扩张式随钻扩眼工具技术现状与发展建议

在指出扩张式随钻扩眼工具与其他扩眼工具比较具有的技术优势之后,介绍了国外几种典型的扩张式随钻扩眼工具的结构原理、性能特点和应用情况,包括Smith公司的Rhino一体化扩眼器、Halliburton公司的XR型扩眼器、NOV公司的Anderreamer扩眼器以及Tesco公司的Un-derreamer扩眼器等,随后简要分析了国内随钻扩眼工具的技术现状,最后对国内开展扩张式随钻扩眼工具研制提出了建议。     

随钻扩眼技术研究进展

随钻扩眼工具作为扩眼工具的一种,具有常规固定翼式扩眼工具无法比拟的优势。在介绍随钻扩眼技术在深井、超深井、小间隙井、盐膏层钻井和侧钻井中的应用情况后,就国外随钻扩眼工具的研究进展和应用进行了分析,包括斯伦贝谢公司的Rhino系列扩眼工具、哈里伯顿公司的XR~(TM)和UR~(TM)扩眼工具、贝克休斯公司的GaugePro扩眼工具、威德福公司的RipTide扩眼工具及国民油井公司的Anderreamer扩眼工具。指出了国内外随钻扩眼工具的研究重点和今后的发展趋势。最后建议我国应加强随钻扩眼技术和工具的研究力度,完善随钻扩眼技术和工具,这对提高我国的钻井技术有着重要的现实意义。     

国外扩张式随钻扩眼工具应用现状及发展趋势

随钻扩眼技术在处理复杂地层、提高钻井速度、提高套管环空间隙等方面具有应用价值。分析了国外几大油田服务公司的扩张式随钻扩眼工具的结构,介绍了其在现场的应用情况,总结了国外扩张式随钻扩眼工具的技术特点,并初步探讨了随钻扩眼工具的发展趋势。     

随钻扩眼工具及技术研究

基于随钻扩眼技术优势的分析，研究了机械式、液压式和偏心式随钻扩眼工具执行机构和扩眼总成的机构原理，并介绍了国内所开展的相关研究。文章提出应加强现有工具的适应性和匹配性研究，发掘各类工具的优势。优化执行机构、扩眼总成和水力机构、重视底部钻具组合力学特性的分析是今后发展和完善随钻扩眼工具及技术的几个重要内容。实践表明，随钻扩眼技术在处理井下复杂情况、降低钻井综合成本、提高钻井速度、提高建井质量和安全性等方面具有显著的优势，随钻扩眼工具也正逐渐成为一种重要的石油钻井配套工具。     

无线指令电控式扩眼器在山西某井应用

无线指令电控式扩眼器通过钻井液脉冲信号与钻杆钻速信号传达指令,控制扩眼器刀翼的伸缩,作业者可在任何时候打开或关闭扩眼工具,解决了传统扩眼器必须投球或下电缆的缺陷。本文自主设计的无线指令电容式扩眼器在山西某井进行扩眼试验,扩眼井段1开,扩眼尺寸8-1/2寸至9-1/2寸,此次为无线指令式电控式扩眼器首次应用,具有良好的应用效果和推广价值。     

?139.7mm套管开窗侧钻技术现状及其展望

油层套管开窗侧钻是老油田盘活报废井、提高采收率的重要手段。为加快开窗施工速度、保证固井质量,国内研究侧重于开窗工具的改进及小间隙井固井工艺的完善。开窗工具以研究铰式复合铣锥、卡瓦液压锚定式斜向器为主,采用扩径增大环空间隙和优化水泥浆性能来提高封固质量。推广一体化开窗工具,实现一趟钻完成封堵、定向、开窗、修窗和近距离钻进;完善小井眼钻井配套技术提高井眼轨迹控制水平;开发适合于微间隙的新型水泥浆体系如纤维水泥浆、韧性水泥浆体系,以此来提高小间隙井封固质量。针对?139.7 mm套管开窗侧钻技术现状,提出了解决小井眼固井质量的途径,指出了套管开窗技术发展方向,并给出了建议。     

双扩眼器井底小井眼消除技术

双扩眼器井底小井眼消除技术是一种高效的随钻扩眼技术,钻进过程中不仅可使用MWD/LWD仪器高质量地测量底部井眼的井斜参数以及电阻率、伽马、密度等地质参数,而且钻进结束后可直接下入较大尺寸的尾管,无需额外的扩眼施工,从而缩短施工时间,节约成本。介绍了Rhino RHE井底小井眼消除系统的组成及Ro D工具的工作原理,阐述了双扩眼器井底小井眼消除技术在墨西哥湾深水环境下的应用效果,并指出施工前要进行Ro D工具安放位置对BHA方位趋势变化的影响、Ro D工具的意外开启和关闭以及水力学模拟分析,这样有助于提高作业成功率。最后建议加强与Ro D工具和Rhino RHE系统功能类似的扩眼器及扩眼技术的研发。     

Φ139.7mm套管开窗侧钻技术现状及其展望

油层套管开窗侧钻是老油田盘活报废井、提高采收率的重要手段。为加快开窗施工速度、保证固井质量,国内研究侧重于开窗工具的改进及小间隙井固井工艺的完善。开窗工具以研究铰式复合铣锥、卡瓦液压锚定式斜向器为主,采用扩径增大环空间隙和优化水泥浆性能来提高封固质量。推广一体化开窗工具,实现一趟钻完成封堵、定向、开窗、修窗和近距离钻进;完善小井眼钻井配套技术提高井眼轨迹控制水平;开发适合于微间隙的新型水泥浆体系如纤维水泥浆、韧性水泥浆体系,以此来提高小间隙井封固质量。针对Φ139.7 mm套管开窗侧钻技术现状,提出了解决小井眼固井质量的途径,指出了套管开窗技术发展方向,并给出了建议。     

射频识别技术在钻完井中的应用与发展趋势

为了解射频识别技术在非常规油气藏钻完井中的应用水平以及未来的发展趋势,促进射频识别技术在我国钻完井领域的应用与发展,调研了射频识别技术在钻完井领域的应用现状。为解决深井、超深井勘探开发技术难题,提高作业效率,避免各种复杂事故,降低施工成本,减少人为操作,确保人身安全,国外公司先后应用射频识别技术研发了多种射频识别完井、修井工具。文中介绍了国外射频识别技术应用于射孔枪、循环接头、随钻扩眼器、压裂滑套、层间封隔工具、封隔器等钻完井工具的情况,展望了射频识别技术的发展趋势,并对该技术未来在钻完井中的应用与发展提出了一些建议。     

无线指令电控式智能扩眼技术

针对目前常规液压式随钻扩眼器只能安装在定向井随钻工具的上部、扩眼后无法使用大排量循环等问题,研制了无线指令电控式液压扩眼器。该扩眼器将投球激活的液压扩眼器球座总成替换为传压系统,增加了脉冲器总成和电控系统总成,可通过钻井液脉冲信号和钻杆转速信号下传指令,控制刀翼的伸出与缩回。计算分析了传压系统传压孔打开时脉冲器活塞的受力情况,并利用流体仿真软件分析了传压孔的冲蚀情况。通过现场测试,无线指令电控式扩眼器设计合理,3种方式的指令下传成功,刀翼张开及回收正常,为智能扩眼器的进一步研究奠定了基础。     

井下扩眼工具的研究现状分析

深层巨厚盐膏层的钻井安全和固井安全一直是制约盐下油气资源高效开发的技术瓶颈之一,突破这个瓶颈的关键技术之一是扩眼技术.随着钻井技术的日趋进步,扩眼技术已成为一种用于解决井下复杂问题、优化井身结构的关键技术.国内外在井下扩眼工具的结构、原理方面已开展过大量研究,并已形成商业化产品.对国内外现有扩眼工具产品研究现状进行了调...     

南海西部高温高压探井随钻扩眼技术

南海西部海域莺- 琼盆地地温梯度大、压力系数高,在高温高压井段作业时往往需要维持较高的钻井液密度,导致安全密度窗口窄,钻井过程中易发生漏、喷同存的复杂情况。为提高高温高压井的钻井安全和效率,采用随钻扩眼技术,增加套管层次,进而为钻井作业提供良好安全窗口。以莺- 琼盆地某高温高压井钻井难点入手,分析了针对目标区域钻井难点的相应对策,并从扩眼技术适应性、扩眼工具选型、扩眼工具与领眼钻头尺寸优选、扩眼钻具振动分析、水力分析、现场技术关键等方面对随钻扩眼工艺进行分析,形成了相应的随钻扩眼工艺技术。     

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。     

胜利油田随钻扩眼工具及其应用

针对胜利油田井身结构不合理、固井环空间隙小、盐膏层地层安全钻进等技术难题，研发了4种适应于不同复杂情况的随钻扩眼工具:SJK系列机械式扩眼工具、SPK双心式随钻扩眼工具、SYK系列压差式随钻扩眼工具、YK系列液压式扩眼工具。介绍了各种扩眼工具的结构原理、特点及其现场应用情况，分析了不同井况下随钻扩眼钻进时的钻具组合方案，提出了各种复杂井况下适宜的随钻扩眼工具及最佳钻具组合。现场应用表明，这4种随钻扩眼工具能够取得较好的应用效果。     

RFID在井下工具中的应用

为了提高油气井长期有效性和作业效率、降低油气井的建井成本,近年来RFID技术在石油领域的应用取得了一定进展。在调研国内外文献的基础上,阐述了RFID技术的原理和基本特点,对其在压裂工具、钻井扩眼工具以及其他井下工具中应用的可行性进行了分析,指出了RFID在井下工具中应用的关键技术。分析结果表明,RFID井下工具比力学或机械式工具具有更大的优势,RFID在井下工具中成功应用的关键是电子元件和电池在高温高压条件下良好的工作状态,开发耐高温高压的电子元件将对RFID的应用和其他通信技术带来革命性改变。     

随钻扩眼工具的研制与应用

随钻扩眼技术是近年来兴起的一项钻井新技术,其原理是采用随钻扩眼工具在套管下边钻边扩,最终实现井眼尺寸比领眼钻头尺寸大,以达到提高完井质量及解决复杂事故的目的。胜利油田钻井院研制开发了随钻扩眼工具JK215-237,介绍了随钻扩眼工具的结构及特点,详细叙述了该工具在垦628井现场试验情况,试验结果表明,JK215-237随钻扩眼工具结构合理,能够实现套管下边钻边扩,扩眼的结果能够提高完井质量,该工具的研制与应用对随钻扩眼技术的应用以及随钻扩眼工具的研制具有重要的指导意义。     

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。      

塔河油田膨胀管井钻井技术

塔河油田奥陶系碳酸盐储层石油资源丰富,随着开采周期的延长,采出量的增加,开采成本也相应增加,老井侧钻是降低油气开发成本的有效途径之一,但塔河油田受制于井眼尺寸、避水要求、不稳定泥岩、复杂的压力体系等原因,套管开窗侧钻难度极大。鉴于膨胀管技术在处理复杂地层和压力体系方面具有独特的优势,并可节约套管层次,因此在塔河油田进行了3口井试验,均取得成功。对3口试验井情况进行了总结,对井身结构设计、井眼轨道设计、套管开窗方式、扩眼方式、钻具组合和钻井参数等进行了详细的阐述,试验证明膨胀管技术能够解决该区块侧钻井面临的难点,对于老井改造具有重要意义,但还需加强配套工具设备研制,以进一步提高膨胀管钻井经济性。     

东海井身结构优化与钻井提速技术

为了节省东海油气田勘探开发成本、降低新建油气田经济开发门槛、提高机械钻速、实现钻井降本增效的目的,针对东海地层中12-1/4 in井段裸眼段长、夹层多、可钻性差、井壁容易失稳,导致起下钻困难、划眼时间长、井壁坍塌及卡钻等诸多钻井难题,进一步优化表层井眼尺寸,对深部井身结构简化,并创新引进了等壁厚马达、水力振荡螺杆、一体化复合提速工具等钻井提速工具,形成了配套提速技术。现场应用显示,2018年全井平均机械钻速较“十二五”末提高55%,深层提高72.2%,提速降本效果显著。研究成果有效保障了油气井低成本、安全、高效勘探开发,对边际油气田的开发、老油田挖潜以及探井降本具有广阔的应用前景。