旋冲钻井技术在逆掩推覆体地层的应用

在玉门青西油田窟窿山背斜构造南翼和金海子构造,由逆掩推覆带推覆上来的志留系及石炭-二叠系等老地层具有地层高陡、岩石可钻性差等特点,致使钻井过程中钻进效率低、井斜控制难.旋冲钻井技术是钻进硬岩的有效方法,为解决逆掩推覆体地层钻进难题,在玉门油田窿¨4和金海1两口井应用了DGSC型液动冲击器及配套技术,取得了较好的效果,机械钻速提高30%以上.介绍了逆掩推覆体地层特点和钻进难点,液动冲击器的特点、破岩机理及现场应用情况.应用结果表明,该技术可有效地提高硬岩钻井速度、防止井斜、减缓钻头磨损、降低钻井成本,是一种在硬岩难钻地层有发展前景的钻井技术.     

塔河油田液动射流冲击器+PDC钻头提速技术

为了进一步提高塔河油田深部硬地层的机械钻速,基于旋冲钻井技术理论与实践经验,开展了液动射流冲击器+PDC钻头提速技术研究与实践,探索液动射流冲击器与PDC钻头配合使用提高深部地层机械钻速的技术可行性。首先根据塔河油田深部硬地层的特点及与冲击器配合的要求,优选了PDC钻头;接着利用液动冲击器性能测试系统,测试了液动冲击器各结构参数对其性能的影响;最后根据测试结果及所优选PDC钻头的抗冲击性能,确定了液动射流冲击器的结构及性能参数。液动射流冲击器与PDC钻头配合在 S116-3 井、TP324井和TP328X井的奥陶系地层进行了应用,机械钻速与同井上下井段及邻井相同井段相比,提高了32%~45%。这表明液动射流冲击器与PDC钻头配合使用,可以提高塔河油田深部地层的钻速。      

Һ�������ת�꾮�������������������Ӧ��

玉门油田青西地区上部志留系、白垩系推覆体老地层的机械钻速一直影响着青西地区钻井速度的提高。从破岩理论上讲，冲击旋转钻井技术是解决硬地层钻进难题最有效的方法之一。利用液动冲击器进行旋转钻井是常规旋转钻井技术上发展起来的一种钻井新方法，它可以大幅度提高钻进效率、降低钻井成本、延长钻头的使用寿命。该技术应用在岩石可钻性差的地层中，可明显提高机械钻速。文章介绍了玉门青西地区地层特点及地质分层、所使用的DGSC—203冲击器工作原理和结构特点，以及在青西地区L114井的应用情况，得出的结论是DGSC—203液力冲击器在L114井上部推覆体老地层的钻进井段的使用中，使机械钻速得以明显提高。但由于本井所使用的冲击器尺寸偏小，井斜未能得到较好控制。文章最后提出了进一步研究液动冲击器的建议：在使用过程中出现泵压比设计值明显偏大现象，应研究进一步降低冲击器的工作压降，提高射流元件的使用寿命。液力冲击器的直径应由小到大并形成系列化产品，可全面解决石油钻井硬岩钻进难题等。     

沙特HWY区块HWY-116井提速技术

为提高沙特HWY区块三开直井段钻进坚硬、强研磨性地层时的机械钻速,在HWY-116井三开井段进行了液动射流冲击器旋冲钻井技术试验。根据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数的关系,与HWY-116井钻井设计结合,优化了钻具组合,选择了与液动射流冲击器配合的PDC钻头,优化了旋冲钻井参数,形成了适用于HWY-116井的φ228.6 mm液动射流冲击器旋冲钻井提速技术。应用该提速技术后,HWY-116井三开井段机械钻速为9.40 m/h,与邻井相同井段相比提高了45.5%。这表明,应用液动射流冲击器旋冲钻井技术可以提高沙特HWY区块坚硬、强研磨性地层的机械钻速。     

几种典型难钻地层提速方法

PDC钻头在极硬、强研磨性和软硬交错等非均质地层中,机械钻速低,使用寿命短,因此,需要采用新的钻井工具和方法解决难钻地层的钻井提速问题。针对硬脆性地层、硬塑性地层及强研磨性地层等典型难钻地层,提出了相应的提速提效钻头钻具组合方法。指出在硬脆性地层和硬塑性地层中,可分别采用液动冲击器+锥球齿金刚石钻头、扭力冲击器+尖圆混合齿钻头,以实现钻井提速;而对于硬地层定向段的提速,则可采用等壁厚大扭矩螺杆+混合钻头来实现。现场应用结果表明:这些提速提效钻头钻具组合大幅提高了机械钻速,降低了钻井成本,可推广应用。所得结论可为难钻地层的钻井提速方案选择提供参考。     

钻井用液动冲击器技术研究进展及应用对比

论述了提高钻井速度的意义和方法。按照冲击力的方向可把液动冲击器分为轴向冲击器和扭力冲击器,介绍了该技术的研究进展。指出扭力冲击器是提高深部硬地层钻井速度的有效工具,具有广泛的应用前景。针对现场出现的问题,提出应开展对扭力冲击钻井配套PDC钻头的研究、加强对扭力冲击工具内表面处理的研究、开展扭力冲击钻井破岩机理的研究。     

旋冲钻井技术在石油钻井中的应用

旋冲钻井技术近年来已成为石油钻井界广泛关注的热点研究课题．被认为是解决深井硬地层钻进难题的最有效方法之一,具有良好的应用前景。本文介绍了国内外该项技术近期研究的进展和应用情况,侧重对DGSC型液动冲击器原理及应用情况进行了表述。     

旋冲钻井工艺技术获得突破性进展

旋冲钻井是传统的旋转钻进与冲击钻进相结合的一种钻井方法。由于在钻进过程中施加了高频的冲击载荷,在钻头齿下岩石上造成强应力集中,岩石塑性降低、脆性增强,迅速产生脆性破坏,形成较大的体积破碎。旋冲钻井能提高破岩效率,从而提高钻井速度（在硬地层、易斜地层及破碎地层钻进时可提高钻速１～２倍）,特别在岩石可钻性４级以上、抗压强度大于１００ＭＰａ的硬地层中钻进效果更佳。旋冲钻井所用的主要工具是液动射流式冲击器,它以钻井液为动力,直接在钻头上施加冲击力。目前,中国新星石油公司石油钻井研究所已成功研制了ＹＳＣ１…     

液动旋冲钻井技术在青西地区的试验与应用

青西地区属山前构造带,地质构造复杂,特别是窟窿山逆掩推覆带老地层具有地层高陡、可钻性差等特点,导致该地区钻井速度慢、周期长,钻井成本居高不下。旋冲钻井技术是利用钻头的冲击动载和静压旋转的联合作用来破岩,其破岩方式决定了该项技术在硬地层钻进中具有破岩效率高、钻头寿命长、井眼规则的特点。为解决青西地区钻井速度慢与井斜控制难的技术难题,结合本地区现场钻探实际情况,通过采用液动冲击旋转钻井技术和对射流冲击器的改进与防空打机构的设计来大幅度加快逆掩推覆体地层的钻井速度,利用小钻压钻井来有效控制井斜。经现场多次试验应用,液动冲击旋转钻井的机械钻速比采用转盘钻井提高了31%以上,大幅度缩短了上部井段的钻井周期,同时有效地控制了推覆体地层的井斜,确保了井身质量合格,取得了理想的效果。     

ʯ�ͱ�ѹʽҺ������������������о�

随着油气田勘探开发向纵深发展，钻遇的硬地层越来越多，地层的岩石可钻性级值及硬度增高。冲击旋转钻井技术这一被认为是破碎坚硬岩石最有效的方法目前在石油钻井界得到了普遍重视。冲击旋转钻进是冲击式钻进和旋转钻进结结合的一种钻进方法，在钻遇坚硬地层时，以其钻速快，钻井成本低、岩屑大、钻压低和井斜程度轻等优点受到油气田的普遍欢迎。文章通过对背压式液动冲击器进行室内试验研究，得出了各种冲击参数（冲击频率、振动幅值、冲击力大小）对其使用性能的影响；为科学调整和设计背压式冲击器提供了一定的依据，同时也为背压式冲击器的现场试验及应用奠定了基础。     

冲击旋转钻井工具的发展现状及应用研究

论述了冲击旋转钻进技术在石油钻探中应用的技术优势,探讨了冲击旋转钻井工具的发展现状及存在的问题;并根据射流式液动冲击器现场试验应用,阐述了影响冲击旋转钻进技术发展的主要问题,提出了提高冲击旋转钻井工具应用效果的几点看法。     

冲击振动钻井工具流固耦合模拟试验

深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因此,液力驱动冲击钻井技术在深井超深井中的应用受到局限。基于钻柱振动原理,提出一种利用水力能量和钻柱振动耦合作用的新型冲击旋转钻井装置,通过建立流固耦合物理模型,运用流固耦合方法,获得入口流量、运动位移、振动频率以及入口和出口直径等对装置所产生的载荷特征影响规律。结果表明,装置所产生动载荷幅值随流量、振动位移以及振动频率的增加而增加,而静载荷仅与流量变化有关。     

SDDC型液动旋冲接头的设计理论研究

旋冲钻井技术是解决硬脆性地层机械钻速低、钻头使用寿命短的主要手段之一。在阐述旋冲钻井的主要工具--双作用液动旋冲接头结构及原理的基础上，提出了SDDC双作用液动旋冲接头的结构设计方案，并根据其工作性能及其内部活动件之间的匹配关系，推导出了旋冲接头性能参数、冲锤质量及寿命的计算模型，同时利用这些模型进行了178 mm SDDC型双作用液动旋冲接头具体结构尺寸的计算。计算结果验证了上述理论模型的正确性。同时通过室内实验，确定出了冲程、上阀程、下阀程的匹配关系。试验表明，所研制的SDDC双作用液动旋冲接头具有工作平稳、启动灵活、冲击力大、使用寿命长等特点。     

旋转冲击破岩实验装置的设计与应用

旋转冲击钻井技术是深井、超深井钻井常用的提速措施之一。实践表明,钻压、钻头转速、冲击力与冲击频率是影响旋冲钻井破岩效率的关键参数,优选旋冲钻井参数有助于提高冲击器的破岩提速效果。设计了一种新型旋转冲击破岩实验装置,利用齿形振套的碰撞产生冲击载荷,用地质钻机带动钻头破岩。测量实验表明该装置冲击载荷受弹簧压缩量影响,冲击频率为冲击振套齿数与钻机转速的乘积,冲击过程稳定高效,冲击参数与现场多种旋冲钻井工况有较好的对应。旋冲破岩实验表明旋冲钻井技术可以显著提高钻头破岩速率;提高冲击载荷幅值,能够提高钻头破岩速率。旋冲钻井技术存在最适宜钻压,使用不同类型冲击器钻进不同地层时需要对钻压进行优选。利用该实验装置研究旋冲钻井参数对破岩速率的影响规律,有助于旋冲工具性能参数的设计和优选。     

复合冲击破岩钻井新技术

针对传统旋冲钻井和扭冲钻井在钻头的匹配性及地层的适应性方面存在的局限性,结合高效钻井技术发展趋势,提出了复合冲击破岩钻井新技术,并开发了可实现扭向反转冲击联合轴向脉动冲击的新型复合冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成工具扭向和轴向交替的高频冲击机械能并直接传递给钻头,给钻头施加周期性的低幅高频复合式冲击,在不需要改变任何设备的前提下提高破岩效率。在介绍复合冲击破岩钻井新技术破岩原理的基础上,详细介绍了复合冲击钻具的结构和工作原理、影响破岩效率的关键参数等。新型复合冲击破岩钻井新技术,可真正实现“立体破岩”,从而提高机械钻速和井身质量。      

提高深井钻井速度的有效技术方法

在旋冲钻井技术应用的基础上,对旋冲钻井破岩特点进了描述,论述了旋冲钻井技术应用对钻头寿命的影响以及旋冲钻井工具 (液动射流式冲击器)的工作原理和室内研究,确定了旋冲钻井参数,进行了现场 6次入井试验,试验表明旋冲钻井工艺技术在深井钻井中应用,可提高机械钻速 2 0%~160%,为深井快速钻井探索出了一条有效的途径,丰富了深井钻井技术内容。     

YSC-178型液动射流冲击器在旋冲钻井中的应用

针对松南气田深部地层存在的诸多技术难题,在该气田试验应用了2套YSC-178型液动射流式冲击器及其配套技术。该冲击器依靠双稳的射流元件来控制活塞冲锤的上、下运动,结构简单,运动部件少,因而工作寿命长,工作不受井深及围压的影响,适用于深井钻井。现场试验表明,2套冲击器入井时间总计120 h,纯钻时间57.71 h,进尺66.87 m,平均机械钻速1.158 m/h。与上部相邻井段单只钻头平均机械钻速对比,调整参数前提高79%,调整参数后提高463%。这表明旋冲钻井在松南地区提速是可行的。如选用适应该地层的耐冲击长寿命钻头并配套使用冲击器,将会取得更加理想的试验效果。     

石油旋冲钻井技术研究及应用

介绍了旋冲钻井技术的基本原理,对液动冲击钻具的结构设计、工作原理、性能测试、参数匹配进行了详细论述。实践证明,冲击和旋转联合作用的砂岩效果同纯旋转钻井相比,效率可提高40%~49.8%,中硬以上地层使用效果更加明显,同时可降低钻井成本,提高井身质量,减少井下事故。在软地层中,可通过调节冲击钻具的性能参数,适当提高转数、冲击频率,同样可提高机械钻速。