单边定向钻在大型黄土冲沟管道施工中的应用

洛阳-驻马店成品油管道工程所经过的部分地段分布有大量的大型黄土冲沟,这些黄土冲沟地形复杂,地势陡峻,以往多采用人工斜井穿越施工,但该方法存在着施工效率低、安全性差等缺点.本项工程中首次采用单边定向钻进行斜井穿越施工,取得了良好的效果.单边定向钻具有施工效率高、安全可靠、坡度控制方便准确等优点.文章介绍了单边定向钻斜井穿越的施工方法及与传统方法的比较.     

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。      

水力定向技术的研究与应用

本文从钻头结构和水力参数设计到现场施工等因素出发,探讨了水力定向方法的可行性。采用水力定向技术后,可将钻水泥塞,钻直井段、定向段、增斜段及扭方位段在一趟钻具组合中实现。如在松软的浅部地层施工,可为井队节约2~4趟起下钻,又可节约动力钻具和弯接头使用费,可减轻工人和技术人员在观场施工的劳动强度。现场试验表明,水力定向技术具有可喜的发展前途。     

水平井PDC钻头研制及应用探讨

在水平井钻井施工中常规PDC钻头使用经常遇到的难点是定向造斜段和水平段,定向造斜段PDC钻头在定向钻井施工过程中导向能力差,工具面不稳定,方位难以控制需要频繁调整工具面,无法正常钻进,大大延误了钻井时间;在水平井段钻头稳定性差,机械钻速低,寿命短,增加了起下钻时间。通过分析在水平井钻井施工中定向斜井段和水平井段使用的PDC钻头特点,介绍了水平井PDC钻头设计过程中对钻头轮廓、切削结构、水力结构、保径等特殊结构的设计方法,并且在长庆油田苏里格气田多口水平井进行了应用试验,试验结果表明钻头进尺和机械钻速较邻井钻头有很大幅度的提高,达到了预期目的,验证了水平井钻头设计方案的可行性。     

扩眼器在定向造斜段的应用可行性研究

随钻扩眼器可有效扩大下部井眼直径,对于优化井身结构、提高完井质量、提高钻进效率、降低后续作业风险具有重要意义。随钻扩眼时该工具相当于一个满眼扶正器,在直井段工作时扩眼器具有防斜作用,但在定向段随钻扩眼时该工具将改变常规造斜钻具的造斜特性,因此该工具在定向造斜段应用的可行性需要研究。以一套常用造斜钻具为例,计算了其初始造斜率以及直接扩眼工况和随钻扩眼工况的造斜率,发现使用扩眼器后对原有钻具组合的造斜特性影响很大。为达到原有造斜要求,通过单独和组合调整BHA参数(主要有螺杆钻具弯角、上稳定器外径、上稳定器距离钻头距离等)获得与原有BHA造斜特性基本相当的多种方案,这说明扩眼器可在既定的造斜要求下完成定向随钻扩眼钻进施工。     

用最短斜深钻达靶点的定向斜井

本文从数学推导入手,解释了斜井钻井实践中出现的同一口井钻达靶点的井深不相同的问题。提出在给定造斜点,井底目标点,最大井斜和最大全角变化率的定向斜井中,使钻出的斜井井深最浅,最大井斜角最小的施工方法。     

定向随钻扩孔钻压分配及优化

深井大斜度井扩孔难题一直没得到较好解决,传统的方法是采用液力扩眼工具进行钻后扩孔。然而,钻后扩孔实践表明,随着井斜增加,钻后扩孔难度增大,钻后扩孔在定向井中一般在32°以内。为此,引进了53/4 in×51/2 in×43/4 in CSDR5211S-B2定向随钻扩孔钻头。扩孔钻头钻压分配关系对工具面稳定和机械钻速具有重要影响。介绍了定向随钻扩孔钻头特性,分析了钻压分配关系,并对钻压分配进行优化。优化后的钻压应用于塔河油田TH10410CH2井定向随钻扩孔试验。应用结果表明,根据扩孔钻头偏心部分所要求钻压,计算出定向随钻扩孔钻头施工最大钻压不超过40 kN;在20～40 kN钻压工况下,定向随钻扩孔钻进过程中无憋跳现象、工具面平稳、井眼轨迹平滑、机械钻速高,说明该井优化的钻压合理。     

浅谈深斜井防粘卡技术

深斜井粘附卡钻是大港油田在过去钻定向井中经常发生的井下事故，在１９９４年临完钻阶段的粘附卡钻占７０％。从１９９５年，通过对深斜井的主要特点、粘附卡钻的机理分析，大港地区深斜井粘附卡钻的主要原因：①“易卡井段”的存在；②井眼清洗效果差；③施工措施不当。防止粘卡的办法：①设计合理的井身结构；②控制良好的井身轨迹；③优选好钻井液的流变参数；④采用防卡钻具和防卡综合技术等。１９９６年取得显著的防粘卡效果，事故损失时间由１９９４年的４．６１％下降到１９９６年的１．３６％。     

青西油田深井定向钻井技术

针对青西油田深井定向钻井过程中存在的直井段易井斜、定向造斜段钻速低、井眼轨迹控制难度大等问题,开展了复杂深井井眼轨迹控制与提速技术研究。通过分析区域地质特征、钻井难点等,主要从斜井段井眼轨迹控制与钻井提速等方面进行技术研究并制订了技术方案:在定向稳斜段采用扭力冲击器进行了提速试验,优选中低转速大功率螺杆配合抗冲击、抗研磨性强的螺旋5刀翼PDC钻头和高精度MWD无线随钻测量仪器进行井眼轨迹控制与提速。该技术在现场应用4口井,在满足井眼轨迹控制要求的情况下,斜井段平均机械钻速比采用常规技术提高了74.65%;斜井段最短定向工期达到59.00 d,平均定向工期89.79 d,比采用常规技术缩短了45.88%。研究表明,高效PDC钻头、中低速大扭矩螺杆钻具、MWD测量系统及扭力冲击器的配套技术,在青西油田深井定向钻井井眼轨迹控制与提速方面效果良好,值得在该地区推广应用。      

导向钻井与斜井段控制

复合钻井是当今钻井技术的新趋势,在定向井施工中的优势主要在于:1.运用导向钻井在定向施工中的连续性,简化定向施工程序,提高钻机实效;2.优选高效钻头,配合复合导向钻井的高转速、低钻压施工方案,提高机械钻速。牙轮钻头钻进到中下部稍硬地层后,因牙轮磨损严重钻时慢,且存在缩径现象,而PDC钻头在洛河地层机械钻速高,钻头磨损极小,无缩径,但在延8以下的地层使用时,其保径齿破坏严重,钻时降低,不能在全井段的施工,但总体效果PDC比牙轮钻头好。其主要体现在以下几点:1).PDC钻头不存在掉牙轮的隐患,施工安全2).PDC钻头适应高转速.低钻压施工方案,机械钻速较高3).PDC钻头磨损小,单只钻头可以多口井用钻进速度的提高另一方面还取决于斜井段控制的好与坏,斜井段控制好了,钻进速度也就大大提高了。     

D2-19大斜度井钻井技术

D2- 19井是江苏油田为开发湖底油田,采用常规ZJ45钻机装备施工的1口位移与垂深比约为1的定向大斜度井。最大井斜角65°,完钻井深3046m,垂深2185.49m,井底位移1795m。介绍了该井在井身剖面设计、井壁稳定控制、井身轨迹控制、钻井液性能的维护处理、安全钻井技术等方面所采取的技术措施。实践证明,所采取的工艺措施是行之有效的,其复杂时效仅为1.8%,事故时效为0。该井的钻探成功,为利用常规装备和工艺技术施工位移垂深比约为1、井底位移在2500m以内的定向大斜度井提供了一定的经验。     

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??Starting from mathematical derivation, the problem that in deviated well drilling practice the depth reaching to the target is different for a same well is explained in this paper. The operation method that makes the deviated well bore shortest and the maximum inclination anglo smallest in a directional well with a given deviating point, bottom hole target point, maximum inclination and maxinmum total angle change rate is proposed also.     

聚合醇钻井液体系的研究与应用

大斜度定向井钻井施工过程中,使用常规水基钻井液体系钻井,常常出现因井斜角大而引起的高摩阻,给钻柱旋转及起下钻操作带来困难。对聚合醇钻井液体系进行了试验研究,结果表明,钻井液流变性及滤失量变化很小,抗老化性能提高,抗温达到 12 0℃,降摩阻率达 5 0%。现场应用表明,润滑性好,钻井液中粘土的水化膨胀被抑制,具有较强的抑制防塌作用;岩心渗透率提高 2 0%,达到 87.3%,对油气层有较好的保护作用。结合在文3 3- 196井的现场应用,提出这种新型钻井液体系特别适用于大斜度定向井、复杂井和探井。     

定向钻井过程中不同测量间距导致的轨迹误差

常用的测斜计算方法拟合计算出的井眼轨迹与真实井眼轨迹之间存在着误差,该误差有可能导致井眼轨迹不符合设计要求,甚至引起井眼交碰等严重事故的发生,因而认识误差产生的原因并采取措施减小误差就显得十分重要。为此分析了定向钻井过程中不同测量间距（30 m、10 m）计算井眼轨迹曲率拟合轨迹曲线的误差情况,以及不同测量初始井深位置（N1、N1+10 m）的选择所导致的轨迹曲线的误差情况,并得出以下认识：选取适当测量间距（10 m）,可确保在一定长度测量间距内实现测斜计算结果与实钻轨迹的更精确吻合,从而减小测斜计算中井眼轨迹的误差。研究成果对定向井精确中靶、丛式井防碰具有一定的指导意义。     

减少定向井方位漂移的途径新探

方位漂移是影响定向井准确中靶的主要因素之一。根据定向井施工中“井斜角较大时，方位漂移量相对较小”的规律，提出了“通过缩短较小井斜角斜井段长来减少施工过程中的方位漂移量”的方法，并介绍了实现该方法的2种途径。     

徐闻X3井井眼轨迹控制技术

徐闻X3井是一口部署在北部湾盆地迈陈凹陷区块的多靶点定向井, 也是中石化首口超高温超深四靶点定向探井,该井二开井段长达2 667 m,为大尺寸长裸眼井眼;三开实钻裸眼段长1 540 m。该地区地温梯度高,井深5 974 m电测温度为211 ℃,高温影响MWD仪器使用性能,下部井段只能依靠多点投测,井身轨迹控制具有滞后性。为实现徐闻X3井井眼轨迹的有效控制,该井直井段采用塔式钻具组合,长达2 028 m的直井段最大井斜角仅为1.39°,定向井段采用1.5°的单弯螺杆定向,稳斜井段采用满眼、微增钻具组合钻进。该井4个靶点均顺利中靶,实钻井眼轨迹达到设计要求,完钻井深6 010 m,完钻水平位移达2 017.22 m。该井的顺利完钻为同类井的施工提供了经验。     

红9-1浅层大位移定向井钻井技术实践

红9-1井是一口浅层大位移定向井,位于大港油田北大港构造带北翼的红湖构造上,设计垂深1150m,位移1668m,委深位移比为1:1.45。剖面为三开四段制,造斜点260m,655m时造斜结束,最大井斜76.22°,稳科至1392m,然后降斜至井底2300.58m,井斜角61°,是国内陆地上第一口浅层大位移井。由于地层浅,井斜角大,斜井段长,井眼轨迹控制、套管下入及测井都有很大难度,通过优化设计与施工,仅用16d14h的钻井周期钻定设计井深并加深82.58m,现已顺利交井。文中主要介绍了施工过程及钻井技术。     

Z3井侧钻找老井眼钻井技术

Z3井是一口大斜度多目标定向井 ,该井在钻完井深 3 176m后起钻到 2 43 7m划眼时发生断钻具事故 ,在处理钻具事故时又将磨铣钻具扭断 ,造成下步施工无法继续进行 ,只有填井侧钻。介绍了Z3井侧钻找老眼的施工设计、井眼轨迹控制技术以及一些与之配套的措施。     

连续导向钻井技术在华北油田的应用

连续导向钻井技术是近年来在现场实施的一项新的钻井技术。华北油田第四钻井工程公司在12口井上实施了该技术。实施中,根据不同的地层,选择了不同的钻具组合,在连续导向钻进段选用PDC钻头,在第1口井的实施中,选用了MWD无线随钻测量仪器,运用自行研制的钻井软件,不断调整钻进参数,顺利完成了钻井作业。完成的12口井钻机月速度提高了41%,钻井周期降低了9.34d/口,建井周期降低了11.44d/口。得出了0.85°单弯螺杆造斜率可满足井斜不大于20°的定向井和复合钻进的要求的结论,该技术的应用表明,连续导向钻井技术可大力推广应用。