等壁厚螺杆钻具研制与现场试验

等壁厚螺杆钻具是近年来研制成功的一种新型螺杆钻具,具有单级密封压力高、转速低、扭矩大、曲率半径小、使用寿命长、耐高温和使用更加安全可靠等技术优势,适合在常规生产井、深井、斜井和定向井中使用,但国内刚处于试验研究阶段。在介绍等壁厚螺杆钻具国内外发展现状、基本结构与设计要点的基础上,指出了等壁厚螺杆的技术特点及与常规螺杆的主要区别,并在2个区块、相同井型进行了2种不同形式螺杆钻具的应用试验。现场数据分析表明,等壁厚螺杆钻具在不维修情况下,累计下井使用时间平均193 h,比常规螺杆提高40%以上,机械钻速提高22%。等壁厚螺杆钻具的使用寿命比常规螺杆钻具长,且能有效提高机械钻速、缩短建井周期,可以推广应用。      

等壁厚螺杆钻具及应用

等壁厚螺杆钻具是一种新型动力钻具。介绍了等壁厚螺杆钻具的基本结构、与普通螺杆钻具的结构区别和技术优势,并对其现场应用效果进行了分析。与普通螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具具有工作扭矩大、使用寿命长、耐高温等优点,在深井和高密度钻井液井及小曲率半径水平井应用具有较大的技术优势。     

新型等壁厚螺杆钻具定子结构设计及力学分析

等壁厚螺杆钻具定子以其独特的性能受到国内外专家学者的推崇,但是其细长内螺旋曲面的存在带来了加工上的困难。提出了套装式螺杆钻具马达定子结构设计方案,变定子整体加工为分层加工,降低加工难度。通过有限元法对其在不同过盈量、均匀内压下的力学性能进行分析,获得套装式定子结构的应力分布规律,为套装式等壁厚螺杆钻具定子设计与应用提供理论依据。     

准等壁厚螺杆钻具马达断面型线设计

分析了等壁厚螺杆钻具马达的性能优点和马达金属外壳的加工方法。针对等壁厚螺杆钻具马达金属外壳内表面存在的加工难题,提出了准等壁厚螺杆钻具马达的设计思路。阐述了准等壁厚螺杆钻具马达金属外壳断面型线的绘制方法,并给出了设计实例。试验分析了准等壁厚和等壁厚螺杆钻具马达的性能。结果表明:准等壁厚螺杆钻具马达不仅具有等壁厚螺杆钻具马达的性能优点,还解决了等壁厚螺杆钻具马达金属外壳电解加工的难题。     

等壁厚螺杆钻具定子衬套变形规律研究

研究了静压和压差对等壁厚螺杆钻具定子橡胶衬套变形规律的影响,并与常规螺杆钻具定子衬套做了比较。分析结果表明,静压和压差作用对等壁厚定子衬套变形规律的影响与常规定子衬套相比有很大区别,如等壁厚定子衬套弧底位移最大,弧顶位移最小,与常规定子衬套相反;等壁厚定子衬套变形受内压作用影响比常规定子衬套小,且随着压力增加,等壁厚定子衬套内轮廓线各点法向位移增加较均匀;与常规定子衬套相比,等壁厚定子衬套具有更高的抗压能力和更好的密封性能。因此,采用等壁厚定子衬套可提高螺杆钻具的工作效率和延长其使用寿命。     

等壁厚螺杆钻具的研制与现场应用

为提高螺杆钻具的使用寿命,研制了等壁厚螺杆钻具。通过研究等壁厚螺杆钻具关键参数,确定了172mm等壁厚螺杆定子衬套厚度为10mm,定/转子头数比为5:6;室内等壁厚螺杆钻具与普通螺杆钻具的性能对比试验表明:同等条件下等壁厚螺杆钻具容积效率、转速、输出扭矩、总效率和输出转矩均优于常规螺杆钻具。在现场应用中,等壁厚螺杆钻具比常规螺杆钻具纯钻时间提高48.79%,机械钻速提高30%,进尺增加465.05m,取得了良好效果。     

等壁厚关键参数对螺杆钻具衬套性能影响研究和试验分析

根据Mooney-Rivlin双参数模型建立橡胶衬套本构关系,取橡胶泊松比为0.5,做不可压缩处理,确定弹性模量、剪切模量等相关材料参数.根据定子轮廓方程确定结构尺寸,建立定转子接触模型,完成等壁厚衬套厚度由5 mm变化到12 mm、马达头数为3∶4、5∶6、7∶8条件下等壁厚衬套性能对比分析,完成等壁厚衬套厚度、马达头数变化对螺杆钻具性能影响研究.根据计算结果优化钻具结构参数并完成等壁厚衬套试验分析,试验数据给出了压差由1.93 MPa变化到5.90 MPa时,扭矩、转速、容积效率、总效率的变化规律.等壁厚结构关键参数对衬套性能影响的计算结果,为确定制造参数、提高钻具性能提供基础.     

BH-VDT5000自动垂直钻井系统工具

为满足山前高陡构造及逆掩推覆体地层钻井过程防斜打快的技术需求,填补我国在垂直钻井技术方面的空白,2004年以来中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院与德国智能钻井公司合作研发BH-VDT5000垂直钻井系统工具,现已获得成功。现场应用表明,该工具性能可靠,效果理想。在克深3、克深203和克深207等10口井试验应用,单趟最高进尺达1527.8m,日最高进尺410m,系统工作正常,井斜角小于0.5°,机械钻速提高70%以上。通过10口井的现场施工和工具检测维修,积累了现场施工经验,锻炼了现场技术服务队伍和检测维修队伍,提高了技术服务能力。现场应用证明,BH-VDT5000垂直钻井系统在高陡构造地层、逆掩推覆体地层的钻探中,防斜打直效果显著,提高了机械钻速,缩短了钻井周期,可进一步推广应用。     

等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽拉刀设计

围绕等壁厚螺杆钻具定子螺旋槽的加工问题,在分析了螺杆钻具定子螺旋曲线的特点及加工方法的基础上,确定采用铣削加工进行粗加工,然后采用拉削进行成形加工的方法进行螺杆钻具定子螺旋槽的加工,并对拉刀进行了设计计算.     

螺杆钻具等壁厚衬套的设计及仿真分析

螺杆钻具以其独特的优势在定向钻井生产中得到青睐,但仍不能广泛应用于深井、高密度钻井液井以及小曲率半径的水平井。常规衬套的内表面是螺旋曲面,橡胶衬套厚薄不均,衬套抗变形能力低,单级承压小,泄漏沿程长,机械特性软,热膨胀不均、磨损速度快,故导致效率持续降低。因此,长度短、大功率、高压降、低转速螺杆钻具的开发与应用,已成为提高钻井效率、节约钻井成本的重要环节。为此,设计了一种等壁厚螺杆钻具衬套,进行了螺杆钻具橡胶衬套力学性能实验,建立了螺杆钻具等壁厚衬套和常规衬套的力学计算模型。结果表明,在相同压力下,等壁厚衬套比常规衬套有更好的抗形变能力;在相同的过盈量下,等壁厚衬套有更好的密封能力。在同等扭矩下,等壁厚定子螺杆钻具的定子长度可以得到缩短。     

BH-VDT5000垂直钻井系统在克深203井的应用

油气井防斜、纠斜问题是钻井过程中普遍存在但一直未能彻底解决的难题之一。经过数年攻关,渤海钻探工程技术研究院研发了BH-VDT5000垂直钻井系统,介绍了垂直钻井系统的结构、工作原理,并对垂直钻井系统在塔里木油田克深203井的现场应用过程、效果进行了对比分析。垂直钻井系统在克深203井用2趟钻完成了二开井段,总进尺1 558 m,正常钻进井段井斜控制在0.5°以内,与同时使用Power-V垂直钻井系统的邻井相比机械钻速提高23%以上。现场应用证明,BH-VDT5000垂直钻井系统在高陡构造地层、逆掩推覆体地层的钻探中,防斜打快效果显著,可进一步推广应用。     

超深层裂缝性致密砂岩气藏试井特征及认识——以塔里木盆地克深气田为例

塔里木盆地克深气田由多个超深层裂缝性致密砂岩气藏构成,具有埋藏深、压力高、基质致密、裂缝发育及边底水普遍存在等特点,各气藏的储量规模、气水分布及储层裂缝发育情况均存在一定差异.该类气藏的试井曲线表现出与常规认识明显不同的特征,如何通过这些试井特征来深化储层认识并指导开发技术对策的制定是提高其开发效果所面临的重要问题.从...     

官深1井超高密度钻井液技术

在全球范围内,官深1井是继官3井之后的第2口使用超高密度钻井液成功进行钻进作业的案例,该井采用2.50kg/L以上的超高密度钻井液顺利完成了835.3m的φ316.5mm井眼。为了安全顺利地完成官深1井的钻井作业,针对超高密度钻井液体系技术难点进行了大量室内实验,研制并开发了高固相分散剂SMS-19和超低黏胶体稳定剂SML-4,最终得出了抗污染能力较强并具有良好沉降稳定性的超高密度钻井液体系配方。利用该超高密度钻井液体系先后顺利实施了3个高压流体层的提密度压井作业,且在钻遇第3个高压流体层（下三叠统嘉陵江组二+三段）以后,一次性将钻井液密度由2.55kg/L提高到2.85kg/L以上并顺利转入了正常钻进。考虑到超高密度钻井液在技术上的特殊性,现场维护时采用优选筛布规格、优化胶液配伍及维护量、保持合理pH值、适时调节膨润土含量以及合理控制低密度固相含量等手段,确保了钻进作业期间超高密度钻井液体系始终保持良好的流变性能。     

地质工程一体化漏失机理与预防措施

塔里木库车山前古近系复合盐层严重漏失给安全钻井带来了巨大挑战。针对库车山前复合盐层重点漏失层段,分析漏失段地质特征、地质力学特征,结合钻井施工参数,判断漏失类型,分析易漏岩性组合分布与漏失压力,探讨预防钻井液漏失方法。研究结果表明:膏盐岩段盐岩夹含盐泥岩、含膏泥岩,膏质泥岩夹泥岩、灰质泥岩是主要漏层岩性组合,宏、微观分析可见天然裂缝不发育,物性测试表明孔渗较低,不具备直接发生漏失的原有物质基础;含膏泥岩、含盐泥岩抗拉强度0.61~1.12 MPa,平均值0.946 MPa,在压力作用下易产生裂缝;钻井液平均漏速小于20 m3/h,具有微漏~小漏特征,通过降排量降密度可有效缓解漏失。通过盐间漏失层地质、地质力学、工程特征分析,认为复合盐层漏失为诱导破裂型漏失,漏失压力为地层破裂压力,约等于水平最小地应力,并通过模拟应力场数据与实钻漏失点数据对比进行验证。综上分析,明确膏盐岩段易漏岩性组合分布和建立复合盐层黏弹性三维地质力学模型求取水平最小地应力是预防复合盐层漏失的关键,对减少盐间漏失具有重要意义。     

快速钻井液技术的研究与应用——以准噶尔盆地车排子-中拐地区为例

针对准噶尔盆地车排子-中拐地区钻井过程中井壁坍塌严重、钻井液固相含量高、钻头泥包严重、钻井速度低等问题,优选出一种快钻剂,在此基础上研发出一套快速钻井液体系。评价结果显示：快钻剂KSZJ与现场钻井液体系配伍性好,能很好地吸附于钻柱、井壁及钻屑表面,改善钻井液的润滑性能及抑制性能。现场应用结果表明：该快速钻井液体系具有抑制能力强,性能稳定（抗温达160 ℃,抗盐10%,钻屑回收率超过80%）,润滑、防卡、防塌、防泥包和减阻性能好,机械钻速快等优点;与邻井相比,使用该快速钻井液的井平均机械钻速提高了60%以上,明显减少了井下复杂情况,显著降低了钻井风险和综合成本,对及时发现该区油气资源和保护油气储层也起到了良好的作用。     

利用随钻资料对本布图油田本东油区进行岩性实时识别

:对大斜度井、水平井进行钻井地质导向，首先要解决地层岩性的实时识别问题。介绍了一种基于测井相[CD*2]岩性分析，建立在随钻测量（MWD）和录井资料基础上的，用于实时识别近钻头处地层岩性的方法。该方法利用仅有的随钻自然伽马曲线结合工程录井的钻时曲线，应用数学统计方法，建立起研究区的随钻资料岩性识别统计模型，并将其应用于新疆本布图油田2口井的地质导向钻井中，得到了较准确的岩性剖面，表明该方法是有效的，且简单易行。     

致密砂岩储层流体敏感性评价方法——以塔里木盆地克拉苏气田克深9井区K_1bs组为例

目前全球尚没有针对致密砂岩气藏储层敏感性评价的标准或规范,国内大多都遵照SY/T 5358—2010《储层敏感性流动实验评价方法》进行储层敏感性评价,但该评价方法主要是针对油藏的,适用范围是空气渗透率大于1 mD的碎屑岩岩样,故而存在实验压力高、驱替速度慢、实验周期长、测试数据误差大等不足。为此,以塔里木盆地克拉苏构造带克深区带白垩系巴什基奇克组致密砂岩储层为样品,从分析致密砂岩储层特征入手,充分考虑目前致密砂岩储层敏感性评价中存在的主要问题,在大量微观地质研究和敏感性评价方法研究的基础上,提出了致密砂岩储层敏感性评价的改进方法,包括采用气相作为测试介质、建立气层初始含水饱和度、测试流程规范统一、保持前后一致的流体饱和度等,并通过室内实验对改进后方法与原方法的评价结果进行对比。结果表明:改进后的致密砂岩储层敏感性评价方法不仅能够缩短实验周期,降低对设备承受高压的要求,而且所得到的结果也更加符合气层的实际条件,可靠性更强,有利于正确指导致密砂岩气藏后期开发工程设计,对致密砂岩气藏的高效勘探开发具有重要意义。     

基于数字露头技术的扇三角洲前缘砂体构型特征 ——以库车坳陷前陆区索罕村剖面为例

库车坳陷前陆区白垩系巴什基奇克组广泛发育扇三角洲前缘砂体,是天然气富集的有利场所。针对大北气田钻井少、井距大的特点,选取与目的层地质特征相似的典型露头剖面,利用三维激光扫描技术对其进行多方位全覆盖扫描和三维数据采集,并与人工实测地质信息和分析化验资料相结合,借助计算机模拟技术建立三维数字化地质模型,有效揭示扇三角洲前缘砂体构型特征。结果表明:研究区扇三角洲前缘砂体构型样式包括不完全叠拼式、侧拼式和孤立式3种,由于构型样式不同,砂体间连通性存在差异;砂体具有多期水下分流河道垂向叠加、大面积连续分布的特点,且河道砂体中、下部物性比底部和上部好,且以均质的中砂岩和细砂岩为最优;伴有少量河口坝和远砂坝微相沉积,砂体厚度和宽度与厚度比具有较好的负相关性;砂岩含量高,砂体间发育稳定的条带状泥岩,砂体间并非完全连通,层内和层间非均质性较强。