩大、机械钻速低、井眼清洁困难、完井套管柱下入困难等问题,分析了超长水平段水平井钻井完井技术难点,进行了高效钻具和钻井设备优化配置、井眼轨道设计和井眼轨迹控制、水平段钻井提速和清洁,以及旋转导向钻井、强抑制润滑性水基钻井液和"旋转引鞋+套管"漂浮下入...