地层岩性的随钻评估方法研究及应用

地层岩性的随钻评估对钻井工程技术人员和地质人员十分重要。本文根据钻头破岩机理和能量守衡原理,建立了地层岩性随钻评估模型。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。针对ＰＤＣ钻头的切削机理,从ＰＤＣ钻头切削刃受力平稳有度出发,建立了ＰＤＣ钻头钻井时地层岩性随钻评估模型。     

采用dcp指数监测PDC钻头钻井

本文通过对ＰＤＣ钻头钻井模式分析和大量实际钻井资料验证，论证了ＰＤＣ钻头钻进段地层压力可用修正了的ＰＤＣ钻头钻压指数ｄｃｐ指数监测，根据华北油田实测数据提出了ｄｃｐ，指数与地层压力之间的经验转换模式，并用声波时差方法监测结果对此压力转换模式进行了对比，证明了此压力转换模式的可行性。     

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。     

PDC钻头在玛湖地区的应用

本文介绍了ＰＤＣ钻头在玛湖地区二口井试验的主要技术参数，技术要点和试验结果，证实了ＰＤＣ钻头的岩石可钻性室内测室研究，ＰＤＣ钻头破岩机理及钻速模式是可行的，科学的，达到了提高机械钻进，缩短玛湖地区钻井周期的目的，并为提高新疆油田深井井钻井速度提供了科学的依据?     

PDC钻头动力学

在坚硬地层中ＰＤＣ钻头较差的性能是由于井下振动造成的。但只要按正确的操作条件并在振动的控制方面采用一些新技术就能成功地延长ＰＤＣ钻头在坚硬地层中的使用寿命。ＰＤＣ钻头模型是全动态的三维模型并被用于模拟常规的转盘钻井。对于不同ＰＤＣ钻头灵敏性分析设计也都显示出了由钻头所导致的扭转、轴向和侧向的振动。此外这些分析也表明常规ＰＤＣ钻头有回转的趋势，从而导致钻井速度的降低和钻头寿命的缩短。而反螺旋ＰＤＣ钻     

PDC钻头在SH1025井的现场应用

本文着重介绍了ＳＨ１０２５井ＰＤＣ钻头设计方案及ＰＤＣ钻头实际钻透情况，并对实际钻进中出现的各种情况作出了定量分析解释。ＳＨ１０２５井ＰＤＣ钻头的应用，可为石西油田将来普及推广使用ＰＤＣ钻头摸索一条可行之路，最终达到石西油田的钻井速度，降低钻井成本，提高经济效益的目的。     

一种防卡钻头的研究和应用

钻井过程中发生的卡钻事故,卡点多数在钻具串中直径较大、环空间隙较小的位置,特别是在复杂地层的钻井中,钻头位置是存在卡钻风险最大的一个地方。常规的三牙轮钻头在易坍塌地层中使用时卡钻严重。对常规三牙轮钻头进行了分析改进,通过改变喷嘴位置、增大钻头的过流面积、增加钻头的破岩能力3个方面,实现了防卡的功能。柯21-3井的初期应用以及改进后在柯30P井的应用效果表明,改进后的牙轮钻头在易坍塌地层和煤层中防卡效果较好。     

扭力冲击器在玉门油田鸭西１０２井的应用

鸭西１０２井位于玉门油田青西凹陷鸭西鼻状构造柳１２区块高部位鸭５０６断块上,该区块地层较硬,特别是进入白垩系下沟组后,地层对钻头的研磨性极强,导致钻头机械钻速极低,严重地影响了钻井速度。为了提 高深井、硬地层等钻探难度大地层的钻探效率,减少井下复杂事故的产生,在本井下沟组地层使用了加拿大联合金刚石公司和阿特拉公司合作研发的一种新型工具－扭力冲击器［１］,主要是改变ＰＤＣ钻头的运动状态,用于ＰＤＣ钻头的辅助破岩,从而实现了提高ＰＤＣ钻头的破岩效率。鸭西１０２井应用扭力冲击器＋ＰＤＣ钻头钻井技术,与本井 和邻井数据分析对比表明,该工具大幅度提高了该井下沟组的机械钻速,创造出了玉门油田该区块下沟组机械钻速３．９７ｍ／ｈ的最高记录。     

PDC钻头在牙哈地区使用效果分析

本文主要阐述了牙哈地区适合ＰＤＣ钻头所钻地层及ＰＤＣ钻头使用效果分析、ＰＤＣ钻头钻进的使用工艺措施、钻井参数等内容，通过完钻井资料分析，ＰＤＣ钻头在牙哈地区的应用是可行的，能达到提高钻进速度、缩短钻井周期、节约钻井成本的目的，为塔里木地区深井钻井速度的提高提供了科学依据。     

PDC钻头切削齿的改进及破岩试验研究

为扩大ＰＤＣ钻头使用范围，设计出涂焊薄层碳化钨的ＰＤＣ切削齿。通过对比试验，给出了ＰＤＣ钻头钻速随进尺的变化曲线。结果表明，在硬地层中改进后的ＰＤＣ钻头在钻速、切削齿强度和使用寿命等方面具有明显优势，其平均寿命可提高２０％。     

川东北海相地层PDC钻头优化设计及应用

针对川东北地区海相地层钻井速度慢、周期长等问题,采用室内试验、统计分析与理论研究相结合的方法,对海相地层抗钻特性进行分析,对高效破岩工具进行了优化设计,优选出适合海相地层PDC钻头的切削齿尺寸和后倾角。从剖面形状设计、布齿设计、力平衡设计和水力设计等方面对PDC钻头进行优化设计,研制出适合川东北海相地层高效钻进的个性化PDC钻头。现场应用结果表明,研制的P613MRR型PDC钻头能够大幅度提高机械钻速和钻头进尺,降低钻井成本,为海相地层的高效开发提供有力保障。     

扭力冲击器在川东北地区陆相地层的应用分析

扭力冲击器作为一种高效钻井提速工具,现场应用情况表明其具有性能稳定,钻井效率高,纯钻时间长等优点。在川东北地区陆相地层应用,解决了非均质性地层PDC钻头寿命短、机械钻速低、易粘卡的问题,保证井眼轨迹的同时大幅提高了机械钻速。     

削减PDC钻头泥包提高机械钻速的技术途径

采用PDC钻头与水基钻井液配合方式钻进泥页岩地层时,如何防止钻头泥包成为提高钻速的一大技术难点。为此,首先介绍了国外水基钻井液和水基钻井液添加ROP增速剂的钻头提速室内模拟实验取得的成果;然后用典型实例分别评述了PDC钻头优化（结构、氮化处理）以及在泥岩段地层中应用水基钻井液添加ROP增速剂的提速效果。考虑到钻井液的费用和环保问题,认为加入ROP增速剂的水基钻井液配合抛光PDC钻头将是软泥岩地层提速的有效技术途径,其应用一定会有更广阔的前景。     

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展

PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量文献,从钻井液类型及性能、钻头结构、钻头水力学参数和PDC钻头其他处理等4项技术方面,总结论述了预防和减少PDC钻头泥包的新成果、新方法和新动态。进而认识到:①从微观层面研究泥页岩岩屑与钻头表面的黏附机理是研究泥包机理的未来方向;②通过向水基钻井液中添加化学添加剂以使其具有油基钻井液的性能的方法具有可取性;③预测泥包的钻头结构参数和水力学参数的确定需要大量的实验研究;④建立井底流场特点与钻头泥包的量化关系是今后数值模拟的研究方向。     

周向冲击扭矩作用下PDC钻头的黏滑振动分析

黏滑振动是PDC钻头钻井过程中一种常见的现象,它会引起钻头过早失效、钻进效率低等问题,使钻井成本升高。在钻头上部安装一套扭力冲击器,可在钻进过程中给钻头提供一个周期性的高频周向冲击载荷,减少扭矩的积蓄时间,减轻PDC钻进过程黏滑振动。通过对周向扭力冲击器作用下的PDC钻头在钻井过程中的工况分析,结合钻头钻进力学分析和岩石破碎学,建立了PDC钻头在周向往复循环冲击载荷作用下的破岩力学模型。对其数值仿真后结果表明,在一定的冲击扭矩作用下,钻进岩石内聚力为40 MPa的岩层时,卡钻时间减少了51%。这说明对钻头施加周向冲击后可以减轻黏滑振动。研究结果可为周向扭力冲击器在PDC钻头钻井作业过程中的使用提供理论支撑。     

长庆气田水平井PDC钻头防泥包技术

为实现长庆气田水平井钻井提速的目的,在斜井段中试验了PDC钻头,但均不同程度地发生了钻头泥包的问题。经过广泛的调研分析,找到了导致PDC钻头泥包的主要因素--钻井液问题,另外还有地层、钻井参数、PDC钻头流场设计等影响因素。为此,从强化钻井液抑制性出发,研制出了双钾盐聚合物钻井液体系并在现场应用获得成功,较好地解决了PDC钻头泥包问题。其中GP12 6井实现了斜导眼水平井单只PDC钻头穿越5套地层,平均机械钻速达11.25 m/h,起下钻、电测和下套管等作业均安全顺利完成。     

牙轮—PDC混合钻头的破岩特性及温度场变化

较之于常规的PDC钻头或牙轮钻头,牙轮—PDC混合钻头有着更好的破岩效果,其破岩过程产生的热量对其使用寿命和钻井效率都有着重要的影响,但目前对其破岩过程中温度场和破岩特性的研究还不够深入。为了给混合钻头的优化和推广提供理论支撑,基于有限元法、弹塑性力学等建立钻头破岩仿真模型,据此研究了破岩过程中的混合钻头温度场变化规律和破岩特性。研究结果表明:(1)牙轮主导型混合钻头破碎岩石时牙轮切削结构先冲击岩石,形成破碎坑,PDC切削齿再进行剪切,而PDC主导型混合钻头由PDC切削齿对岩石进行刮切形成沟槽,牙轮切削齿再对岩石进行破碎;(2)混合钻头在破岩初始阶段温度上升较快,一段时间后趋于平稳且钻压越大温度越高;(3)较之于PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头破岩过程中温度更低,混合钻头破岩量大于单个PDC钻头和单个牙轮钻头破岩总量之和;(4)混合钻头在硬地层中的破岩温度高于在软地层中的破岩温度,而钻速则相反;(5)钻头破岩温度和破岩特性与其自身结构有关。结论认为,该研究成果有助于混合钻头的优化设计和推广应用。     

“适度抑制”及“储层保护”钻井液的研制及应用

BZ29-4油田明化镇组上部地层泥岩体积分数较高,下部储层主要为中—细粒岩屑长石砂岩,物性较好。在上部地层使用PEC钻井液体系钻进时,出现起下钻不畅、憋泵、憋扭矩、钻井液黏度和切力增大等复杂情况,加入氯化钾后起泥球程度下降,但起下钻不畅程度加剧,且倒划眼更加困难。为解决该技术难题并有效保护物性较好的明下段储层,文中提出＂适度抑制、加强封堵＂的防塌方法,选用兼具井壁稳定和储层保护作用的胺基硅醇（HAS）为主要处理剂,构建了高性HAS钻井液。该钻井液抑制性适中,既能抑制泥岩水化,防止钻头泥包、憋泵、钻井液黏切增大,又能杜绝过度＂硬化＂井壁,避免起下钻遇阻和倒划眼困难,而且润滑性好、抗污染能力强、储层保护效果优良。现场应用表明,＂适度抑制、加强封堵＂的防塌方法可行,无钻头泥包现象,起下钻顺畅,井眼规则,显著提高了钻井效率。     

马朗凹陷玄武岩层特性与钻头选型

马朗凹陷二叠系以下的火成岩以玄武岩为主,地层耐研磨性强、可钻性差,钻井过程中钻速低。对取自现场的岩心进行可钻性试验,建立了岩石可钻性模型,计算了牙轮钻头与PDC钻头可钻性级值,并结合钻头的结构特点进行了钻头优选。结果表明,对于该地区二叠系以下低钻速的玄武岩地层,选用推荐的钻头与其他钻头相比,机械钻速提高了50%以上,缩短了钻井周期,达到了优质快速钻井的目的,对玄武岩地层钻头选型具有重要的指导意义。     

安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL

针对渤海地区钻进过程中遇阻遇卡,起下钻困难,密度难以控制,机械钻速低等问题,采用了安全环保的新型水基钻井液ULTRADRILL,ULTRADRILL新型钻井液的合成聚合物不含铬及其它对环境有害的物质.该钻井液主要由两种基本的页岩抑制剂和钻速增效剂组成.该钻井液能提供优异的页岩抑制性、润滑性和井眼稳定性;滤失量小、滤饼薄,可防止钻头泥包;携砂能力强,流变性易于控制;具有较广的密度和盐的选择性.现场应用表明,ULTRADRILL钻井液性能稳定,具有独特的流变性能,滤失量小、泥饼坚韧、致密而光滑;钻井过程中悬浮携砂能力强,钻速快,井壁稳定.该钻井液容易降解,且无生物毒性,满足了海洋环保的要求.