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。     

高温深井钻井技术研究

为了获得更多的油气资源,深井、超深井及高温地热井的开采数量逐年增多。在地温梯度较高的地区,随钻井深度的增加,井下钻具将承受超过150℃的高温和超过30000psi的高压。针对高温深井的施工工艺方面,通过分析钻井施工的难点给出了相应工艺措施;针对高温深井所使用的仪器方面,通过研究井下电子仪器自身特点及工作环境,给出了提高旋转导向系统和随钻测量系统等井下仪器可靠性的方法。     

Drilog与Welleader系统的应用研究

自主研发的Drilog随钻测井系统由随钻测量仪、工程参数测量仪及随钻电阻率伽马一体化测井仪组成;自主研发的Welleader旋转导向钻井系统由涡轮发电机短节、有线柔性短节、以及导向短节组成。2个系统配合用于勘探开发中,对提高钻遇率有重要作用。介绍了2套系统组合在某油田X井8.5英寸井段的使用过程,通过实时数据研究,分析了轨迹控制、动态轨迹测量、导向工具时效、随钻测井质量等应用效果。统计结果显示系统的钻进效率高,测量数据准确,证明了2套系统在定向井作业中的测井质量优良,实时地质导向效果良好。本次高难度作业为2套系统推广积累了应用经验。     

21世纪中国石油钻井技术发展战略研究

石油钻井技术发展的总趋势是以信息化、智能化、自动化为特点,最终实现自动化钻井.提出了21世纪初期(2001～2020年)应加速研究与自动化钻井有关的主要技术复杂结构井的产业化技术,钻井信息技术,新型绿色无污染钻井液,随钻测量和随钻地层评价技术,井下动态数据的采集、处理与应用系统,信息流闭环系统及旋转导向闭环钻井技术,现代平衡钻进技术,柔管技术等,继续解决深井、超深井钻井技术难题,进一步完善和推广油气层保护技术和小井眼产业化技术,加强钻井理论研究.     

“一趟钻”技术在煤层气L型水平井的应用

“一趟钻”技术是实现安全快速钻完井、降本增效的重要途径。柳林煤层气钻井中采用“一趟钻”技术,钻井效率和经济效益明显提高,对已完工的7口L型水平井分析研究表明：合理配置钻探设备、选用适合该地层特征的PDC钻头、实时优化钻井液体系是实现“一趟钻”的基本保证,技术先进、性能良好、持续稳定的定向仪器、优化井眼轨迹及精准地质导向是关键技术,长寿命螺杆、近钻头旋转导向等新技术的应用,必将助力“一趟钻”技术在该地区的普遍实施。     

旋转冲击钻井工具在塔河油田12区块应用效果分析

简述了旋转冲击钻井工具的特点以及使用原理,其较以往其它提速工具不同之处是结合了机械冲击和水力脉冲破岩两方面的破岩能力。重点分析了该工具在塔河油田12区块使用后的提速提效对比情况以及不同地层的提速情况。目前该工具已经在塔河油田12区块多口井进行了使用,都取得了明显的效果,最低提速为25%,最高提速近45%。分析认为,该工具对于12区块哈拉哈塘组地层而言,提速效果不很理想;对于使用常规"PDC+螺杆"钻具组合可钻性较差,机械钻速不高的井段和地层钻速提高明显,原来钻速较低的井段,钻速提高越快,比如卡拉沙依组和东河塘组地层钻速提高明显很多,最高达到60%以上,一般也在30%以上;同时使用该提速工具后,钻时变得逐步均匀,每米钻时驱于平均,钻头的破岩能力均向化。     

特殊保径结构PDC钻头在渤海油田应用

随着石油勘探开发技术的不断进步,旋转导向钻井系统在现代钻井中的应用越来越多。但当面临更加复杂及曲率更高的井身结构时,单依靠Xceed指向式旋转导向工具不能完全满足钻井作业的要求。针对这一情况,提出一种特殊保径结构的PDC钻头,其特殊在于上部1 in标准保径,下部3 in保径为0.6°倒角保径。经过计算机模拟分析,这种PDC钻头相较于常规PDC钻头不但可以提高钻具组合的造斜能力还能提高钻具工作稳定性。在渤海油田现场使用表明,这种特殊保径结构的PDC钻头具有更强的造斜能力,保证旋转导向工具和其它井下工具稳定性,减缓井下仪器由于井下震动导致的失效。     

多功能振荡旋冲螺杆钻具研制与应用

随着油气资源勘探开发力度不断加大,深井、大位移井、水平井不断增多,钻井提速提效的需求更加迫切,尤其中深部地层机械钻速低的问题越来越凸显。因此,为了解决中深部硬地层破岩效率低、定向效率低的难题,自主创新研制了多功能振荡旋冲螺杆钻具,集转速扭矩、冲击振动、脉冲射流三种功能于一体,配套开发了测试平台和多通道数据采集系统,形成了Φ127~Φ244mm四种规格的系列化工具。现场48口井试验表明,多功能振荡旋冲螺杆钻具性能可靠、耐高温、使用寿命长,具有缓解近钻头托压、提高近钻头破岩效率的功能,平均机械钻速提高35.6%。建议在中深部地层中替代螺杆钻具推广应用。     

定向测斜仪标定方法研究

近二十年来,随着电子电路技术的不断进步,测井仪器在使用大量电子电路之后,所能测量的参数更加丰富准确。同时,水平井在钻井总数的比例逐年上升,随钻测井LWD(Logging While Drilling)仪器作为水平井、大斜度井施工的地质导向工具,应用范围越来越广。而随钻井斜方位测量技术是随钻测井(LWD)仪器的关键技术之一,是指导钻井施工的重要参数。设计了一种基于三轴加速度计的定向测斜仪的标定方法。     

川西涡轮钻井复杂情况分析与预防技术

近年来在四川深井钻井中逐渐推广应用"涡轮钻具十孕镶金刚石钻头"来提高硬地层钻井效率,取得了较好钻速指标。钻头被卡时,涡轮钻具的强度不能满足强提强扭要求;且涡轮钻具与井眼环空间隙小,导致造成套铣工具选择难。为避免套铣涡轮钻具时出现事故复杂化,通常采取干磨涡轮轴承、提出涡轮钻具本体部分后再进行套铣或磨铣钻头来处理卡钻,处理卡钻周期长且成本高。在喷漏同层段井漏时,堵漏材料往往造成涡轮钻具堵塞而失效,带来井控安全隐患。通过分析川西几口深井涡轮钻井时出现的几种复杂情况,提出涡轮钻井复杂或事故的预防措施,有效地降低涡轮钻井复杂或事故,为在川西深井推广应用涡轮钻井技术提供一些借鉴。     

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。     

DQ-LWD随钻测井仪器的研制与应用

针对水平井数量的逐年增加,现有LWD随钻测井仪器的数量已满足不了油田施工的需求。通过对短节壳体结构进行创新设计和电路集成化、低功耗等设计,研制了机械结构紧凑、电路集成度高、测点距钻头近的DQ-LWD随钻测井仪器。依据DQ-LWD仪器近距离测量的实时数据,可以及时辨别地层变化和调整轨迹,提高砂岩钻遇率。现场应用证明,该仪器测量数据准确、工作稳定可靠,施工井段获取了较高的砂岩钻遇率。通过与引进LWD仪器应用效果对比,该仪器更利于地层特性的判断和钻头在储层内的高精度控制,砂岩钻遇率提高了7%,可为薄差油层的开发提供有利的技术支持。     

超深井钻井技术研究及工业化应用

陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展,中国石化钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大,甚至有些井难以钻达目的层。2005年以来,中国石化石油工程技术研究院联合石油高校、油田企业组成“产—学—研”攻关团队,以川东北、塔里木盆地超深层油气勘探开发为依托,紧密围绕“优质、安全、高效”攻关目标,强化室内模拟和理论分析,加强以新型工具和新材料为载体的技术攻关,强化技术集成应用,研究形成了多信息综合反演钻井地质环境因素精细描述技术、基于钻井工程风险评价的井身结构优化设计方法、大尺寸井眼气体钻井及流体安全转换技术、高效破岩工具及配套技术、基于常规导向的超深水平井井眼轨迹控制技术、超高温及超高密度钻井液技术、高酸性气田胶乳防气窜水泥浆固井技术等7项技术创新成果,并开展了现场试验及工业化应用,形成了超深井钻井配套技术,使我国超深井钻井技术跨入了世界先进行列。     

深井大直径井眼钻井参数优选及高效破岩洗井技术讨论

如何提高深井超深井钻井速度,是钻井工程迫切需要解决的重大技术难题之一,通过计算反演对深井钻井参数进行优选,从大尺寸钻头、钻井装备、机械能、钻井水力学、岩石破碎学等讨论深井大直径井段高效破岩瓶颈。由完善大尺寸钻头系列、加强钻头选型提高钻井装备配套、使用大尺寸钻铤和钻杆强化水力参数、合理使用喷嘴组合改善井底清洗四方面进行数据评价对比,阐述深井大直径井段高效洗井及破岩技术。     

超深井钻井技术研究及工业化应用

陆上油气勘探开发正向着超深层领域发展,中国石化钻遇的超深井普遍存在着压力系统复杂、地层岩性复杂、储层流体复杂、工程力学复杂等工程地质特征。钻井工程面临着设计优化难、施工风险大、钻井速度慢、工程质量控制难度大等技术问题。在钻井施工中表现为钻井周期长、复杂情况和故障多、工程投资大,甚至有些井难以钻达目的层。2005年以来,中国石化石油工程技术研究院联合石油高校、油田企业组成"产—学—研"攻关团队,以川东北、塔里木盆地超深层油气勘探开发为依托,紧密围绕"优质、安全、高效"攻关目标,强化室内模拟和理论分析,加强以新型工具和新材料为载体的技术攻关,强化技术集成应用,研究形成了多信息综合反演钻井地质环境因素精细描述技术、基于钻井工程风险评价的井身结构优化设计方法、大尺寸井眼气体钻井及流体安全转换技术、高效破岩工具及配套技术、基于常规导向的超深水平井井眼轨迹控制技术、超高温及超高密度钻井液技术、高酸性气田胶乳防气窜水泥浆固井技术等7项技术创新成果,并开展了现场试验及工业化应用,形成了超深井钻井配套技术,使我国超深井钻井技术跨入了世界先进行列。     

超深井钻井技术进展研究

超深井钻井技术是油气资源勘探开发的关键技术之一。同时，也是开发深部地热能和地质资源、开展大陆科学钻探计划的重要途径。主要回顾和讨论超深井钻井技术取得的进展，重点介绍了超深井钻井的历史发展情况、垂直钻井系统、有线钻杆技术和钻头技术的研究和应用情况。最后对深井钻井技术进行了简要总结和展望。     

贝克休斯AutoTrak旋转导向指令成功率与涡轮转数配比研究

伴随各行业对石油需要的日益增加,油气开发的重心逐渐从常规直井转向水平井开发,随钻测量技术作为水平井开发的核心技术,也从最初的随钻钻井参数测量(MWD)发展到与地质参数测量(LWD)相结合,并最终发展成闭环钻井系统。同时随着开采深度和水平段长度的不断增加,井下温度不断提高,以及井下测量参数的逐渐增多,井下电力系统需要提供更高的功率和续航时间。为了解决供电系统的稳定性和续航能力,国外油服公司多采用井下涡轮发电机为工具供电。而新一代的旋转导向系统中,涡轮更是作为下行通讯的重要一环,识别地面下发的指令。以贝克休斯公司AutoTrak旋转导向工具作为研究对象,针对工作中下发指令不成功的现象,研究分析了实钻过程中指令成功率与井下涡轮转数配比之间的关系。     

复合冲击钻井工具在大庆徐深气田现场试验

大庆油田徐深气田区块登娄库组至营层组层位研磨性强、可钻性差,导致在该段钻井工程中,单只钻头进尺少、钻头寿命短、机械钻速低,为解决难钻层位钻井效率低问题,在该区块深层应用了复合冲击钻井工具,该工具能够实现轴向和周向冲击,在减少钻头粘滑现象同时增加切削齿进入地层深度,提高破岩效率。在大庆徐深气田应用复合冲击钻井工具进行现场试验,提高机械钻速、降本增效效果显著。     

国内外旋转导向钻井系统导向原理

旋转导向钻井技术是目前世界上最具代表性和先进性的钻井技术,该技术的核心是旋转自动导向系统。总结了国内外旋转导向钻井系统的发展概况,对各系统的导向机构工作原理进行了对比分析,并就旋转导向钻井系统未来的发展和完善提出了看法。     

克拉玛依油田一区石炭系火成岩钻井技术研究

随着克拉玛依油田一区勘探开发逐渐向深部地层挺进,该区深部石炭系火成岩油层逐渐被开发。该地层可钻性差,压力紊乱,成为制约该地区钻井提速进而增储上产的瓶颈。分析了该地区地层特征和钻井难点,开展了PDC钻头+万吉助力型动力钻具、孕镶金刚石钻头+低速涡轮钻具、孕镶金刚石钻头+高速螺杆、狮虎兽混合型钻头和扭力冲击器等多项提速工具适应性分析。结合该地区多口井的钻探实践,得出结论:该系列井下工具和钻头钻井有一定的钻井提速效果,但仍然无法从根本上解决该地区石炭系钻速低的现状,需要进一步探索取得技术突破。