新型长冲程液力加压推进器设计

为解决液力推进器存在冲程太短及心轴在起下钻时处于伸出状态容易被磨损的问题,设计了一种新型长冲程可缩入式液力加压推进器。在充分考虑井下复杂工况下,进行了托台和导向槽的防失效、心轴防掉及心轴下接头与密封接头的防撞设计。运用Pro/E绘图软件完成三维运动仿真,并对设备相关参数进行了校核。该工具在解决托压问题上具有良好效果,能明显提高机械钻速。     

水力振荡器与液力推力器集成应用研究

为了解决复杂结构井滑动钻进托压问题,提出了水力振荡器与液力推力器集成应用缓解托压的方法,从原理上进行了技术可行性分析。该集成技术可以起到3方面的作用:降低滑动钻进钻柱与井壁间的摩阻,缓解滑动钻进托压,提高滑动钻进行程钻速;当摩阻增加到一定值时,出现小幅度的托压释放时,保证工具面稳定;滑动钻进时,为钻头提供足够钻压,提高滑动钻进机械钻速。在G962-24井进行的现场试验中,滑动钻压维持在40~50 k N之间,托压现象明显缓解;滑动行程机械钻速由1.48 m/h提高到5.14 m/h,机械钻速平均提高到3.10 m/h。该项集成技术的成功应用,为同类型的井缓解滑动钻进托压现象提供了理论依据和技术支持。     

水力振荡器在川渝地区水平井的应用

川渝地区地质结构复杂,在水平井施工过程中出现严重的托压、粘卡现象,尤其在滑动钻进过程中,无法保证给钻头施加真实、有效的钻压。水力振荡器可以使常规的钻具组合克服定向钻进过程中遇到的常见问题。为此,介绍了水力振荡器的结构及工作原理,并在在长宁H2-1井、高石12井施工过程中应用了水力振荡器。应用效果分析表明,水力振荡器在水平井中把单纯的机械式加压改为机械与液力相结合的加压方式,为钻头提供了有效、真实的钻压,改善井下钻压传递效果,明显降低摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期。     

水力加压器在垦平1井的成功应用

水力加压装置是利用循环泵泵压为动力把液体压能转化为钻压的一项新的钻井工具。它把钻铤的刚性加压改为液力柔性加压,克服了刚性加压存在的送钻不均、跳钻、假钻压等弊端,能够提供足够的、稳定的、可控的钻压。同时水力加压装置能改变钻具受力状态,提高钻具的稳定性和导向性,有利于防斜打直和机械钻速的提高,从而达到高速度、高质量、低成本钻井的目的。垦平1井是一口胜利油田重点预探水平井,岩性变化频繁,软硬互层,研磨性强,可钻性差,地层稳定性差,钻进中蹩跳钻现象严重,通过水力加压器的使用克服了以上困难,而且使用前后效果明显。     

水力加压器研制及应用

在大位移井、小井眼井和水平井中靠钻铤重量向钻头施加钻压非常困难,为解决这一难题,研制出一种利用钻井液来提供钻压的水力加压器,该水力加压器有2种类型,一种是单行程水力加压器,这种加压器只能依靠改变钻井液排量来改变钻压;另一种是双行程水力加压器,这种加压器入井后可通过控制活塞行程来控制钻压。介绍了水力加压器的原理、结构及在硬地层、夹层、深井小井眼和开窗侧钻井中的应用效果。结果表明,使用水力加压器可提供平稳的钻压,减轻钻具的轴向振动,减少钻具的疲劳失效,延长钻头的使用寿命,提高机械钻速。     

水力振荡器在复杂结构井中的应用

大港油田六间房区块复杂结构井弯曲井段滑动钻进过程中托压现象严重,钻压传递效率低,导致滑动钻进机械钻速低。为此,介绍了美国国民油井公司生产的水力振荡器的结构和工作原理,以及其首次在大港油田六间房区块某口井的应用情况。应用结果表明,采用该水力振荡器后滑动钻进机械钻速提高了167.0%,平均机械钻速提高了211.2%,百米定向次数下降了49.51%,滑动钻进进尺比例下降了65.52%。针对此次应用中存在的问题,指出使用该水力振荡器除了要充分考虑自身振动的有效传播距离之外,还应考虑地面钻井设备的工作能力和井眼轨迹的复杂程度,这样才能最大限度地发挥其潜力。     

水力振荡器在苏36-8-18H井的应用

在苏里格区块大规模开发天然气水平井施工过程中出现严重的托压、粘卡现象,尤其在滑动钻进过程中,无法保证给钻头施加真实、有效的钻压。为此,介绍了Andergauge公司生产的水力振荡器的结构及工作原理,以及其在苏36-8-18H井的应用情况。应用效果分析表明,水力振荡器在水平井中应用,把单纯的机械式加压改为机械与液力相结合的加压方式,为钻头提供了有效、真实的钻压,提高了机械钻速,缩短了钻井周期。     

BH-HVT 水力振荡器在三维绕障井ZH30-38 井的应用

大位移、大井斜井段钻井施工中,因钻具与井壁间摩阻大,导致钻压无法平滑地传递,经常出现托压现象,需频繁提放钻具,调整工具面,严重影响施工效率。为缓解钻具托压,在ZH30-38井三开稳斜扭方位井段应用BH-HVT水力振荡器,通过工具产生的轴向振动,使滑动钻进摩阻由静摩擦转变为动摩擦,降低了钻井摩阻、改善了钻压传递效率,提高了机械钻速。与邻井同层位未使用该工具时相比较,滑动机械钻速提高26.1%～40.4%,行程钻速提高133.1%～187.5%。水力振荡器在该井的成功应用,为大位移、大井斜井及水平井的钻井提速提供了有益的借鉴。     

水力振荡器最优安放位置研究与应用

复杂结构井滑动钻进过程中,托压现象严重,钻头无法获得有效的钻压,导致滑动钻进机械钻速低。水力振荡器通过轴向振动带动钻具产生轴向蠕动,从而使滑动钻进的静摩擦转变为动摩擦,可以大幅降低摩阻,从根本上解决托压问题。对井眼轨迹进行了力学简化,通过钻柱瞬态动力学分析,建立了工具有效传播距离的数学模型和计算方法。针对张海31-26井的现场试验提出了相对于钻头的最佳安放距离,并对试验中机械钻速、百米定向次数和滑动钻进进尺比例等参数进行了统计分析,验证了模型的有效性。研究内容为该工具的有效应用提供了理论指导。     

水力振荡器在塔中地区水平井中的应用

塔里木盆地塔中地区奥陶系缝洞型碳酸盐岩储层非均质性强、连续性差,为同时钻遇多个缝洞单元,钻井方式以超深水平井为主,水平段长度通常介于800~1 400 m。水平段长度主要由钻井过程中的井下摩阻决定,随着水平段的延伸,越来越大的井下摩阻会带来机械钻速减慢,起下钻困难等问题。当水平段超过800 m后,滑动钻进时托压现象非常严重,导致滑动机械钻速很低,同时也增加了卡钻的风险。针对这一问题,采用水力振荡器,并运用三维管柱力学分析确定水力振荡器最佳安放位置。现场应用结果表明:(1)通过水力振荡器自身产生的轴向震动减小井下摩阻,有效解决了钻进过程中托压、黏卡等问题;(2)使用水力振荡器的井平均机械钻速比未使用水力振荡器邻井的机械钻速提高了67%,缩短了钻井周期,降低了钻井风险,节约了钻井成本。在塔中地区实际应用的效果表明:水力振荡器在长水平井段钻井中具有较高的推广价值。