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。     

SLTIT型扭转冲击钻井提速工具

在我国钻井大提速的背景下,提出了一种集机械剪切、水力和扭转冲击3种破岩方式共同作用的复合钻井工艺新技术及装备。旋转钻井过程中,在不影响钻进的情况下,扭冲工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反复的扭转冲击,将部分流体能量转换成一定频率、周向扭转、冲击型的井底机械破岩能量,并直接传递给钻头。5口井的现场试验结果表明,扭转冲击复合钻井技术与装备适合我国的钻井技术环境,能够有效消除PDC钻头的卡滑现象,减轻钻柱扭转振荡,能够有效保护钻头和钻具等配套部件,有效降低钻井成本。     

自激振荡式旋转冲击钻井工具在深井钻井中的应用

为进一步提高塔河工区深井、超深井的机械钻速,在该区块试验了旋冲钻井技术。TH10435H井和TH12272井深部井段使用旋冲短节配PDC钻头,取得了良好的提速效果。TH10435H井使用井段:1804~5141.57 m,总进尺3337.57m,纯钻时间165h,平均机械钻速同比提高16.1%;TH10272井使用井段:5172~6318m,总进1146m,总纯钻时间200.6h,机械钻速同比提高11.96%。TH10435H、T12272井应用结果验证了该技术在深井超深井的适用性,为塔河工区深部地层钻井提速探索了新的途径。     

自激振荡式旋转冲击钻井工具在大港油田的应用

自激振荡式旋转冲击钻井工具是安装于钻头与钻铤之间.钻井液流经该工具的自激振荡器产生低幅高频机械冲击力传递至钻头,提高钻头破岩效果;同时钻井液高速流经振荡器所产生的脉冲射流作用于井底,改善井底岩石的受力状况和井底流场,强化清洗效果,从而有效提高钻头的破岩效率.自激振荡式旋转冲击钻井工具在大港油田共进行了7口井试验,试验井段机械钻速提高20.57％一132.63％,为中深层钻井提速开辟了新途径.     

自激振荡式旋转冲击钻井工具在胜利油田的应用

摘要 :自激振荡式旋转冲击钻井工具安装于钻头上部 , 钻井液高速流经自激振荡器,形成水力脉冲作用于冲击传递杆,产生低幅高频机械冲击力传递至钻头,提高钻头破岩效果;所产生的水力脉冲再向下传递,经钻头水眼喷出形成脉冲射流,改善井底流场,提高井底净化和清岩效率,同时井底瞬时负压脉冲产生局部瞬时欠平衡,改变井底岩面破岩应力状态,可明显提高机械钻速。在胜利油田沙三和沙四段地层进行了钻井试验,无论是牙轮钻头还是 PDC钻头都有明显的提速效果,试验井段的机械钻速都提高了 30%以上,可成为钻井提速的新途径。     

冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验

二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明：随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。     

冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用研究

在分析了冲击旋转钻井技术在石油钻井中的应用前景的基础上,介绍了新型液动冲击器结构及工作原理;并根据往复泵的能量方程推导了液动冲击器的单次冲击功、能量利用率和冲击频率的计算公式,并利用实测数据进行了验证。验证结果表明,推导的公式是正确的。同时进行了现场试验,机械钻速比旋转钻井提高了20%~60%。     

冲击类钻井提速工具专用PDC钻头设计与试验

针对冲击类钻井提速工具与PDC钻头不匹配的问题,进行专用PDC钻头设计与试验。分析了冲击类钻井提速工具与地层的适应性,得出扭力冲击器适用于深部硬塑性地层,螺杆式液动冲击器适用于深部硬脆性地层。通过模拟的方法,分析了钻头长度、截面积等结构参数对冲击能量利用率的影响规律,得出钻头截面积越大、钻头长度越短,冲击类提速工具冲击能量利用率越高,越能发挥出工具的冲击破岩能力。基于以上分析,结合硬地层PDC钻头优化设计原则,设计了冲击类钻井提速工具专用PDC钻头,主体刀翼5～7个、双排高密度布齿,切削齿后倾角20～25°。试验结果表明,专用PDC钻头与冲击类钻井提速工具的匹配性良好,但也存在一定的不适应性,需要根据现场应用情况进一步优化,着力增强钻头的耐磨性、攻击性和抗冲击能力。     

焦石坝页岩气水平井钻井提速工具应用

针对焦石坝区块页岩气水平井在钻进过程中遇到的地层可钻性差、摩阻扭矩大、井下动力钻具寿命
短等问题,在详细分析钻井施工难点的基础上,优选多种新型提速工具进行了现场应用。采用旋冲钻具改变破岩
方式提高了研磨性地层的破岩效率;采用水力振荡器和旋转导向工具将定向过程中的静摩擦变为动摩擦,实现了
长裸眼段降摩减阻和轨迹高效控制;采用低速螺杆、等壁厚螺杆和耐油螺杆延长了井下动力钻具单趟钻寿命及进
尺。现场应用效果表明,通过新型提速工具的优选应用,机械钻速同比提高２８％～８６．３９％,实现了一趟钻完成一开
进尺,一趟钻完成水平段进尺,有效提高了钻井效率,为焦石坝及邻近区块后续页岩气水平井钻井提速提供了技术
参考和支撑。     

机械式自动垂直钻井工具的研制

为了有效地提高直井的钻井速度和质量,根据现有技术研制了机械式自动垂直钻井工具。这种钻具能适时感应井斜的重力信号,并由重力驱动执行机构,利用钻井液循环在钻柱内外形成的压差,在钻柱旋转的情况下推动活塞靠向高边井壁,对钻头施加指向井眼低边的周期性侧向力,在钻进过程中实现对井斜的适时修正。现场试验结果表明,机械式自动垂直钻井工具的工作原理正确,结构可靠,能够在主动、适时防斜的同时,有效地释放钻压,提高钻速。该工具的研制成功为直井的防斜打快工艺提供了一种新的技术手段,具有广阔的应用前景。     

石油钻井中旋转冲击钻井技术运用研究

介绍石油钻井中旋转冲击钻井技术的原理和表现出的特点,具体分析旋转冲击钻井技术中气动和液动旋转冲击技术的应用情况和应用效果,并对未来旋转冲击技术在石油钻井领域中的应用前景进行展望。     

SLTIDT型钻井提速工具研制

为消除PDC钻头卡滑现象、提高难钻地层机械钻速,研制了SLTIDT型钻井提速工具。该工具与PDC钻头配合使用,形成一种新的钻井工程提速技术,在缩短钻井周期的同时,还能够稳定钻进过程,延长钻具寿命。采用流体动力学理论、3D虚拟设计技术与试验研究相结合的研制方法,SLTIDT型钻井提速工具室内试验寿命>150h。现场试验7口井,平均提速50%以上,完全满足设计要求,是一种经济高效的钻井提速工具。     

新式旋冲钻井提速工具开发与应用

针对深部地层非均质严重、岩石硬度高、研磨性强及可钻性差等难题,研发了一种新式旋冲钻井提速工具。钻进过程中,凸轮机构产生轴向运动,带动钻具产生轴向蠕动,使滑动钻进的静摩擦转变为动摩擦,已达到减摩降扭效果。同时,轴向运动会给PDC钻头施加一个周期性轴向冲击载荷,加速了岩石裂缝扩张,提高了破岩效率,提高机械钻速和减缓PDC钻头粘滑振动。现场应用结果表明:在同等使用条件下,该工具平均机械钻速比邻井高14.4%;从而有效降低钻井成本。     

石油钻井中液动冲击旋转钻井技术的应用

在石油钻井过程中,硬地层与软硬交错地层的交界处,是钻井过程中相对的难点。解决这一问题的有效方法之一,就是对液动冲击旋转钻井技术的使用。本文分析了完善石油开采技术的重要性,阐述了影响液动冲击旋转钻井技术的因素及液动冲击旋转钻井技术的原理,同时,对液动冲击旋转钻井技术优点进行了介绍。     

石油钻井中液动冲击旋转钻井技术的应用

本文主要对石油钻井中液动冲击旋转钻井技术的应用进行了研究,以供技术人员参考。     

钻井提速工具经济性预测评价方法

目前常用的提速工具经济性评价方法都是在钻后进行评价,不能为特定井段优选提速工具提供依据,为此,以单位进尺成本为准则,提出了一种钻井提速工具经济性评价新方法。该方法首先结合提速工具性能指标进行钻前预测,然后利用提速工具第一趟钻的实钻参数,对后面几趟钻的经济性进行随钻预测,并根据单位进尺成本预测最后一趟钻应用提速工具的经济性,完钻后计算应用提速工具井段的钻井总费用,并与邻井未应用提速工具相同井段的钻井总费用进行对比,以确定提速工具的经济性。实例验证及研究结果表明,钻井提速工具经济评价新方法可指导特定井段提速工具的优选和快速及时地预测提速工具的经济性。      

振动冲击钻井提速技术现状及发展趋势

经过长期的钻井提速理论研究及现场应用,业内相继研发出多种类型的振动冲击提速工具,并取得了一定效果。分别对轴向振动冲击和扭向振动冲击提速技术的类型、工艺原理及技术现状进行了分析,并对轴扭复合冲击提速技术原理及现状进行了阐述。结合目前振动冲击钻井技术现状,阐述了振动冲击钻井技术的发展趋势,即结合非常规油气资源开发技术需求,加大长水平段钻井提速技术研究工作、延长振动冲击钻井提速工具的井下使用寿命等,并结合油田发展技术需求,加大井下智能钻井提速技术的研究力度,以期降低油田开发成本。     

复合冲击破岩钻井新技术提速机理研究

为了解决PDC钻头钻遇硬地层时出现的机械钻速低、钻头粘滑振动失效快等问题,提出了PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术,并对该技术的提速机理进行了研究。根据建立的PDC钻头受单向轴向冲击及复合冲击时的扭转振动模型,对PDC钻头的运动规律进行了分析,并利用ABAQUS软件对岩石受单向轴向冲击及复合冲击时所受的剪切力进行了模拟。模拟结果表明,PDC钻头受单向轴向冲击时切削齿的切削深度会增加,但是会造成PDC钻头扭转振动;复合冲击大大提高了PDC钻头对岩石的剪切作用,降低了岩石的阻抗扭矩,从而抑制了PDC钻头受单向轴向冲击所产生的扭转振动。研究表明,PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术能够增加切削齿的切削深度并抑制扭转振动,提高硬地层的机械钻速。      

旋冲振荡钻井提速工具的研制与应用

针对PDC钻头在硬质地层出现的黏滑振动问题,为改善PDC钻头受力状态,提高硬质地层的机械钻速,研制了旋冲振荡钻井提速工具。该工具以高压钻井液为驱动介质,能同时产生轴向冲击和扭转冲击。文中对工具的结构与原理进行了阐述,分析了工具内部腔体钻井液压力分布,计算得到了工具的冲击频率、冲击功等性能参数。室内实验结果表明:旋冲振荡钻井提速工具能实现轴向和扭转相耦合的冲击载荷,工具冲击频率和压降随着排量的增大而增大。现场试验结果表明:该工具能够实现提速减振效果,应用井段平均机械钻速提高了59.46%~84.33%,PDC钻头未出现崩齿现象。