弱胶结砂砾岩地层钻头研制及提速工具配套研究

针对弱胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的PDC钻头崩齿、碎齿严重,钻头先期损坏使得单只进尺少,钻井成本高等技术难题,从弱胶结砂砾岩地层岩石力学特性分析、锥齿PDC钻头研制及提速工具配套等方面着手,研究形成了适合弱胶结砂砾岩地层钻井提速的锥齿微心PDC钻头;并通过选用恒扭矩工具配合该型钻头在胜利油田利567区块进行现场应用,取得了良好的效果,大大延长了钻头的使用寿命,起到了提高机械钻速和降低钻井成本的目的。     

液力冲击工具在新疆玛湖地区提速应用

玛湖是新疆油田增储上产的重点地区,纵向上的几套砂砾岩地层制约了钻井提速。针对该地区的地层特点,制定了液力冲击器提速技术措施。液力冲击器能够以一定的频率给钻头施加冲击力、把连续的射流变为脉冲流,有利于提高钻头破岩效率。在艾湖12井三开井段进行了试验,进尺750m,同比邻井进尺提高65.2%、机械钻速提高39%,见到了明显的提速成效,为玛湖难钻地层的提速提供了有效的技术方式。     

长南工区钻井提速难点认识与实践

长南工区属于鄂尔多斯盆地中部、南部,主要分布在安塞、延安、志丹、高家沟等地区,地质构造属于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡构造。该区地表开始为新生界第四系黄土层,黄土高原丘陵沟壑区,表层具有节理发育、结构松散、渗透性强等特点,有垂直方向的空洞,漏失不易控制且破坏地层的胶结强度,促进漏失加剧。以下地层从中生界到古生界,地层古老,富含砂砾岩和石英砂岩,研磨性强,可钻性差,区域差异较大。针对该工区钻井技术难点,制定了详细对策,表层抑制井漏和堵漏、优选钻井液体系提高机械钻速,优选钻头系列,预防减少钻具失效等。通过应用实施,取得了明显效果,区块钻井速度大幅提高,初步形成了一套适合该区的钻井综合提速技术。     

高陡含砾地层大扭矩螺杆+高效PDC钻头钻井提速分析

随着国内油气勘探开发增储上产力度的加大,钻井提速难题异常凸显,已成为油田降本增效的关键屏障。针对库车山前中深部盐上高陡含砾地层,压实程度高、灰质胶结、可钻性差等地质特点,使用常规PDC钻头+垂直钻井系统,不能够应对砾石层横向非均质性强,导致钻头抗冲击性不足产生低幅高频冲击疲劳损伤,钻头切削齿吃入不均造成钻头涡动加剧钻头冲击破坏等提速难题,从而大大缩短钻头寿命。引入大扭矩螺杆+高效PDC钻头提速工具配合垂直钻井系统,可有效发挥高效钻头耐磨性、抗冲击等特点,大扭矩螺杆的转速进一步提高了钻头的切削效率,在复合钻进过程中,不仅可防斜,而且可大大地提高机械钻速、缩短作业周期。     

南缘地区深层孕镶钻头配合螺杆的提速技术

准噶尔盆地南缘地区油气勘探前景广阔,但地层埋深深、压实程度高,整体钻探难度大、施工周期长。针对深层喀拉扎组砂砾岩地层抗压强度高、研磨性强、单只钻头进尺低、机速低、成本高等难题,在南缘地区LT1井试验孕镶+螺杆提速技术,通过优选高温耐油螺杆、耐研磨孕镶钻头,实现了进尺和机械钻速的有效提高,为该地区深部难钻地层的钻井提速提供了积极借鉴作用。     

塔东古城地区钻头优选及应用

针对大庆油田塔东区块古城地区地层含砾、岩石硬度大、85%以上井段采用牙轮钻进,导致深部地层钻速慢,钻头磨损严重等问题,在传统钻速预测方法基础上,引入钻头磨损、地层岩性、应用井深等相关参数,建立钻头破岩效率计算方法,并结合所钻遇的地层岩性、测井资料及钻头类型等,建立钻头优选模型,实现钻头选型定量化,提出了适用于古城地区的钻头序列推荐方案。现场成功应用5口井,单只钻头进尺和平均机械钻速均得到了很大的提高,实现了钻头优选提速提效的目的,为古城地区的高效钻井施工提供了重要的技术支撑。     

大庆深层水平井钻井提速技术

针对大庆深层水平井施工过程中存在钻头效率低、提速工具未形成系统化应用等情况,从深层地层地质情况及深层水平井施工难点出发,明确了钻井提速技术的研究方向,通过开展优化设计、可钻性预测、钻头优选评价、参数优化、研发提速工具等多种技术手段,针对单井实际情况优选组合提速技术,形成大庆深层水平井高效钻井技术,该技术适用于深层水平井施工。室内研究、现场应用过程中表明,二开钻进周期平均节省4.09d,平均机械钻速提高85.53%,三开按施工1600m井段计算,钻进周期平均节省16.6d,平均机械钻速提高44.89%。     

提速配套技术深层钻井中的应用

徐家围子区块深层存在地层岩性硬度高,韧性大,研磨性强,PDC和牙轮钻头可钻性差,机械钻速低,寿命短。通过优选复合钻头和液动旋冲工具配合PDC钻头等提速技术的综合应用,能够大幅度提高机械钻速,缩短钻进周期。提速技术直井、斜井和水平井中累计应用12口井,相比试验井段平均机械钻速分别提高了110.70%、108.94%和89.95%;按照不同井型分别提高了10.03%、9.04%和4.40%,提速效果明显。钻井提速技术的综合应用为徐家围子区块深层钻井提速提供了技术保障。     

西部厚基岩地层竖井钻机机械破岩影响因素分析

竖井钻机钻井法凿井是现阶段我国盲竖井机械化、无人化、智能化建设的重要工艺技术之一。西部矿区厚基岩地层以胶结程度低、遇水易泥化、强度低的弱胶结岩石为主,与我国中东部竖井钻机钻进的深厚表土地层力学特性不同。针对西部富水弱胶结厚基岩地层条件,简述了竖井钻机钻井技术的发展历程、竖井钻机装备及旋转破岩方式,探讨了竖井钻机机械破岩钻进面临的厚基岩地层高效破岩、钻进技术参数随钻实时控制、地层自稳性差导致井帮失稳风险、泥包钻头或砂包钻头、泥浆性能参数随钻调配设计等难题,并从工程条件、地质特性、破岩刀具、钻头结构、刀具布置、钻进参数、泥浆排渣等方面分析了竖井钻机机械破岩的影响因素及其相互关联和制约关系,梳理了西部厚基岩地层竖井钻机机械破岩技术发展方向,以期为西部厚基岩地层竖井钻机机械破岩钻进技术发展提供参考。     

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明:同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。     

麦盖提区块钻井关键技术研究及应用

塔里木盆地麦盖提地区异常地应力发育、古近系盐膏层易蠕变挤毁套管、二叠系火山岩钻井速度慢、古生界地层岩性复杂钻头选型难、三开井眼井壁稳定性差、奥陶系裂缝性地层涌漏风险高,为此开展了断裂带异常地应力分布规律、井身结构优化、高效破岩工具研制、刀翼式孕镶钻头研发、井壁稳定高效钻井液、欠平衡钻井等关键技术研究,提出了非常规井身结构优化设计系列,研制了高效破岩工具和刀翼式孕镶金刚石钻头,研发了高效抑制性防塌钻井液体系。在此基础上形成了钻井提速配套技术系列,完钻井平均机械钻速提高17.89%,钻井周期缩短34.55%。     

哈萨克斯坦科扎萨伊油田优快钻井技术

哈萨克斯坦科扎萨伊油田钻井地质环境复杂,储层位于盐下,钻遇的地层层系多,地层性质差异大,具多套压力系统。钻井过程中发生地层漏失、坍塌、掉块及盐膏层蠕变等复杂情况,严重影响了钻井时效和钻井安全。针对这些技术难题,开展了油田井身结构、井身质量、提速潜力、高效钻头等分析与优化,提出了预弯曲钻具高倾角地层井斜控制技术、混合钻头减震提速技术,以及PDC-孕镶块复合钻头高研磨性地层提速技术。现场应用取得了较好的效果,平均机械钻速提高50%以上,钻井周期缩短28%。     

彭州气田PZ115井钻井提速配套技术

为解决龙门山前彭州气田钻井中上部地层气体钻井提速技术受限、易井斜,中部须家河组与小塘子组地层研磨性强、可钻性差,下部雷口坡组地层较破碎、易阻卡、易漏,以及机械钻速低、钻井周期长等难题,通过分析龙门山前彭州气田地质资料和地层特点,在PZ115井中开展了优化井身结构、水力加压器、垂直钻井技术、PDC钻头优选技术、高效钻井液技术、扭力冲击器等钻井提速配套技术的研究与运用,实现了安全快速钻井,平均机械钻速2.62 m/h,钻井周期265.75 d,与区块前期钻井周期最短井YS1井相比,钻井深度增加454 m,平均机械钻速提高24.17%,钻井周期减少了17.42 d,创川西地区雷四段气藏为目的井中钻深最深和钻井周期最短纪录。研究结果表明,PZ115井钻井提速配套技术可为彭州气田后续钻井提速增效提供借鉴。     

提速工具大庆深部难钻地层中的应用研究

大庆油田天然气资源含量丰富,主要位于砂砾岩、流纹岩等发育的营城组和沙河子组,这些层位软硬地层交错、研磨性极强、地温梯度高,常规钻进工具存在机械钻速低、钻井周期长、钻井成本居高不下的技术难题。因此,大庆油田通过开展科研攻关,提高自主研发能力,相继开发出复合冲击、液动旋冲、旋转导向、涡轮钻具等一系列深井提速工具和配套工艺,并经过多年的不断优化和完善,最终形成了适合于大庆深部难钻地层的钻井提速工具及配套工艺。现场成功应用表明,这些提速工具及配套工艺使深部地层机械钻速明显提高,同比提高20%以上,钻井周期也较以往缩短20d以上,钻井成本节约16%以上,为大庆深部难钻地层天然气资源的高效开发提供了技术保障。     

气体钻井技术在新疆火成岩中的实践与建议

介绍了胜利油田西部新区4口井施工气体钻井的提速情况,详细对比了空气锤和雾化钻井的提速优势,通过实钻数据分析得出雾化钻井+空气锤技术是火成岩地层提速的最优组合。总结了施工中实施的好措施和好做法,包括地层出水时使用雾化钻井+空气锤技术,既实现了空气锤防斜打快又保障了井下清洁和安全,通过注入雾化基液使长裸眼段扭矩降低60%。通过数据对比指出了钻头破岩效果评价和破岩方式创新是实现高质量提速提效的关键。针对目前低油价的严峻形式提出了气体钻井发挥提速提效优势的研究方向,对新疆地区火成岩地层气体钻井实践具有一定的借鉴意义和指导作用。     

PDC钻头复合冲击破岩机理研究及应用探讨

随着钻井提速,PDC钻头结合扭力冲击器的复合钻井技术应用越来越普遍。为了进一步提高PDC钻头复合钻井技术在现场的应用效果,系统分析了钻头的结构及工作原理,对PDC钻头具有的硬度高、耐磨性好、强度高、自锐性好、稳定性差、抗冲击性差的特性进行了分析。通过对复合冲击破岩机理研究表明,在复合钻井条件下,PDC钻头切削齿与地层岩石呈严重不均匀接触状态,承压面积减小,切削齿对地层岩石的吃入深度增加,加之切削轨迹呈交叉状态,显著提升了钻头破岩效率。通过在钻井现场的应用及与牙轮钻头钻井情况对比,结果表明,PDC钻头复合钻井技术能够显著提高机械钻速、缩短钻井周期,具有较好的经济效益和广阔的应用前景。     

川东北分水岭构造须家河组钻井提速技术研究与应用

针对川东北分水岭构造须家河组地层段机械钻速慢的钻井难题,开展了提速技术研究。首先通过工程地质特征分析,获取了须家河组地层矿物组分含量和岩石力学参数,并有针对性地提出提速技术思路和提速手段。从分3井现场应用效果看,气体钻井技术、螺杆钻具+混合钻头以及扭冲工具+混合钻头钻井技术均取得不同程度的提速效果,其中气体钻井技术平均机械钻速最高,达到4.78m/h,与同井采用常规泥浆钻井相比提高4.49倍。     

沙湾凹陷周缘深井钻井技术应用

沙湾凹陷西斜坡三叠系百口泉组和二叠系上乌尔禾组砂砾岩发育,部分井段发育塑性系数较高的褐色泥岩,影响了钻头选型。实钻表现出起下钻次数多、深部井段机械钻速低,影响了钻井整体技术指标。本文介绍了沙湾凹陷西斜坡钻井液技术应用,对机械钻速、钻进进尺等部分典型指标进行了描述。对影响全井技术指标的主要因素进行了分析,特别是对三叠系百口泉组或二叠系上乌尔禾组塑性系数较高的褐色泥岩地层使用PDC钻头条件下机械钻速低的问题进行了分析。针对提高褐色塑性泥岩及深部地层机械钻速提出了使用复合钻头或应用纵向冲击破岩的技术推荐。阐述的提高钻井速度的技术对该区后续深井钻井有积极意义和借鉴作用。     

NR826M孕镶全面金刚石钻头在元坝气田的应用

在石油钻井中,元坝气田珍珠冲地层岩性主要以砂砾岩、中砂岩为主,其中石英含量高,研磨性强,钻进难度大。针对这一地层特点,北京探矿工程研究所研制出NR826M型钻头,通过胎体配方的改进,水路及金刚石品级、浓度的优化设计,在施工现场取得了良好的钻进效果。本文详细介绍了适用于该种地层的新型胎体钻头的设计及现场应用效果,为类似钻探施工提供参考。     

大庆深层涡轮钻井匹配钻头相关技术研究与应用

为提高大庆深层致密砂砾岩气藏勘探效益,缩短钻井周期,降低钻井投资,开展了深层涡轮钻井提速技术研究。首先,依据涡轮钻井技术的工作原理,进行优选匹配钻头等相关技术的研究,通过先导性试验,确定了匹配钻头;其次,综合考虑现场施工条件,开展钻具组合等配套技术的研究。最终形成了大庆深层涡轮钻井的提速技术,并在达深15井成功实施,创造了庆深气田提速新纪录,为深层天然气藏的勘探开发提供了新的技术手段。