深井小井眼定向随钻扩孔技术研究与应用

深井小井眼斜井段钻后扩孔存在扭矩大、工具易折断、周期长、扩孔效果差等技术难题,为此,开展了定向随钻扩孔研究与试验。在分析国内外主要扩孔工具的特点和现场应用效果的基础上,优选CSDR型双心钻头作为扩孔工具,配套475K4570型可调式单弯螺杆钻具为其提供动力。根据水功率合理分配原则,优化了钻头喷嘴组合和水力参数,在THA井进行了现场试验。THA井一趟钻钻进153 m,成功实现了井斜14.13°~42.50°段内的定向随钻扩孔,作业段井眼轨迹平滑,平均全角变化率5.554°/30m,平均井径173.99 mm,作业周期较设计周期缩短50%。现场试验表明,双心钻头配合螺杆动力钻具可以实现深井小井眼大斜度段的定向随钻扩孔作业,扩孔效果好,作业周期短,是进行斜井段扩孔作业的有效技术手段。      

定向随钻扩孔技术在塔河油田TH10233CH井的应用

受地层及地质避水要求等限制,塔河油田部分φ177.8 mm套管开窗侧钻水平井采用膨胀管复杂地层封堵钻井技术,该技术实施的关键是对复杂泥岩进行扩孔作业。对已实施的5口膨胀管井的扩孔作业进行分析,通过优选开窗侧钻井井斜角、随钻扩孔钻头和中、高速大扭矩螺杆,优化定向随钻扩孔钻井参数及深井小井眼定向随钻测量技术,TH10233CH井在5 542.66~5 884.00 m井段进行了定向随钻扩孔。扩孔段长341.34 m,最大井斜62°,井径满足膨胀管下入和膨胀大于165 mm的要求,保证了膨胀管复杂地层封堵技术在TH10233CH井的成功应用,为塔河油田同类井实施该技术提供了经验。     

国内首次成功实施深井小井眼定向随钻扩孔作业

<正>中国石化石油工程技术研究院在塔河油田TH10410CH2井应用双心钻头成功进行了深井小井眼定向随钻扩孔作业,解决了大斜度、高曲率条件下的定向随钻扩孔技术难题,满足复杂泥岩段的机械封隔需求。     

液压控制式双向随钻扩孔工具研制

随钻扩孔工具不仅能显著提高小井眼固井质量,而且解决了深井超深井钻井过程中的缩径难题,从而避免了发生井下事故。在分析研究国内外随钻扩孔工具特点的基础上,研制了一种高效随钻扩孔工具,具有随钻同心扩孔、水力可控、强制收翼、双向扩孔的特点。以井深1 000 m为例,进行了刀翼收放的水力学校核。同时,运用有限元对其本体进行了不同转矩工况下的强度校核,当转矩高达40 kN·m时,最大等效应力仅为10.6 MPa,满足设计要求。该工具的研制对国内随钻扩孔的研究具有重要意义。     

RWD—152型随钻扩孔工具的研制与应用

针对目前侧钻井固井质量差的问题,在研究分析国内外随钻扩孔工具现状的基础上,研制了RWD—152型随钻扩孔工具。该工具主要由主体、上腔体、弹簧、下腔体、切削钻头和腔体固定螺钉组成。辽河油田5井次的随钻扩孔现场试验表明,这种工具可实现钻井和扩孔同时进行,缩短了钻井周期,有效地提高了侧钻井的质量和固井质量,降低了施工成本,延长油井的服役寿命,成功解决了制约侧钻井技术发展的难题。     

深井侧钻井复杂泥岩封隔技术研究与应用

针对塔河油田奥陶系侧钻井桑塔木和巴楚组泥岩坍塌问题,提出了扩孔后下入139.7mm膨胀套管封隔复杂泥岩地层,然后持续钻进两开次的技术方案。优选了5in×5in×4in CSDR5211S-B2双心扩孔钻头和475K4570型螺杆进行定向随钻扩孔,并对膨胀套管、小井眼钻井等关键技术进行配套。该技术在塔河油田成功应用3口井,应用结果表明,采用定向随钻扩孔工艺平均井眼扩大率为0.50%~14.77%,解决了塔河油田侧钻井存在的扩孔技术难题;此外,膨胀套管作业长达428 m,施工深达5 508 m,固井优良率达84.9%。深井侧钻井复杂泥岩封隔技术为钻井过程中封隔复杂地层提供了新的技术手段。     

恒钻压钻井工具设计与试验研究

随着油田开发的不断深入，井身轨迹越来越复杂，定向托压问题日益严重，托压频繁释放导致钻头钻压剧烈波动，造成定向工具面不稳，定向钻进困难，降低了钻进速度，严重影响了钻井施工效率。为解决上述问题，文章设计了一种恒钻压钻井工具，该工具有“液力加压+液压阻尼+弹性储能”多重作用机构，保证在作用范围内，其上方钻具处于“悬浮状态”,托压释放时产生的瞬时冲击力不会传递到钻头上，减小钻头钻压波动，进而保证工具面稳定，持续定向钻进。X1井现场应用中，工具入井140 h,纯钻进96.5 h,工具、钻头等无明显损伤，托压至100 kN以上，井下钻压记录仪器(IDD)显示当地面钻压波动较大时，而近钻头钻压波动较小，工具面能够保持稳定，有效提高了钻井施工效率，展示了良好的使用性能及应用前景。     

塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术

随钻扩孔技术是钻井工程重要的技术手段之一,在井身结构设计、复杂地层处理、提高套管环空间隙等方面具有广泛的使用价值.分析了随钻扩孔工具与常规水力扩孔器和双心钻头相比的技术优势,介绍了随钻扩孔工具具有的特点,针对于塔河油田石炭系盐膏层地层特点并结合随钻扩孔工具及技术在沙113井的具体应用情况,分析了RWD随钻扩孔工具在盐膏层扩孔钻进中的技术特点及应用效果.     

机械式随钻小井眼扩孔工具研制与应用

为降低侧钻小井眼钻井作业风险,提高固井质量,针对118mm井眼研制了一种机械式随钻扩孔工具。对比计算了传动轴结构强度,分析了切削齿布齿参数对工具破岩效率的影响,并进行了现场试验。该扩孔工具尺寸合理,结构可靠,与常规钻井工具及工艺匹配。现场使用结果证明,扩孔工具可满足套管内侧钻井随钻扩孔工艺技术要求。     

可实施随钻管下扩孔的近钻头扩孔器

为了满足开采难度较大油气田开发的技术要求 ,大位移延伸井、深水油气井和高压油气井日趋增多 ,这类油气井在钻井作业中存在着许多问题 ,需要采取安全且高效的管下扩孔措施来解决。美国SecurityDBS公司研制推出的新型近钻头扩孔器 (NBR)可随钻扩孔 ,减少起下钻次数和更换井底组合钻具的频率 ,可以取代常规管下扩眼工具 ,是目前仅有的一种可与导向钻井系统配套使用的钻大尺寸井眼的工具。介绍了这种近钻头扩孔器的作业原理、结构特点、应用范围及现场应用情况     

大井径液压式扩眼器的研制与应用

中国石油化工股份有限公司承建的土耳其TuzGlü天然气地下盐丘储气库,需要将井眼由215.9mm扩至444.5mm,此类扩眼作业在国内外均属首次。在分析扩眼施工技术难点的基础上,利用先进的有限元和三维ProE软件对扩眼器进行了力学分析和优化设计,最终研制出了YK304-444.5液压式扩眼器。其结构组成和工作原理为:由本体、活塞总成、上下限位机构和切削刀翼等组成;依靠钻井液流经活塞上的喷嘴产生一定的压降,推动活塞下行张开3个扩眼刀翼,并由活塞上的支撑装置锁紧。采用新研制的扩眼器顺利地完成了UGS-6等井的扩眼施工作业,未出现工具损坏问题,扩眼后的井眼直径达到设计要求。同时还在实践中不断地完善了盐岩层的大井径扩眼作业技术,并优选出如下作业技术参数:1钻压应控制在30kN以内,以减小扩眼过程中的扭矩;2排量介于45~55L/s,转速介于60~70r/min;3在进行盐层扩眼时要求使用饱和盐水钻井液。     

随钻扩眼钻具组合与钻井参数优化研究

鉴于国内现有随钻扩眼系统钻具组合与钻井参数优化研究缺乏,同时考虑领眼钻头及扩眼器几何结构、地层岩石强度及钻井参数等3种影响因素的计算模型少有报道,以及扩眼系统扭矩分配比计算方法缺失等现状,通过建立模型分析了领眼钻头钻压和扭矩分配比随钻具组合、钻柱转速及地层强度的变化规律,进行了钻前不同扩眼钻具组合对比与优选以及随转扩眼...     

钻具组合对扩眼器振动的影响

已有研究表明扩眼器的横向振动是引起扩眼钻具失效的主要原因,而合理的扩眼器与领眼钻头的钻压分配与井下钻具组合则可以改善扩眼器的横向振动。以前在计算钻头与扩眼器的钻压比时常采用几何面积法,但这种方法影响因素单一。在PDC单齿受力模型的基础上,通过求出每个齿的受力,进而求出领眼钻头和扩眼器所受的钻压,再求得钻压比; 通过有限元仿真,分析了钻具组合对扩眼器振动的影响。结果表明:领扩眼钻具间的距离对扩眼器的振动有一定的影响,适当的距离可以有效降低扩眼器钻进时振动强度; 在本文工况下,领扩眼钻具间钻铤数量为2根时振动最小; 稳定器数量的增加可以减缓扩眼器的振动强度。研究结果可为随钻扩眼作业的提速提效给予技术支持。     

随钻扩眼钻压分配的双因素计算方法

随钻扩眼过程中扩眼器与领眼钻头的钻压分配关系对扩眼钻进工作状态具有重要影响。传统计算方法仅考虑扩眼器与领眼钻头的几何结构因素,精度不高,难以合理指导工具设计。为此,在充分考虑岩石特性、钻具切削结构双参数的基础上,提出一种计算随钻扩眼钻压分配关系的双因素法,以分析各因素对钻压分配的影响规律。理论计算表明,扩眼钻压比与扩眼器钻遇岩层强度成正比,与扩眼刀翼锐度成反比。这一结果与文献的试验结果基本一致,可用于指导随钻扩眼装置的设计和应用。     

固定同心式随钻扩孔器防斜打快技术初探

针对传统防斜打快技术限制机械钻速和防斜效果差的缺点，以及先进的自动垂直钻井系统成本高又无法大面积推广的现状，提出了采用固定同心式扩孔器进行边钻边扩来达到防斜打快的效果。其打快原理是：在钻进时，固定同心式扩孔器和领眼钻头形成的阶梯形井底改变了井底岩石的应力状态，使其容易破碎，从而提高机械钻速；领眼钻头可获得足够的机械和水力能量，能提高机械破岩能力及改善清洗井底的效果，从而有利于提高机械钻速。其防斜原理是：扩孔器受到的平衡地层的力克服了钻头偏斜力，使钻头中心线与井底保持垂直；扩孔器与领眼钻头之间的距离很短，使扩孔器下部钻柱弯曲变形十分有限，从而有效限制了钻头偏斜。现场应用表明，采用固定同心式扩孔器随钻扩孔能实现防斜打快的目的，并为防斜打快技术的研究提供了一套全新的思路。     

乐东221气田A14H井表层定向及扩眼钻井技术

为解决南海莺歌海盆地乐东 22-1 气田表层松软地层定向造斜扩眼钻进困难、邻井相碰及易产生新井眼等钻井工程技术难题,提出了一种先钻小尺寸领眼,再用新型三级固定翼扩眼器定向扩眼,然后下入套管的海洋表层钻井技术.结合随钻测量仪和电子陀螺测斜仪钻进乐东 22-1 气田A14H井表层时,先用φ250.8 mm钻具定向造斜、钻小领眼,再用φ254.1 mm×φ349.3 mm×φ444.5 mm新型扩眼器将领眼定向扩眼至φ444.5 mm,下入φ339.7 mm表层套管并固井.现场应用表明,该技术解决了丛式井表层防碰难题,保障了疏松地层的造斜钻进效果,防止了钻井中扩眼钻具对领眼井造斜效果的不利影响,对后续类似井的钻井具有一定的借鉴价值.      

射孔对煤层扩孔段地应力分布影响的分析

在煤层扩孔时由于扩径比过大,扩径钻井时钻具工作扭矩相应也会很大,扩孔钻井工艺实现困难。为此提出了在扩孔前期利用射孔工具在煤岩中先进行射孔的方法,改变目的层煤岩应力,降低煤岩剪切强度,最终达到减小钻头切削接触力,降低钻头工作扭矩,提高钻井效率的目的。建立了煤层扩孔段有限元模型,给出了无射孔时煤层扩孔段井眼的应力分布,同时就煤层扩孔段布孔方案对井眼地应力分布的影响进行了研究。通过不同射孔方案对地应力的影响来确定最终优化的布孔方案。     

Experimental research on characteristics of hole reaming and side cutting of one-cone bits

The hole reaming and side cutting characteristics of offset one-cone bit and conventional one- cone bit were investigated on simulated drilling experimental equipment. The borehole diameter was a little larger than the bit diameter due to side force. However, the reaming effect was not very apparent, whether drilling with an offset or conventional one-cone bit. The side cutting displacement increased gradually with increasing depth of drilling and side force. The side cutting displacement of offset onecone bits was larger than that of conventional ones under the same conditions of weight-on-bit （WOB）, rotary speed, side force and borehole depth.     

小井眼侧钻定向井磨铣打捞技术及应用

为完善小井眼侧钻定向井等特殊结构井大修作业技术,提高作业效率和打捞成功率,研究了小井眼侧钻定向井磨铣打捞技术。分析小井眼侧钻井磨铣打捞难点,研究管柱的受力,改进了管柱组合结构、磨铣打捞工具。确定磨铣作业的合理参数为钻压30～35kN、排量400L/min、转速90～120r/min。现场应用表明:平均磨铣速度为0.42m/h,打捞成功率达到93.9%。