PDC复合钻井技术在苏里格气田水平井中的应用

随着苏里格气田天然气水平井的大规模开发,天然气水平井机械钻速低、钻井周期长的问题日渐突出,这在很大程度上归咎于牙轮钻头平均机械钻速低、钻头用量大、单只钻头进尺低、起下钻频繁等原因.伴随着钻井工艺技术的进步和螺杆钻具型号规格的完善及其性能的提高,配合高效PDC钻头进行复合钻井的技术在苏里格水平井开发过程中的应用已趋于成熟.针对近年苏里格已施工的水平井情况,综合分析了苏里格天然气水平井目前使用的PDC钻头和螺杆钻具工作特性,阐述了PDC钻头配合螺杆复合钻井技术在苏里格天然气水平井的快速钻进中的应用情况及效果.结果表明,该技术对水平井提高机械钻速,缩短钻井周期,节约钻井成本,加快勘探开发步伐具有重要意义.     

西部新区准噶尔盆地深井钻井技术

总结了庄1井、沙1井、庄103井等几口井的钻井经验，指出目前准噶尔盆地深井钻井存在的主要问题是：起下钻困难，卡钻事故频繁；完井电测不顺利；钻具事故时有发生；4000m以深井段机械钻速低等。详细介绍了该地区深井钻井的主要技术措施以及所应用的钻井新技术，提出应进一步推广应用“PDC钻头＋螺杆”复合钻进技术及高钙盐钻井液，并优化钻头选型，以进一步提高机械钻速。     

AB1605型PDC钻头在JS17井组中的应用

为了提高川西洛带构造气田的机械钻速,分析了该构造二开井段PDC钻头使用情况,针对地层特点,结合现场设备状态,与钻头生产厂家合作,开发出AB1605型钢体和胎体式PDC钻头,并在JS17井组中进行了应用。结果表明,该钻头可适应地层岩性变化,能够钻穿细砾石地层,而且机械钻速大幅度提高,实钻中对钻具组合进行优化,减少起下钻次数,进一步缩短了钻井周期。在JS17井组中,实际钻井周期比设计缩短了33.75%~42.14%,2种尺寸PDC钻头都创造了该构造同类型钻机、相似井段、相邻区块钻井周期最短纪录。     

PDC钻头的"低转速-高钻压"钻井参数模式及应用

分析PDC钻头的特性及其机械钻速与钻压和转速间的关系，认为钻压和转速有最佳参数组合；选择的使用参数，既要有利于保护钻头又要提高机械钻速，且在其推荐参数范围内。在钻头清洗和冷却充分的情况下，PDC钻头的工作参数范围应该是一个连续区间，并且．随着转速的增大，允许施加的最大钻压变小。PDC钻头的钻井参数模式除“高转速-低钻压”模式外，还有“低转速-高钻压”和“中转速-中钻压”模式。“低转速-高钻压”模式主要适用于钻进中硬到硬地层：在毛坝1井中，成功应用了PDC钻头的“低转速-高钻压”钻井参数模式．其效果优于相邻井段复合钻进的效果。     

复杂地层PDC钻头研究

常规PDC钻头在岩石疏松、结构松散、无规律含砾、软硬交错等复杂地层中钻进时受力不均,导致钻头平均机械钻速低,钻进困难,难以满足高效钻井要求。针对这一现象,重新对PDC钻头的布齿方式、冠部头型、水力结构、钻头稳定性等方面进行个性化设计。在复杂地层应用情况表明,所设计的钻头极大地提高了钻进速度,减少了起下钻次数,缩短了钻井周期,有效地预防了钻井事故的发生,节约了钻井成本,经济效益显著。     

PDC钻头在冀中油田的推广应用

近年来,石油钻井大量应用了PDC钻头,特别在软到中等硬度地层的广泛应用,取得了很好的经济效益。虽然钻头价格较高、但它具有机械钻速高、使用寿命长、起下钻次数少,钻井费用低,劳动强度小等优点。3年来,冀中油田所用的PDC钻头均是江汉钻头厂生产的B15M、B18M、B20M、B22M 4种型号。     

综合考虑成本和钻速的PDC钻头钻进参数优化设计

传统的钻进参数优化模型不适用于PDC钻头。针对传统模型的不足,在牙轮钻头钻进参数优化理论的基础上,引入钻井成本和钻速权重系数,结合PDC钻头钻速方程、磨损方程和钻速随累积进尺的变化规律等基本方程,建立了钻井成本和钻速双目标约束下的PDC钻头钻进参数优化模型。该模型可根据降低成本或提速的具体目标设置钻井成本系数和钻速系数,在同时考虑成本和钻速的条件下对钻进参数进行优化设计。川西新场地区实钻资料的计算结果显示,经过参数优化后PDC钻头的单位进尺成本降低,同时钻速提高,这表明该模型可以用于双目标下PDC钻头钻进参数的优化设计。      

PDC钻头在胜利油田深井钻井中的应用

胜利油田为提高深井钻井速度，试验应用了PDC钻头，结果表明，深井钻井应用PDC钻头可大幅度提高机械钻速，缩短建井周期，降低钻井成本，经济效益明显。通过大量的现场试验，扩大了PDC钻头在胜利油田的使用范围，并取得很好的效果，初步形成了PDC钻头推广应用区域模式。详细介绍了胜利油田不适用PDC钻头钻进的地层岩性，给出了钻头选型及钻井参数选择原则，并对应用效果进行了分析。     

导向钻井与斜井段控制

复合钻井是当今钻井技术的新趋势,在定向井施工中的优势主要在于:1.运用导向钻井在定向施工中的连续性,简化定向施工程序,提高钻机实效;2.优选高效钻头,配合复合导向钻井的高转速、低钻压施工方案,提高机械钻速。牙轮钻头钻进到中下部稍硬地层后,因牙轮磨损严重钻时慢,且存在缩径现象,而PDC钻头在洛河地层机械钻速高,钻头磨损极小,无缩径,但在延8以下的地层使用时,其保径齿破坏严重,钻时降低,不能在全井段的施工,但总体效果PDC比牙轮钻头好。其主要体现在以下几点:1).PDC钻头不存在掉牙轮的隐患,施工安全2).PDC钻头适应高转速.低钻压施工方案,机械钻速较高3).PDC钻头磨损小,单只钻头可以多口井用钻进速度的提高另一方面还取决于斜井段控制的好与坏,斜井段控制好了,钻进速度也就大大提高了。     

衡转矩钻井工具研制

PDC钻头在难钻地层钻进时有“憋跳钻”现象严重、钻头机械钻速低、单只钻头进尺低等问题。研制了一种衡转矩钻井工具,该工具采用弹簧+螺旋导向机构的机械传动方式,实时存储、释放钻井转矩能量; 通过对钻头的破岩能量实时优化,实现了钻井转矩波动的“消峰填谷”,平稳钻进。试验结果表明,衡转矩钻井工具设计合理、性能可靠,可满足直井和定向井工程需求,能够有效减少钻井转矩波动、提高钻头进尺及机械钻速。     

影响PDC钻头钻进的因素分析

采用典型的相关分析方法,利用实际钻进资料对PDC钻头钻进过程进行了系统分析,分别以一般情形、同一地层类型、同地层和同钻头类型进行了相关分析计算,并进行了相关系数检验。由检验结果知,所做3个典型相关分析,均为第一组变量的典型相关系数大于X2检验临界值,即只有第一组典型变量有实际意义,而第二组典型变量无实际意义。分析表明:影响PDC钻头钻进过程的关键因素是钻头与地层的匹配,钻井液密度已成为影响PDC钻头钻进效果的关键措施,这一点与牙轮钻头相反。PDC钻头在正常情况下后损,只与钻头结构本身及地层性质有关,而与钻进措施无关。     

KCl-有机盐聚合物钻井液在川西双鱼石区块的应用

川西地区双鱼石区块目的层埋藏深,完钻井深在7 000 m以深,上部φ444.5 mm、φ333.4 mm井眼主要采用“空气钻”提速,空气钻井转钻井液如何保证井壁稳定至关重要,在“高效PDC+螺杆”提速方式下优质的钻井液性能也尤其重要。为此,KCl-有机盐聚合物钻井液在KCl、有机盐的共同作用下抑制能力强,能够抑制岩石组分水化分散、膨胀,封堵防塌剂可以快速形成致密泥饼,减少滤液侵入井壁地层,防止“空气钻”后干燥井壁“吸水”引起的井塌;抑制钻屑水化分散,钻井液流变性能稳定、波动小、易调控、现场维护处理简单;钻井液强抑制性、低黏度和切力可提高钻头水马力,减少钻屑在钻头上的吸附,防止钻头泥包现象,减少钻井液中微米、亚微米粒子,有助于提高机械钻速。双探8井等现场应用表明,KCl-有机盐聚合物钻井液确保了“空气钻”井段井壁稳定,顺利钻过沙溪庙组下部（沙一段）、凉高山组、自流井组及须家河组易垮塌地层,井眼畅通、井壁稳定、井径规则、电测顺利、井下安全、钻速较高,满足工程、地质录井需要。      

放大方法在PDC钻头录井中的作用

PDC钻头钻进过程中,钻速快、钻时小、岩屑破碎严重、烃类物质损失大,造成在录井时岩性和油气显示难以识别、层位难以卡取.为解决以上录井难题,将钻时比例放大法、微钻时曲线对数放大法及岩屑图像放大方法应用于PDC钻头录井中,经过试用证实,这些放大方法初步解决了上述录井难题,具有较好的效果.     

PDC钻头对录井的影响及应对措施

钻井技术水平的不断提高和PDC钻头的广泛使用给现场录井作业带来了新问题。与传统的三牙轮钻头相比,PDC钻头突出的特点是产生的岩屑稀少、细小甚至失真,给地质录井的岩屑采集、鉴定、识别以及油气层级别的判定、解释、评价带来了一系列困难。为此,结合PDC钻头在新疆塔河、松辽盆地、鄂尔多斯等地油田的使用及录井经验,从PDC钻头条件下岩屑特征和岩性特征的分析入手,阐述使用PDC钻头对气测录井、荧光录井的影响,总结了在PDC钻头条件下搞好录井作业的应对措施,并列举了提高录井技术水平的可行途径。     

新型钻井提速技术在南海东部古近系地层应用

针对南海东部海域恩平组、文昌组等深部古近系地层压实程度大、岩石抗压强度高,并且含硬夹层较多,地层可钻性差难题,为解决钻井作业过程中出现钻头吃入困难、机械钻速低、钻头磨损严重、起下钻频率高等一系列问题,提高对钻井效率和钻井成本控制。该文以南海东部某区块为例,通过总结以往常规钻头使用效果,并综合地层可钻性开展分析,优选出一套复合冲击器配合专用PDC钻头组合的新型钻井提速技术,并在深部古近系难钻地层进行现场应用和验证。结果表明,该钻井提速技术与邻井同垂深、同层位对比,机械钻速显著提高,钻井效率大幅提高。该钻井提速技术的成功应用可为后续类似难钻地层的提速提效提供技术参考。     

川西深层须家河组气藏提高钻速对策及实践

针对川西深层须家河组气藏钻井速度慢、钻井周期长的现状，从钻遇地层的地质特征入手，分析目前川西深井普遍采用的井身结构，钻井参数和钻井新技术的应用情况，总结了钻速慢的原因。通过优化井身结构，强化钻井参数，采用螺杆＋PDC复合钻进工艺技术，引进欠平衡和垂直钻井工艺技术，推广使用PDC钻头等方式来提高机械钻速，现场使用多口井证明，这些技术措施较大幅度地提高了钻井效率，值得进一步推广应用。     

涠洲油田随钻井壁修整工艺的应用

海上油气田的开发以丛式井台的定向井为主,受地层非均质性、井眼清洁等条件限制,定向钻进中易产生不规则井壁,大斜度井易形成岩屑床等,导致起下钻阻卡、套管下入困难等问题。为此,在扶正翼上敷焊PDC切削齿,增加划眼和破坏岩屑床功能,形成随钻修整井壁的划眼器,改善井眼质量,进而实现钻井效率的提升。南海西部涠洲油田的现场应用表明,该工艺能够有效清刮渗透性砂岩井壁的厚泥饼、修整PDC钻头在软硬交错地层形成的不规则井壁,破坏大斜度井的岩屑床,减少短起下钻及通井次数,从而提高钻井效率。     

塔河油田沙3区块水平井钻井技术

通过对塔河油田沙3区块已完成的5口水平井的总结分析,认为该区块水平井钻井过程中存在地层可钻性差、地温梯度高、造斜点浅、PDC钻头复合钻进时增斜规律性不强等技术难题,从井身结构优化、钻井液优选、应用"PDC钻头 螺杆"钻进等方面介绍了5口水平井钻井所采取的主要技术措施,并给出了相应的钻具组合、钻井液维护处理及工程技术措施,指出应加强钻具造斜性能的统计分析及PDC钻头的应用,进一步优化井身剖面,优化技术措施,以提高机械钻速,缩短钻井周期,从而提高该区块水平井钻井的综合经济效益。     

PDC钻头钻井时地层岩性的随钻评估方法

在随钻过程中,在线识别地层岩性一直就是地质人员和钻井工程技术人员十分关心的问题。使用 ＰＤＣ钻头钻井时,岩屑破碎很细,通过岩屑录井来判断地层岩性十分困难。镇压ＰＤＣ钻头的切削机理,本文从ＰＤＣ钻头切削刃受力平衡角度出发,建立了ＰＤＣ钻头钻井时地层岩性随钻评估模型。现场初步试验表明,本文所给出的模型具有一定的合理性和实用性。     

渤海QK18地区快速钻井实践

渤海石油公司QK18-1项目组实行项目经理负责制,树立新的观念和思想,采用了当今世界上先进的10项钻井配套技术:整体组装式井口头、全井段PDC钻头、PDC钻头可钻式浮箍浮鞋、不候凝固井、大功率导向马达、无油无污染环保钻井液、不占用钻机时间水泥胶结测井、MWD测量技术、顶部驱动钻井和新型高效线性震动筛等。所钻3口井平均井深3561m,平均机械钻速29.46m/h,平均建井周期18.83d,最快的一口井只有13.31d,创造了多项最好记录。