松科2井带涡轮钻具取心钻进探索

松辽盆地资源与环境科学钻探工程(松科2井)是目前我国最深的大陆科探井,施工目的是获取松辽盆地白垩纪地层原位、连续岩心,井底高温是其一关键工程难点。为克服地层高温、提高取心钻进效率,三开、四开中分别应用了不同结构、多规格的涡轮钻具进行取心钻进,探索出涡轮钻具取心钻进与全面钻进时工艺差别。针对涡轮钻具在取心钻进过程中出现大排量、高泵压、转速高、损岩心等问题,优化了钻具组合,并自主研制了小排量、全金属结构涡轮钻具,改进了配套单动双管取心钻具,使得涡轮钻具取心钻进能提高机械钻速的同时,也能确保岩心质量及采取率。     

新型水基聚合醇钻井液性能评价

由于原住天然气水合物极度不稳定,在钻探和取心过程中易发生分解,进而导致一系列意想不到的钻井事故.因此,在水合物地层钻井首先要防止水合物大量分解,而要达到此目的,科学合理地选择钻井液则是重要举措之一.针对海底天然气水合物地层及其钻井的特性,给出了钻进海底天然气水合物地层时钻井液体系的设计原则,根据此原则在充分考虑现有常用聚合醇钻井液体系特点的基础上,设计了一种适合海底天然气水合物地层钻井的新型聚合醇钻井液,并对其页岩水化抑制性、低温流变性和水合物生成抑制性(动态和静态)进行了评价.结果表明,该钻井液体系能够有效抑制页岩水化分解和防止水合物在循环管路内重新生成,且在低温条件下具有良好的流变性能,能够有效保持井壁稳定,清洁和冷却孔底,是一种比较适合海底天然气水合物地层钻探的钻井液体系.     

双心钻头在塔里木地区的应用

塔里木盆地地质情况复杂、井深,有许多钻井技术难题。下第三系的复合盐岩层分布广、埋藏深,用双心钻头钻进可有效地推迟或消除地层塑性蠕变而造成的卡钻;取心井段用双心钻头扩眼,可提高再取心时的岩心收获率;加深井钻进,用双心钻头可增大环空间隙,提高固井质量。"九五"期间塔里木深井、起深井增多,双心钻头在深井、超深井复杂井段和小井眼扩眼段有广阔的推广前景。     

肯基亚克盐下油田小井眼取心技术

哈萨克斯坦肯基亚克盐下油田油层埋藏深,地质条件复杂,特别是更改为四层井身结构后,?149.2 mm小井眼高密度钻井液钻进,更增加了勘探开发难度,也给该地区钻井取心作业造成了极大困难。为克服肯基亚克盐下油田地质条件复杂、钻井液密度高等技术难题,通过分析盐下油藏地层规律,结合该区块钻井技术特点,研制了小直径高强度取心工具。通过采用带扶正机构的铝合金内筒和密封轴承提高了内筒稳定性,通过采用新型取心钻头,增加篮式岩心爪和防钻井液倒返装置,提高了取心作业效率和取心收获率。现场应用表明,该技术能够有效克服该区块钻井取心技术难题,取心效果提升明显,值得进一步推广应用。     

钻井取心用液动投球装置研制及应用

钻井取心作业前需开泵大排量循环钻井液冲洗内筒,保证内筒无沉砂,有利于岩心顺利进入取心工具内筒,内筒清洗完毕后需从井口钻具水眼内投入密封钢球,并沿着钻具水眼进入取心工具单流阀座,达到封堵取心工具内筒流道的目的,在取心钻进过程中,阻止钻井液直接冲刷内筒中的岩心,从而影响岩心收获率。文章介绍了一种钻井取心用液动投球装置,通过改变钻井液排量打开藏球室,快捷、简便地实现投球坐封取心,并解决了钻具组合中装有内防喷工具无法实现井口投球的问题,大幅度提高了钻井取心作业效率。     

KZ型单动双管取心钻具的研制与应用

中国大陆科学钻探工程中心经论证与实钻试验，决定采用高速螺杆马达井底驱动液动锤提钻取心钻进方式完成5000m取心任务。为此专门研制了KZ型单动双管取心钻具，采用了轴承置钻具外总成、全泵量开式强制润滑与局部微循环清污的设计方式，具有结构简单、单动可靠、拆卸组装方便、回次进尺长、整机连续工作寿命长、成本低等优点。适用于完整的硬地层与坚硬的破碎地层。该钻具在科钻一井共取心钻进4633．77m，平均岩心收获率86．35％，机械钻速1．05m／h，在螺杆钻与液动锤的高频复合震动下整机平均寿命大于80h。详细介绍了该钻具研制的必要性、钻具的特有结构以及在科钻一井中的应用效果。     

双心钻头在塔里木地区的应用

塔里木盆地地质情况复杂、井深，有许多钻井技术难题。下第三系的复合盐岩层分布广、埋藏深，用双心钻头钻进可有效地推迟或消除地层塑性蠕变而造成的卡钻；取心井段用双心钻头扩眼，可提高再取心时的岩心收获率；加深井钻进，用双心钻头可增大环空间隙，提高固井质量。“九五”期间塔里木深井、起深井增多，双心钻头在深井、超深井复杂井段和小井眼扩眼段有广阔的推广前景。     

保形取心工具的改进及其应用

潜山风化壳破碎地层软硬交错,在该地层取心难度大,取心收获率低,满足不了勘探开发的需要。为此对保形取心工具进行了改进,改进主要体现在两个方面,一是使用双岩心爪,在全封闭岩心爪的上部加装卡箍式岩心爪,防止单一岩心爪割心失败和起钻掉心等情况发生;二是取心钻头设计为５刀翼抛物线形８ｍｍＰＤＣ密集布齿,对硬夹层有较强的攻击性;另外该钻头在取心钻进时,钻井液由一定角度水眼分流,可减小对岩心的直接冲蚀。使用改进后的保形取心工具和取心钻头在ＰＬ９－１油田的两口井进行了取心作业,取心收获率有明显提高,实践表明,改进后的保形取心工具对蓬莱地区潜山地层的适应性较强,能够很大程度的提高取心质量。     

天然气水合物保温保压取心工具研制及现场试验

天然气水合物一般赋存在深海海底浅层地层中，受扰动易分解，采用常规取心工具难以取得样品，为此进行了天然气水合物保温保压取心工具的研制与现场试验。采用三维设计软件设计了绳索式天然气水合物保温保压取心工具整体结构，介绍了伸缩插入式、活塞射入式、冲击器冲击式和马达旋转式4种类型取心工具的具体结构和工作原理；为使研制的取心工具具有保持温度和压力、压力补偿、快速打捞和减小取心扰动等功能，研究了保温保压取心关键技术。通过室内模拟分析保压密封阀、保温筒、压力补偿装置、岩心管、绳索打捞回收装置等关键部件，证明保压密封阀可保压30.0 MPa，保温筒采取填充隔热复合材料二氧化硅气凝胶的方式，受环境温度的影响减小，其他部件的性能也都符合设计要求。南海LW3区块天然气水合物赋存区2口井13回次的取样试验结果表明，研制的绳索式天然气水合物保温保压取心工具能够成功取心，为国内天然气水合物的自主勘探取心提供了技术支撑。      

镇钾1井长井段连续取心钻井工艺

镇钾1井是中国地质科学院部署的一口用于调查评价陕北奥陶纪盐盆地钾盐资源的钾盐基准井.通过分析该井钻进过程中的施工难点,对取心钻头及取心工具的选型、取心参数优选、取心过程复杂和事故的预防措施等进行了研究.针对直井段刘家沟组易漏失、取心井段长、取心井段需扩眼、盐岩心易溶和盐层段易缩径、易卡等技术难题,制定了一系列技术措施.该井累计取心进尺900.4m,取心53次,岩心收获率98.48％,其中盐岩心长177.06m,为今后同类井施工积累了宝贵的经验.     

天然气水合物的钻探无固相低温钻井液的研制——用于青藏高原永冻层天然气水合物的钻探

在即将实施的青藏高原永久冻土层天然气水合物的钻探中,钻井液体系的研制起着举足轻重的作用。通过对高原冻土天然气水合物的赋存环境特〖JP2〗性和钻井取心工艺技术特点的分析研究,以流体低温特性理论为指导,同时借鉴国外的先进经验,提出了以分解抑制法为基础进行低温钻井液体系设计的技术方案。在低温钻井液基础液研究的基础上,以15%NaCl溶液作为基础液研制出了满足高原冻土天然气水合物钻探要求的无固相低温钻井液体系,弥补了国内在这方面研究的不足,为实施高原冻土天然气水合物钻探做好了钻井液方面的技术准备工作。     

低温地层钻进特点及其钻井液技术现状综述

在低温地层(主要包括冰层、极地、永冻层以及赋存天然气水合物的永冻层)的钻进对于科学研究和矿产与油气资源的勘探开发都非常重要。介绍了低温地层钻进的国内外研究背景,分析了其钻进特点,对相关的低温钻井液的研究现状和应用情况进行了讨论,对低温地层钻进及其钻井液的研究提出了几点建议。     

胜利油田随钻扩眼工具及其应用

针对胜利油田井身结构不合理、固井环空间隙小、盐膏层地层安全钻进等技术难题，研发了4种适应于不同复杂情况的随钻扩眼工具:SJK系列机械式扩眼工具、SPK双心式随钻扩眼工具、SYK系列压差式随钻扩眼工具、YK系列液压式扩眼工具。介绍了各种扩眼工具的结构原理、特点及其现场应用情况，分析了不同井况下随钻扩眼钻进时的钻具组合方案，提出了各种复杂井况下适宜的随钻扩眼工具及最佳钻具组合。现场应用表明，这4种随钻扩眼工具能够取得较好的应用效果。     

松科一井长裸眼防塌钻井液技术

松科一井是为研究“白垩纪地球表层系统重大地质事件与温室气候变化”而进行的科学钻探井,该井地层主要为松散的流沙层、松软泥岩、水敏性泥岩和砂岩互层。对钻井液的抑制性、黏结性和降滤失性进行了研究,并对相应处理剂的作用机理进行了分析,得到DFD+LG+Na-CMC钻井液配方体系。为了直观地测试评价所配钻井液护壁能力的强弱,模拟井内情况,设计加工了井壁稳定模拟测试仪,通过实验得出在不同钻井液护壁作用下,井壁发生坍塌的破坏压力,从而测试出各种钻井液的防塌护壁能力。现场应用表明,该钻井液体系具有很好的抑制性和黏结性等防塌护壁性能,井壁在长期裸眼取心作业情况下,仅靠该钻井液进行护壁即可维持长裸眼钻进到完钻,井壁从没发生缩径或坍塌,从而保证了整个工程顺利、安全地进行,同时还避免下套管护壁,节约了工程成本。     

天然气水合物岩心带压转移装置研制与现场试验

天然气水合物对温度压力条件的变化很敏感，温度或压力的扰动会导致烃类气体逸出，固体水合物趋于崩解。因此，在钻探获取天然气水合物岩心后，为将岩心在带压情况下转移和保存，必须配备一套与保温保压取心工具配套的岩心转移装置。在研发保温保压筒与转移仓之间压力平衡和岩心转移技术后，设计了一套采用液压缸拉动与压差推动岩心管相结合的岩心带压转移装置。室内和现场试验证明，带压转移装置控制灵活、耐压能力强、密封性好，能够实现天然气水合物岩心从水合物赋存区向实验室的带压转移，可为国内天然气水合物的自主勘探取样提供技术支撑。      

华北地区SY1井钻井技术难点及对策

SY1井是华北地区一口页岩气调查井,地质预测与实钻情况因邻井资料缺乏而偏差较大,钻进过程中会遇到诸如粘卡、垮塌、漏失、机械钻速低等多种复杂情况。采取优选钻头、调整钻井液体系、优化取心技术以及防斜打直技术等多种针对性措施,顺利完成了该井的设计和钻井任务。实钻结果表明,1 488～2 045 m层段的钙质泥岩及2 045～2 238 m层段的硅质胶结砂岩段钻进应侧重钻头的攻击性;全井钻井液性能调控应注重抑制性与防塌性;钟摆钻具组合起到了良好的防斜作用,绝大部分井段井斜控制在1°以内;优选的川7–4双筒取心工具,岩心收获率达95%以上。     

深水浅层钻井液水合物抑制性能优化

深水浅层地质条件复杂,土质疏松、作业压力窗口窄、海底泥线温度低、井筒内易生成水合物,钻井液面临着井壁稳定、低温流变性调控难度大以及环境污染等问题,钻井安全作业风险高。为此,以南海某深水井浅层钻井为研究对象,总结分析了深水浅层钻井液应用现状,建立了深水浅层钻进ECD计算模型和井筒温度场计算模型,分析了深水浅层钻井期间的井筒温度场分布规律和水合物生成风险,结合数值模拟和室内实验,进行了浅层钻井液体系水合物抑制性能优化。研究结果表明,建立的深水浅层钻进ECD计算模型和井筒温度场计算模型,与实测数据对比模型计算平均误差小于8%;计算得出深水浅层钻进期间井筒水合物生成区域范围随着钻井深度的增加逐渐减小,但钻进准备期间及钻进初期,井筒内仍存在水合物生成风险;常规半防钻井液体系优化为HEM+14%NaCl+6%KCl,可满足正常钻进期间作业需求。结论认为:通过深水浅层钻井液体系优化,可以减少钻井液体系中水合物抑制剂的加入,简化钻井液配方,降低钻井成本,提高作业效率,为深水油气钻探钻井液设计提供指导。      

特大直径松散地层取心技术在辽河稠油油藏的应用

辽河油田稠油、超稠油油层,砾石充填物为松散砂层、油砂层和软泥岩。常规取心过程中,细砂、油砂易被钻井液冲走而不进筒;砾石坚硬,可钻性差,并且活动砾石搅动岩心,故岩心收获率低。针对这种地层特点,研制了BX-195型特大直径液压剪销式取心工具及相应的取心钻头,并对该工具进行强度校核。该工具以大直径岩心增大岩心强度,采用全封一把爪式岩心爪,防止起钻过程中岩心掉井,故而大幅度提高岩心收获率。现场应用2口井,取心进尺270．95m,心长211．39m,岩心收获率达到78．02％,比采用其他取心工具的岩心收获率提高了30％以上,具有推广应用前景。     

优化小井眼双体钻头

小井眼技术正被石油工业所接受并加以运用 ,随钻取心、井下马达和挠性油管钻井是小井眼钻井的三项重要技术。随钻取心的关键技术双体钻头是由取心钻头和位于其中心的钻头塞组合而成 ,在钻探中能提供高质量岩心 ,有效降低整个钻井成本。这种双体钻头可通过地面使用绳索打捞器 ,改变钻头塞而改变钻头性能 ,使该钻头可选择进行全面钻进或取心钻进     

天然气水合物钻井泥浆冷却系统研究及优化

在天然气水合物钻探中,低温泥浆可以抑制水合物分解,对钻获水合物样品十分重要。吉林大学研制的泥浆冷却系统换热器选择同轴套管式对流换热的冷却方式,载冷剂与泥浆全程逆流。在青海祁连冻土带天然气水合物科学钻探项目中,泥浆冷却系统能够快速冷却泥浆,并将泥浆温度动态维持在低温范围内,达到了设计要求,对钻获天然气水合物样品起到重要的作用。为今后能够为水合物勘探提供更加有力的技术支持,对传热机理与换热器结构进行了进一步研究,设计了三层套管式换热器,换热面积和对流换热系数均大幅度提高,经理论计算与数值模拟,新型换热器换热效率显著提高,满足设计要求所需换热长度明显降低,同时降低了泥浆冷却系统的能量消耗和设备体积。