麻黄山西区块钻井施工井内复杂情况分析及对策

麻黄山西区块处于鄂尔多斯盆地西缘复杂冲断带马家滩断褶带,地质构造复杂,断层多,地层破碎,倾角变化较大,井壁不稳定,泥岩遇水膨胀剥落掉块,地层压力低,容易发生井漏.钻井施工中易斜、易塌、易漏、易缩径,井内复杂情况导致卡钻等事故.分析坍塌产生原因,说明该地区实现快速钻进的重要性.通过采用满眼钻具组合及PDC钻头+螺杆钻具实现快速钻进,防止和控制井斜.     

扭力冲击器-螺杆复合钻进工艺应用实践

扭力冲击器可以将钻井液的动能转化成下部钻具的高频周向动能,从而消除粘滑振动,保护PDC钻头,提高施工效率。在广西百色及贵州毕节2口地热钻井施工过程中,受软硬夹层的影响,粘滑振动效应强烈,导致PDC钻头的复合片迅速崩碎,钻头提前报废。使用扭力冲击器-螺杆钻具复合钻进工艺,通过合理设计钻具组合和钻进参数,与单纯的螺杆钻进工艺相比,因粘滑振动得到有效控制,钻头复合片崩齿现象显著减少,使用寿命增加,平均机械钻速提高了1倍以上,整体提高了施工效率和经济效益,为软硬夹层等易发生粘滑效应的地层施工提供了新的解决方案。     

贝克服务工具公司螺杆钻简介

贝克孔底钻进马达包括螺杆钻和涡轮钻。这里仅对螺杆钻作一介绍。贝克螺杆钻是由钻井泥浆或清水驱动的正排量液压马达。当液体泵入钻具时，钻头以一个与流量成正比的转速回转，并且不论负荷或产生的功率如何都保持相对稳定。贝克螺杆钻除了具有一般的优点之外（如：减少钻具和套管磨损；回转功率直接驱动钻头；受控倾斜孔钻进；快速定向钻进等等），它比其它孔底钻进马达具有三个重要的优点：     

哈萨克斯坦KKM油田钻具强稳降振提速技术研究

KKM油田下部砂泥岩互层非均质性强导致井下钻具振动剧烈、PDC切削齿寿命低,且井眼易偏斜。目前在用PDC钻头多采用5刀翼或6刀翼16 mm切削齿以降低井下振动保证PDC钻头寿命,但降低了钻头攻击性导致机械钻速较低。针对KKM油田下部地层特点,优选了4刀翼19 mm复合片PDC钻头。该钻头具有较高的破岩效率和攻击性,可大幅度提高机械钻速;同时通过底部钻具组合动力学分析,优化形成了双稳定器+单稳单弯(0.5°)钻具组合,3个稳定器串联具有较强的稳定降振作用,配合小弯角螺杆钻进可有效提高防斜能力,降低了井下振动,配合大尺寸聚晶金刚石复合片PDC钻头实现了三开井段一趟钻完成的目标,机械钻速提高115.35%。     

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。     

国际油气井钻头进展概述(三)——PDC钻头发展进程及当今态势(上)

自1973年PDC钻头应用以来,油气钻井发生了很大变化。但是PDC钻头在早期约15年时间内发展缓慢。此后,由于加强技术创新,如多层聚晶金刚石层、非平面界面专利、防回旋技术、滤钴工艺、优化水力学设计以及计算机建模等,促进了PDC钻头迅猛发展、广泛应用。目前,PDC钻头在世界上所钻进尺数已占到约90%。NOV公司近年推出4种太阳神PDC切削齿,由其制作的PDC钻头提高了热稳定性、抗研磨性、抗冲击韧性与导向性等。这类钻头可以钻进硬岩与研磨性地层,以及一些难钻地层,具有较高的钻进效率和较好的耐用性。Helios太阳神系列PDC钻头成功地应用于挪威、中东、澳大利亚以及美国等地的油气田。斯伦贝谢公司推出的ONYX玛瑙360°滚动PDC可保持刀齿锐利、相对冷却及延长寿命,显著地提高了钻头耐用性。在美国许多油气田应用表明,这种滚动PDC制造的钻头比固定齿PDC钻头平均钻进效率可提高40%以上,而钻头的工作寿命则可提高40%~70%。     

浅谈鸭儿峡水平井提高机械钻速

近年来工作重心主要在鸭儿峡区块,然而定向井、水平井逐渐成为工作重心,如何在水平井中提高机速,同时降低井下风险,缩短钻进周期成为关键。但水平井中使用怎样的PDC钻头、钻具组合及钻井方式能够解决复合增斜率低、滑动工具面不稳定、滑动效果低的问题。结合鸭儿峡区块已施工的水平井情况,分析该区块水平井中的难点,从PDC钻头选型和钻具组合2方面入手,论述复合增斜率低、滑动时工具面难以控制、滑动效果差以及进尺少和钻头磨损严重的问题。充分发挥PDC钻头+螺杆复合钻进的优势,希望在一定程度上能够为提高鸭儿峡区块水平井机械钻速有所建议。     

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。     

旋冲螺杆钻具在临盘油田的试验应用

本文阐述了旋冲螺杆钻具的结构原理及主要性能参数,该工具可以将冲击破岩和PDC钻头剪切破岩相结合,集合冲击钻井和螺杆钻井的各自优势,改善钻头的工作状态,大幅度提高机械钻速;该工具降低钻具摩阻,应用于定向井可以提高定向钻井效率。该工具冲击力与钻压成正相关关系,冲击频率与马达转速成正比。?178 mm旋冲螺杆钻具分别在临盘油田直井和定向井进行了试验应用,复合钻进机械钻速与邻井相比提高了22.1%～41.8%,滑动钻进机械钻速同比提高了51.1%,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。     

不提钻换钻头钻进技术研究与应用

地质钻探施工时起下钻更换钻头,需要占用大量时间,且存在一定的安全隐患,大大影响钻探效率,采用不提钻换钻头钻进技术可以很好地解决这个问题。以S95绳索取心钻杆为使用平台,沿用BH-75钻具基本结构,并针对其存在问题,研制BH-95规格的不提钻换钻头钻具,同时根据BH-95规格钻具的具体结构完善BH-75钻具,提高了BH系列钻具的承压能力和钻具收敛（投送）稳定性,增设了自动除沙机构等。将该技术在江西省宜春市桃地1井（地热井）进行了现场应用,在孔深680.65~704.25 m进行了不提钻换钻头,钻具到位张开成功率100%,岩心采取率达到99.4%,岩心质量好,最大限度减少了起下钻次数,有效预防了起下钻引发的孔内事故。不提钻换钻头钻进技术为深孔地质勘探中钻进强研磨性、“打滑”、软硬频繁交替等地层,提供了及时优化钻头使用方案,降低能源消耗,有效地保护孔壁安全和减轻劳动强度。     

扭力冲击器复合钻进工艺在干热岩钻井中的试验应用

扭力冲击器在石油、天然气行业钻井中得到广泛应用,具有提速增效的作用。而干热岩钻井工作环境不同于油气钻井,面临着高温、高压、硬岩、强研麿性以及深井、超深井等问题,因此对扭力冲击器进行了针对性设计,并进行试验应用。在扭力冲击器2次入井试验中,对硬-极硬岩地层进行了不同钻具组合下的钻进试验,确定了扭力冲击器对钻进效率的影响机理。结果表明：（1）扭力冲击器能够消除螺杆钻具因离心惯性力造成钻具的横向振动,验证了扭力冲击器与螺杆钻具组合应用的可行性。相比未使用扭力冲击器井段,机械钻速提高29.59%。（2）从碎岩机理和地层适配性上,相比PDC钻头,牙轮钻头在扭力冲击器+螺杆钻具+转盘复合钻进的方式下,有着较高的钻进优势。试验成果可为扭力冲击器与牙轮钻头匹配性研究和扭力冲击器与螺杆钻具的耦合性研究提供较好的技术基础。     

PDC钻头+等壁厚螺杆技术在塔河AT20创纪录运用

复杂地层的快速钻进技术一直是钻探技术的难点。在塔河油田AT20探井施工过程中,四开井段钻进中使用百施特215.9mmMS1952SS型PDC钻头+等壁厚螺杆技术一次性入井从井深5451.91m钻至6090m,进尺638.09m,纯钻时103h35min,机械钻速达到6.16m/h,比设计的机械钻速2.5m/h提高了246.4%,创国内单只PDC钻头在塔河工区阿探区块以及相邻区块相同井段机械钻速最高纪录。详细阐述了如何根据该地区地层情况优选PDC钻头、合理搭配等壁厚螺杆钻具组合、合理相配伍的钻井液等做了分析。     

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。     

混合钻头破岩机理浅析

随着我国油气资源的不断开发,钻井深度也不断的加大,因而各钻井公司对钻头的质量有了更高的要求,近年来国外提出的将PDC钻头和牙轮钻头的优点结合,形成了具有PDC结构和牙轮结构的混合钻头,混合钻头设计合理,在钻井过程中会合理地融合两种钻头的切削作用,使其相互影响,从而在硬地层中利用牙轮钻头切削结构的缓冲作用,较好地减缓了PDC钻头的切削齿的磨损速度,并且当牙轮切削齿出现磨损后,PDC钻头的切削结构承担了较大部分的钻压,因而牙轮切削齿的磨损速度也可以得到较好的缓解,混合钻头可以在多种地层中整体提高了钻井效率。     

基于套管钻井工艺的可钻式钻头研究

套管钻井工艺可有效解决在采动稳定区实施钻井时的井眼塌孔问题,可钻式钻头与常规PDC钻头相比,钻头体结构重新设计,以满足可钻性要求以及正常的钻进功能。结合使用的具体要求,可钻式钻头在布齿设计上进行了相应的优化和改进,使用力平衡技术对钻头布齿参数进行优化改进,以使钻头布齿满足要求。基于有限元软件分析,可钻式钻头的结构强度满足钻进要求,钻头结构设计合理。     

大庆油田应用扭力冲击器深井应用效果分析

大庆油田深井钻速较低。一方面是深部地层岩石坚硬、研磨极值高,另一方面是由于PDC钻头易出现卡滑现象及磨损严重,造成井下复杂情况较多。为有效提高机械钻速,解决大庆深部硬地层普遍存在的卡滑现象,减少井下复杂,采用了扭力冲击器配合专用PDC钻头的深井提速的试验,取得了良好的效果。该工具能够提高PDC钻头剪切岩层效率,提高机械钻速,并且能有效消除卡滑现象,减少因下部钻具组合疲劳而导致的井下复杂事故的发生,提高钻头的耐久性和延长钻头的寿命。     

煤层底板灰岩层注浆定向水平井用PDC钻头个性化设计

针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性,通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点,对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究,对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面,极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案,降低钻头关键部位磨损,提高钻头攻击性,以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率,以强化鼻部切削齿,提高钻头抗冲击韧性,防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验,使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%|复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%|定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%,实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求,为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案,为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。     

国际油气井钻头进展概述(四)——PDC钻头发展进程及当今态势(下)

近年来,非平面PDC切削齿,如浅凹面PDC齿、Stinger毒牙中心锥形齿、Stinger毒牙刀翼锥形齿、Axe Blade斧式脊形PDC齿和Stay Cool保持冷却PDC齿等制造的钻头,逐步在油气钻井中得到有效的应用。这些钻头能够以较高的钻进效率和工作寿命钻进某些硬岩和研磨性地层。为了满足水平钻井,特别在页岩气水平井中能够强力排除岩屑,并具有优良的钻井导向性能,国际著名公司推出了许多新型钻头,如ONXYⅡ矛式PDC钻头、Seeker导向PDC钻头、Counter Force反力PDC钻头、Speed快速PDC钻头等用于当代油气钻井,取得了良好的效果。文章还介绍了Defyer DPA套管钻头与Cutt Pro PDC防剪切保护帽。提出了以下建议:继续深入研究PDC钻头,以提高其性能,更好地满足油气钻井的要求;组合化钻头是油气钻头发展的重要趋势;比金刚石性能更好的钻头切削材料有可能今后发现或合成,可用于制作更佳钻井钻头;我国钻头企业需重组和发展状大;各种钻头技术创新应该加强。     

梅花井矿地面生命保障孔工程试验关键技术及应用北大核心

针对地面生命保障孔钻进效率低、中靶精度差等问题,选择梅花井矿为快速精准钻进技术工程试验地点,通过矿区地质条件分析、复杂地层与钻工工艺适应性分析、钻井工艺优选等研究,确定施工工艺为复合钻井;分别从井身结构、PDC钻头、钻具组合、钻进参数、轨迹控制5个方面进行优化设计,形成了以液压车载钻机和大排量泥浆泵为关键设备,以优化PDC钻头、增加液动单弯螺杆钻具、使用无线随钻仪(MWD)为关键钻具组合方式的大倾角-中软-涌水复杂地层快速精准钻进技术。现场试验表明:生命保障孔钻达井深670.5 m,用时46.83 h,完钻平均钻速14.32 m/h,井底水平位移0.27 m,满足600 m深钻孔72 h黄金救援时间内成孔要求,具有重要的矿山应急救援示范意义。     

鸭西背斜钻井提速技术试验及效果分析

鸭儿峡油田白垩系油藏鸭西背斜,地层倾角大、夹层多、研磨性强、可钻性差。钻进中直井段易斜;PDC钻头选型难度大,定向钻井时,工具面稳定性差、"托压"严重;钻井液性能要求高,常因与地层配伍性差,导致井下复杂情况发生,严重制约钻速提高。本文针对制约钻速提高的难点,通过现场试验效果分析来阐述鸭西背斜鸭K区块钻井提速措施,包括直井段防斜打直技术、水力振荡器试验、PDC钻头个性化试验、钻具组合选择和优化钻井液性能等,通过现场试验,为鸭西背斜钻井提速积累了成功经验。