气体钻井井斜机理研究

气体钻井存在井斜不易控制的难题,其机理尚不明确。应用纵横弯曲BHA(底部钻具组合)分析方法和钻头与地层相互作用模型,根据实钻资料对比分析了气体钻井和钻井液钻井的地层造斜特性,进而探讨了气体钻井的井斜机理。结果表明,与钻井液钻井相比,气体钻井条件下地层造斜力和钻具降斜力都有增加,但地层造斜力增加的幅度更大,这正是气体钻井更容易发生井斜的原因。因此,建议在用气体钻井技术打直井段时,通过调整钻具组合和钻进参数适当增加钻具的降斜力,以提高井身质量。     

气体钻井井斜的原因及防斜技术

在归纳气体钻井井斜规律的基础上,对比分析了气体钻井与钻井液钻井两种情况下,地层各向异性、地层倾角、井眼几何参数及钻井参数等因素对井斜的影响。结果表明：气体钻井与钻井液钻井相比,地层各向异性显著增加是气体钻井容易井斜,且井斜后较难控制的根本原因;在中、大钻压下,井径扩大是气体钻井容易井斜的重要原因;而地层倾角、钻压、钻头切削各向异性和钻具组合对气体钻井井斜的影响与钻井液钻井相似。建议在现场推广应用空气锤、钟摆钻具组合和空气螺杆钻具组合三项气体钻井防斜技术来防止气体钻井井斜。     

双偏防斜钻具在准噶尔盆地西北缘断层井的成功应用

井斜是钻井工作中一个较为普遍的问题,它直接影响着钻井井身质量和钻井速度。双偏防斜钻具组合是一种新的防斜钻具,它克服了常规防斜钻具组合（诸如塔式钻具组合、钟摆钻具组合）所具有的轻压慢钻、以牺牲钻井速度来保证井身质量的“缺点”。文中分析了双偏轴钻具的结构及工作原理,并优选了技术参数。文中所研究设计的双偏轴钻具组合,在准噶尔盆地西北缘断层井进行了现场试验和应用,取得了比较好的效果,既保证了钻井井身质量,又保持了较高的机械钻速,值得在同类地层中进行推广使用。     

新型铰接式钻具组合的研究与应用

针对目前钟摆钻具和满眼钻具在大倾角地层、自然造斜力较强地区,其防、纠斜效果不尽人意的现实,提出了一种新型铰接式直井防、纠斜钻具,建立了该钻具组合的力学模型,阐述了其防、纠斜机理。详细分析了若干钻具结构参数和钻井参数对钻头侧向力的影响,并将其钻头侧向降斜力与钟摆钻具加以对比。通过现场试验表明,该钻具组合在大倾角硬地层正常加压快速纠斜钻进中,降斜效果明显,机械钻速达到了正常钻进速度,为易斜区防斜打直提供了一种新的钻具组合类型,发展了防斜钻井技术,对加速油田勘探开发具有重要意义。     

缅甸D区块二开井段防斜钻具组合优选

缅甸D区块处于高陡构造,上部地层的地层倾角大,地层软硬交互频繁,在二开钻进过程中井斜角难以控制,随井深增加呈增大趋势。在分析常用防斜钻具组合（塔式钻具组合、钟摆钻具组合、刚性满眼钻具组合)的降斜能力及特点的基础上,结合缅甸D区块二开井段的地层特征,优选出塔式钻具组合做为钻进该区块二开井段的钻具组合。现场应用表明,该区块二开井段采用“PDC钻头+塔式钻具组合”或“PDC钻头+螺杆钻具”钻进,均能实现防斜打快的目的。建议在缅甸D区块二开井段推广应用“PDC钻头+塔式钻具组合”或“PDC钻头+螺杆”的钻具组合,以实现防斜打快、提高勘探开发进度的目的。      

气体钻井井斜机理分析

随着气体钻井技术的广泛应用,气体钻井过程中的井斜问题日益受到关注,但其机理研究还有所欠缺。本文结合气体钻井井斜的特殊性,从破岩机理、温度、地层因素、井径扩大、下部钻具组合运动状态等方面分析了气体钻井的井斜机理。分析结果表明：与钻井液钻井相比,井底岩石应力状态变化导致地层各向异性指数显著增加,是气体钻井容易井斜的根本原因;井径扩大以及整体钻柱所受摩阻变化影响下部钻具的运动特性,是气体钻井易井斜的重要原因。为此,提出了几点解决气体钻井井斜问题的技术思路,供气体钻井防斜进行参考。     

普光3井防斜打直技术

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,憋跳钻严重,防斜打直是上部地层施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大尺寸钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,防斜打直要求钻压很小,因此制约了钻井速度;大尺寸钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,匹配合适的钻井参数并优选钻头,则能有效提高钻井速度;螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。     

普光3井防斜打直技术

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应 用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,要防斜打直要求钻压很小,这样制约了钻井速度;大直径钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,且匹配好合适的钻井参数并优选好钻头,能有效提高钻井速度;上螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。     

偏轴钻具组合在青西地区的应用效果分析

玉门油田青西地区地质情况复杂、地层倾角大、容易发生井斜,长期以来一直是提高钻井速度的一个瓶颈。为攻克这一难题,有效控制井斜和提高机械钻速,在青西油田试验应用偏轴钻具组合。试验过程中,通过在不同地层、不同井眼尺寸的条件下应用不同的偏轴钻具组合方式,来研究偏轴钻具的防斜能力。到目前为止,共应用8口井,大多数井收到了降斜的效果。现场应用表明,偏轴钻具能有效控制井斜、提高机械钻速,适合在容易发生井斜的地区使用。     

液压自动防斜钻具设计

目前国内所使用的各种防斜钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。为此,根据不倒翁原理,设计了一种液压自动防斜钻具。这种液压自动防斜钻具主要由钻铤体、偏心套筒、钢球、阀腔、阀杆、活塞杆等组成。该钻具能够自动利用液压力来产生很大的降斜力,从而能够防止井眼的偏斜。该钻具原理可行,结构简单,若能在现场得到应用,可节省钻井时间,从而节省钻井投资,其应用前景十分广阔。     

汪深1-平1井轨迹控制技术

汪深1-平1井是大庆油田一口深井水平井,完钻井深4205m,水平段长1009．51m,因地质原因2次填井侧钻,施工中轨迹控制难度加大。直井段4,311．1mm井眼采用大尺寸塔式钻具组合既可以控制井斜,又能释放钻压;造斜段做好二次剖面设计及施工预案,优选螺杆度数,使实钻轨迹尽量接近设计轨迹;水平段施工做到滑动钻进和复合钻进的合理分配．尽量使轨迹平滑。侧钻选用1．5°单弯螺杆,摆好工具面后小钻压侧钻,同时取砂样分析水泥与岩屑比例,水泥量减少后逐渐加压．禁止启动转盘。该井轨迹控制及2次成功侧钻为该地区水平井施工提供了借鉴。     

钻压防斜技术的实践与理论探讨

常规防斜钻具要求小钻压或带有多个稳定器,因而钻速低,且易发生事故。新的防斜技术──光钻铤加压防斜,除具有常规防斜钻具的钟摆力和惯性离心力外,还有动态轴向附加力。新的防斜理论认为,增加钻压引起钻柱屈曲,保持钻柱涡动,有井斜时使钻柱产生周期性变化的轴向附加力,无井斜时轴向附加力消失。轴向附加力给钻头与地层的接触增加一个周期性附加分量,改变了钻头的破岩速率和方向,所以轴向附加力具有防斜和纠斜的作用,而绝不会增斜。新的光钻铤加压防斜技术,在塔西南地区试验取得极好效果。     

PDC钻头在普光10井空气钻井中的应用

长期以来人们一直认为,在气体钻井中PDC钻头机械钻速没有牙轮钻头高,而且气体散热能力差,易损坏PDC钻头的复合片而使钻头早期失效,因此,在气体钻井中绝大多数使用牙轮钻头。在普光10井空气钻井中应用PDC钻头,主要目的是验证PDC钻头的适应性,并探索在高陡构造、岩石可钻性差的地层控制井斜和提高钻井效率的方法。在该井空气钻井施工中,利用PDC钻头加较低的钻压便可获得较高机械钻速,配套应用塔式防斜钻具,达到了有效控制井斜和提高钻井效率的目的,最大井斜2.59°,比邻井空气钻井井斜小13.6%~75.4%,PDC钻头钻进进尺1517.08m,机械钻速8.63m/h,比邻井普光101井机械钻速高67.1%。通过分析认为,气体的散热效果并不是影响PDC钻头寿命的根本原因,而只影响井眼环空的畅通和单位时间通过钻头的气量;PDC钻头+塔式钻具可有效地控制井斜,提高钻井效率。     

导眼与扩眼组合钻进模式在定向井轨迹控制中的应用

定向井由于受诸多因素影响,其实钻轨迹有时并不沿着设计轨道钻进,给钻井施工带来很大挑战。不考虑地层特性、钻井参数、井眼轨迹等影响因素,采用简单实用且可满足工程要求的公式,计算和分析了单弯单稳螺杆钻具组合的理论几何造斜率。研究了井眼及钻具尺寸对造斜率的影响,发现相同条件下小井眼比大井眼更易获得高造斜率。由此提出在造斜率要求较高的井段,可先钻一个小尺寸导眼,再扩眼到设计尺寸的组合钻进模式。以X井为例,证实了在轨迹控制困难的定向井中,采用该组合模式后,满足工程要求且降低作业成本,缩短钻井周期。研究结果为井身结构设计和定向井轨迹控制提供了理论指导和借鉴。     

底部钻具组合的井底实际钻压分析

将弯曲井眼中的底部钻具组合作为空间梁处理 ,采用两个力学过程模拟指重表所示的指示钻压。利用“施加”与“放松”约束的方法求解钻柱与井壁间的接触摩擦非线性问题 ,并考虑了钻柱与井壁之间摩擦力的影响。在此基础上 ,建立了对弯曲井眼中的钻柱进行井底实际钻压分析的基本方程及相应的迭代求解格式。通过数值算例和工程算例得出结论 :(1 )由于钻柱与井壁之间存在摩擦 ,井底实际钻压比指示钻压小 ,在工作钻压较大时实际钻压比指示钻压小 1 5%～4 0 % ;(2 )井眼曲率对井底实际钻压的影响较小 ,而钻柱与井壁之间的摩擦系数对实际钻压影响较大 ,因此改善钻井液性能 ,降低摩擦系数十分重要 ;(3 )随着井深的增加 ,井底实际钻压与指示钻压的差值增大 ;若井眼曲率增大 ,实际钻压减小 ,指示钻压越大 ,其减小趋势越大 ;随着摩擦系数增大 ,实际钻压减小的趋势增大。     

扭力冲击器在宋深9H侧钻小井眼水平井中的应用

为提高庆深气田侧钻小井眼水平井钻井速度,缩短钻井周期,开展了扭力冲击器配常规导向动力钻具提速技术的研究与应用。首先,重点分析新钻具组合强度是否满足钻进需求,从而防止应力集中造成钻具疲劳破坏;其次,利用扭力冲击器泵压-排量回推公式,优化钻井参数;最后,按照钻具允许的弯曲半径必须小于井眼/套管实际弯曲半径的原则,分析了Ф215.9 mm和Ф152.4 mm钻具组合通过能力,从而实现了钻具安全下入,形成了庆深气田扭力冲击器小井眼水平井提速技术,并在宋深9H井成功实施,为加快深层砂砾岩气藏的勘探开发提供了新的技术手段。     

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。     

气体钻井井斜机理与控制初探

气体钻井由于能有效地保护低压油气层，解决恶性井漏、压差卡钻，提高机械钻速而得到了广泛应用。然而气体钻井井斜机理方面的研究文献报道甚少，井斜机理还不十分清楚。为此，基于气体钻井井底岩石受力状况，从温度、地层各向异性、井径扩大、下部钻具组合等方面对气体钻井不可控因素和可控因素2方面对气体钻井井斜影响进行分析，认为新的岩石破碎机理和地层各向异性是影响气体钻井井斜的主要原因；气体钻井井径的扩大对钻头侧向力产生较大影响，是引起气体钻井井斜的又一因素；并对气体钻井井斜控制做了初步讨论，这将对气体钻井井斜控制及下部钻具组合设计具有一定指导意义。     

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在石油及天然气钻井过程中,影响井斜的因素是多方面的,钻具组合及其操作技术对控制井斜起着至关重要的作用。随着钻具组合技术的发展,控制井斜的技术水平和能力不断提高,文章对旋转钻井过程中,国内外一些具有代表性的直井防斜钻具组合,尤其是对国内近几年的最新防斜钻具结构 了概要论述,并对这些防斜钻具的优缺点进行了对比分析。同时还简要介绍 国外最先进的井斜控制闭主应用情况,旨在为钻井界科技人员提供此方面的技术     

气体钻井轨道易斜原因及对策

气体钻井能有效地保护低压油气层和提高钻进速度,在地质条件适合的区域获得了比较广泛的应用。实践中发现,钻井液钻进时的有效的防斜钻具组合和钻进参数在气体钻进时,效果不佳。分析了钻压、钻井流体密度对钻具增斜能力的影响。研究表明,钻井流体密度降低使钻进速度增加,钻进速度增加使近钻头稳定器下沉量减小,近钻头稳定器下沉量减小导致增斜能力增强,是钻井液钻进时的有效的防斜钻具组合和钻进参数在气体钻进时效果不佳的主要原因。提出了气体钻井的防斜措施。