不倒翁式偏心防斜钻具的设计

目前所使用的各种钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。据此,设计了一种不倒翁式偏心防斜钻具。该钻具有1段钻铤,钻铤的两端各有1个偏心稳定器,钻铤外表面有一半圆形的偏心块,在钻铤和偏心块之间有轴承结构。利用不倒翁原理,当井斜超过一定值时,偏心块会在重力作用下自动停留在井眼低边,这样就可以将此处的钻柱顶到井眼的高边上去,从而产生一个很大的降斜力,使井斜得以有效控制。     

直井防斜技术现场应用对比分析

对目前国内外石油钻井中的直井防斜新技术的现场试验与应用进行了对比分析,认为偏重钻铤、偏轴组合、偏心接头等离心力防斜打直技术基本上能解决小倾角地层钻井情况下的井斜问题;偏轴组合应用在大尺寸井眼的防斜上已有一定效果;动力钻具导向钻进是一种能很好地解决大倾角地层井斜问题的技术手段,其中闭环自动导向钻井系统是最有效手段。     

液压自动防斜钻具设计

目前国内所使用的各种防斜钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。为此,根据不倒翁原理,设计了一种液压自动防斜钻具。这种液压自动防斜钻具主要由钻铤体、偏心套筒、钢球、阀腔、阀杆、活塞杆等组成。该钻具能够自动利用液压力来产生很大的降斜力,从而能够防止井眼的偏斜。该钻具原理可行,结构简单,若能在现场得到应用,可节省钻井时间,从而节省钻井投资,其应用前景十分广阔。     

偏重钻具防斜机理分析及应用

介绍了胜利油田胜北断裂带和坨胜永断裂带两个地层倾角为３０°～５０°区块上的钻井情况,分析了偏重钻具的结构及防斜、纠斜原理。５口井的现场应用表明,该偏重钻具能有效地解决大倾角地层钻井中易发生井斜的问题,值得推广应用。     

塔式钻具组合对气体钻井井斜影响研究

气体钻井技术由于其具有保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优势而被广泛应用。但在实际钻井过程中暴露出一定程度的井斜不易控制问题制约着此技术的发展。为探讨塔式钻具组合对气体钻井井斜的影响,基于塔式钻具组合在钻井时的力学受力分析,建立了塔式钻具组合在气体钻井条件下的有限元静力学模型,并通过理论计算验证了其正确性。结合川西某气井实际钻井资料,进行了塔式钻具组合的防斜效果研究,探讨了井斜效果影响因素,表明其降斜能力随着井斜角和钻压的变化而变化,使用空气锤的塔式钻具组合比使用牙轮钻头的组合有更大的降斜防斜能力,为塔式钻具组合在气体钻井中的井斜控制研究和现场施工提供了理论指导。     

气体钻井井斜的原因及防斜技术

在归纳气体钻井井斜规律的基础上,对比分析了气体钻井与钻井液钻井两种情况下,地层各向异性、地层倾角、井眼几何参数及钻井参数等因素对井斜的影响。结果表明：气体钻井与钻井液钻井相比,地层各向异性显著增加是气体钻井容易井斜,且井斜后较难控制的根本原因;在中、大钻压下,井径扩大是气体钻井容易井斜的重要原因;而地层倾角、钻压、钻头切削各向异性和钻具组合对气体钻井井斜的影响与钻井液钻井相似。建议在现场推广应用空气锤、钟摆钻具组合和空气螺杆钻具组合三项气体钻井防斜技术来防止气体钻井井斜。     

淮北煤层气井井斜控制技术

淮北SN区块 4口煤层气井所处地层造斜力强,在这种地层钻直井,用常规防斜钻具和纠斜方法难以达到设计要求。采用井下动力钻具定向防斜纠斜,达到了最大井斜角小于等于 5°的要求。介绍了SN - 3井反方向调整井斜方位的工艺方法,6次调整钻具组合,由常规的满眼、钟摆钻具调整为动力钻具,并更换 1.5°弯接头和 0.75°单弯螺杆,使井斜角控制在 3.5°,方位角控制在 2 6 0°的设计指标。其它 3口井改变钻具组合后,机械钻速明显提高,由SN-3井的 5.36m/h提高到 11.95~13.46m/h,纯钻时间由SN-3井的 75h减少到 37.81h。     

新型铰接式钻具组合的研究与应用

针对目前钟摆钻具和满眼钻具在大倾角地层、自然造斜力较强地区,其防、纠斜效果不尽人意的现实,提出了一种新型铰接式直井防、纠斜钻具,建立了该钻具组合的力学模型,阐述了其防、纠斜机理。详细分析了若干钻具结构参数和钻井参数对钻头侧向力的影响,并将其钻头侧向降斜力与钟摆钻具加以对比。通过现场试验表明,该钻具组合在大倾角硬地层正常加压快速纠斜钻进中,降斜效果明显,机械钻速达到了正常钻进速度,为易斜区防斜打直提供了一种新的钻具组合类型,发展了防斜钻井技术,对加速油田勘探开发具有重要意义。     

气体钻井井斜机理研究

气体钻井存在井斜不易控制的难题,其机理尚不明确。应用纵横弯曲BHA(底部钻具组合)分析方法和钻头与地层相互作用模型,根据实钻资料对比分析了气体钻井和钻井液钻井的地层造斜特性,进而探讨了气体钻井的井斜机理。结果表明,与钻井液钻井相比,气体钻井条件下地层造斜力和钻具降斜力都有增加,但地层造斜力增加的幅度更大,这正是气体钻井更容易发生井斜的原因。因此,建议在用气体钻井技术打直井段时,通过调整钻具组合和钻进参数适当增加钻具的降斜力,以提高井身质量。     

自动垂直钻井工具在蓬莱气区推广应用

四川盆地地质条件复杂,川中蓬莱气区雷口坡～嘉陵江组挤压褶皱变形、地层倾角大、自然造斜率高,常规的弯螺杆定向+复合钻进方法纠斜效率低,机械钻速慢,钻井周期长,成为该区提速增效的技术难题,影响整体开发效果。为达到解放钻压、防斜打快、提高机械钻速,实现优快钻井的目标,在雷一段～嘉陵江地层和雷一段～飞仙关地层,应用自动垂直钻井方法,使用Power-V、VertiTrak垂钻工具,钻进过程中解放钻井参数,闭环自动调整,使井斜保持垂直,对克服该地区地层倾角大的井斜问题具有针对性。因此进行了工具优选、施工参数优化和配套技术方案的实施,在PSX13、PSX6井等6口井的钻井中,平均机械钻速为8.45 m/h,是未使用该工具邻井的5.71倍,井斜控制在1°以内。其中PSX6、PSX9井等实现一趟钻超千米进尺,实钻数据表明应用先进的垂钻技术在蓬莱气区降斜提速的效果显著,取得了良好的经济效益和社会效益,可在蓬莱气区进一步推广应用。     

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井斜控制一直是受钻井界长期关注的问题，为了防止井斜，钻井工作者对防斜工具和工艺做了大量的研究工作，研制出了一些与工艺相配套的防斜钻具组合和井下防斜工具。在实际应用中，防斜除了采用常规的防斜钻具组合外，就是使用井下防斜工具，如偏重钻铤、偏心防斜接头等，而这些防斜方法都不同程度地以降低机械钻速或增加钻具的磨损为代价的。但利用钻井液定向射流来控制井斜方面的研究几乎未见报道。在钻井过程中，钻井液定向射流在井底形成不对称流场，这将有利于净化井底，提高机械钻速，改善钻井经济技术指标。文中提出了利用钻井液定向射流来防止井斜的新型井下工具———流场变向器，对它的防斜机理和结构作了简要介绍，现场应用结果证明该工具具有良好的防斜、稳斜和稳方位性能，提高了机械钻速，获得了明显的技术和经济效益。     

防斜打快技术在胜利油田深井钻井中的应用

针对胜利油田渤南、车西、大北等区块断层复杂,地层倾角大,特别容易井斜的特点,利用带偏轴接头的小钟摆防斜钻具组合和柔性钟摆钻具组合,分别采用轻压吊打纠斜、加压钻进防斜两种模式防斜,并用机械式无线随钻测斜仪随钻监测井斜,根据井斜变化随时调整钻井参数,形成一套适合该区块的防斜打快配套技术,现场实施应用后,钻井速度大幅度提高,效果很好。     

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川东高陡构造上部地层倾角较大 (最高达 85°) ,其大倾角地层铅垂厚度一般在 15 0 0～ 2 5 0 0m ,岩性以泥页岩为主 ,该段钻井井斜控制难度大、钻井速度低。针对这一钻井难点 ,开展了钟摆钻具、偏轴接头、钟摆钻具带偏轴接头等防斜钻具结构的研究试验和对比 ,钟摆钻具带偏轴接头钻具结构在井斜控制相当的条件下钻压较其它防斜钻具结构有较大提高。通过在天东 85等井试验钟摆钻具带偏轴接头钻具结构取得了显著的经济技术效益。     

定向井各向异性地层交流电测井响应模拟

定向井 ,尤其是大斜度井和水平井是目前油气田生产的重要手段 ,电阻率各向异性成为必须考虑的重要因素。主要研究定向井中考虑电阻率各向异性时的交流电测井响应计算问题 ,用到的数值模拟方法为快速Fourier Hankel变换 ;根据模拟响应结果 ,讨论了交流电测井的响应特征及影响因素。总体看来 ,计算速度较快 ,计算结果正确 ,结论合理 ,为实际讨论倾斜井测井响应和利用各向异性电阻率求解饱和度奠定了理论基础。     

阿尔油田定丛井井眼轨迹控制技术

针对华北油田阿尔凹陷区块地质构造特征,采用定向丛式井开发,井眼采用三段制井眼轨道设计剖面。该区块地层互层多、倾角大,上直井段钻速快、易井斜、跑方位、轨迹控制难度大,延长了钻井周期,制约了开发速度。在该区块进行丛式井开发,布井多,井网密,整拖距离5~8 m左右,井间碰撞因素较多,钻井施工过程中绕障难度大,钻具摩阻、扭矩较大,对井眼轨迹控制和监测技术要求高。实钻过程中采用了定向剖面优化设计,MWD无线随钻定向与监测,及时调整井眼轨迹,保证了井眼轨迹规则,减少了后期采油杆管的偏磨效应。     

柔性接头研制与应用

柔性接头是最新研制的一种钻井井下工具。文中介绍了柔性接头的结构、技术规范和性能特点，建立了以其组合的新型防斜钻具组合力学分析模型，分析了工具于井下的受力状态。在大庆油田易斜区快速防斜钻井现场试验表明，柔性接头的结构简单，钻压和扭矩传递机构设计合理，高压动密封性能良好。以其组合的新型防斜钻具组合，在大倾角硬地层深探井和调整井钻井区块使用，防斜效果明显，机械钻速高。柔性接头的研制成功为易斜区快速防斜钻井提供了一种新的钻具组合类型。该柔性接头已申报国家实用新型专利。     

降斜防斜控制技术

防斜打直的传统作业方法是采用慢速的轻压吊打法。随着水平井钻井技术的发展,导向钻井控制井斜及连续控制工艺已应用在定向井和直井中,但增加了钻井成本。要实现降斜打快、防斜打直的目标,必须突破“轻压吊打”的传统观念束缚,采用新的降斜防斜技术。文中从分析井斜原因入手,提出采用钟摆钻具大钻压降斜和光钻铤大钻压防斜的技术手段,以及公转法防斜的基本技术特征,通过几十口定向井实钻证明这些方法是可行的。该技术成倍提高机械钻速,具有推广实用价值。     

底部钻具组合力学特性模拟试验研究

底部钻具组合(BHA)的力学特性直接影响井身质量、钻井安全与钻速,因此,需要从理论和试验2个方面去研究BHA的力学特性,然而目前试验方面的研究很少。根据相似理论,利用底部钻柱力学装置,模拟研究了钻压和转速对井斜力、方位力、钻头合侧向力及其方向角的影响规律。结果表明:合侧向力随钻压的增大而增大,转速对合侧向力的影响较小;随钻压增大,井斜力增大,转速越大,井斜力越大;方位力随钻压增大而增大,转速对方位力的影响较小;合侧向力方向角随钻压增大而减小,随转速增大而增大。研究结果可为井斜控制机理研究和防斜打快提供理论依据。      

Power Drive Xceed新型旋转导向工具在南海西部的首次应用

随着海上复杂井和丛式井的广泛应用,对其井身结构的要求越来越高,目前常规动力钻具和导向工具在浅层软地层造斜、浅层防碰和大斜度井电测等方面应用的局限性日益体现,需研制新工具克服其缺点。介绍了一种新型旋转导向工具Power Drive Xceed,是斯伦贝谢公司Power Drive旋转导向系统系列的最新产品,代表了旋转导向最新发展方向。阐述了该工具结构、工作原理、特点及发展现状,并结合在乐东22-1气田成功的现场应用,描述其使用效果,为该工具的推广应用和研究提供了有益参考。