空气锤钻井技术在哈深201井火成岩地层的应用

准噶尔盆地火成岩地层岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,钻进过程中井斜问题突出、机械钻速低、钻井周期长,严重影响了火成岩目的层的勘探开发进程。首先分析了牙轮钻头气体钻井技术难点,通过开展火成岩岩石力学特性实验,分析空气锤破岩机理及其在火成岩中的适应性,结合KQC型空气锤主要结构、技术性能特点,提出空气锤钻井低钻压、低转速、高频率冲击的破岩方式,在实现山前带火成岩防斜打快的同时,能有效避免钻具磨损、疲劳断裂等情况发生。在准噶尔盆地哈深201井火成岩中进行了现场应用,在保证井斜始终控制在2°以内情况下,平均机械钻速和单趟钻进尺较牙轮钻头气体钻井同比分别提高了2.45倍和6.42倍以上,哈山区块?444.5 mm井眼单趟钻机械钻速14.29 m/h,?311.2 mm井眼单趟钻进尺470.62 m,取得了显著的防斜打快应用效果,为今后火成岩地层优快钻井探索出了一种有效的技术手段。     

哈山3井火成岩地层钻井难点与提速对策

准噶尔盆地火成岩地层具有岩石坚硬、可钻性差、井斜问题突出等特点,严重影响了石炭系目的层的勘探开发进程。为此,在分析哈山3井火成岩地层钻进过程中的技术难点以及扭转冲击工具在火成岩中的适应性的基础上,针对SLTIT型扭转冲击工具的工作原理、主要结构及性能特点进行了深入分析,指出该工具通过将部分流体能量转换成一定频率、周向扭转的冲击扭矩,并直接传递给钻头,能够有效消除PDC钻头的卡滑现象,提高难钻地层机械钻速。该扭转冲击工具首次在哈山3井火成岩中现场试验,一次入井连续工作649 h,单趟钻进尺457.5 m,行程钻速0.7 m/h,经与相邻上部火成岩井段钻井情况对比,行程钻速提高45.8%,节约了至少11趟起下钻时间与钻头费用。SLTIT型扭转冲击工具的成功开发为今后准噶尔火成岩地层的钻井施工探索出了一种有效提速手段。     

哈山3井火成岩地层快速钻井技术

为解决准噶尔盆地火成岩地层岩石坚硬、可钻性差、井斜问题突出等技术难点,进行了火成岩地层“PDC钻头+扭转冲击工具”复合钻井技术研究。针对火成岩地层岩性特点和钻井技术难点,通过研制具有较强耐磨性的φ311.1 mm PK6245MJD型PDC钻头,与适合PDC钻头机械剪切破岩机理的SLTIT型扭转冲击工具配合形成了“高效PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具”复合钻井技术,并在哈山3井火成岩地层取得了较好的应用效果。现场应用发现,“φ311.1 mm PK6245MJD型PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具”一次入井连续工作649 h,单趟钻进尺457.50 m,平均机械钻速1.0 m/h,行程钻速0.7 m/h,与相邻上部火成岩井段相比,至少节约了11趟起下钻的时间与钻头费用;同时井斜角由入井前的4.2°（井深2 882.00 m）降至1.2°（井深3 310.00 m）,纠斜效果明显。现场应用表明,“φ311.1 mm PK6245MJD型PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具”复合钻井技术是实现准噶尔盆地火成岩地层优快钻井的一种有效技术手段。      

空气锤钻井技术在气体钻井中的应用

空气锤钻井是一种低钻压、低转速、高冲击破岩回转钻进技术,它兼容了气体钻井和冲击回转钻井的优势,其机械钻速一般比回转钻井高,是当今解决硬岩钻井难题的一种有效方法。在气体钻井中,空气锤钻井技术解决了不能在打快的前提下控制井斜的难题,是目前最可行最有效的技术。介绍了空气锤结构与工作原理、钻井参数的选取、现场取得的效果和存在的问题等。     

气体钻井技术在龙岗1井的试验与认识

龙岗1井是龙岗构造上一口风险探井,设计井深6316m,由于地层可钻性差,采用常规钻井工艺机械钻速低,且极易发生钻具事故。龙岗1井钻井采用纯空气、氮气钻井试验的结果表明,采用气体钻井技术后机械钻速比邻区提高了3～4倍,减少了井漏和断钻具等井下事故,保证了井下安全,试验所用空气锤还具有很好的防斜打快效果。     

空气锤钻井技术在元坝区块陆相井的应用

针对元坝区块陆相井地层岩性复杂、机械钻速低、易斜易漏和压力窗口窄等难题,在元坝区块10口已完钻陆相专探井中应用空气锤钻井技术。应用结果表明,空气锤钻井技术在蓬莱镇组、遂宁组和上沙溪庙组地层应用效果良好,平均机械钻速可达普通空气钻牙轮钻头的2.1倍,平均单只钻头进尺是空气钻牙轮钻头的1.4倍,最大井斜角可控制在4°以内,井下复杂情况的发生概率减小75%。该技术具有显著的提速提效和防斜打直效果,可在元坝区块陆相井中推广应用。     

古城2井复合钻井防斜打快技术

古城2井是在塔里木盆地中央隆起塔东低凸起古城构造带古城2号构造高点上钻探的一口预探井。该井钻进过程中钻遇断层,地层倾角突然增大,井斜增长很快,造成填井侧钻纠斜。在用1.5°弯接头定向纠斜无效果后,换用2°弯接头纠斜效果明显,纠斜完成后换用转盘钻,井斜又增加,如果不更换组合将反复多次起钻纠斜,增加起下钻次数。现场分析研究采用1°单弯螺杆导向组合复合防斜打快,在2885~3115m和3166~3380m井段实施,井斜控制理想,实现了定向降斜和连续快速钻进作业,提高了机械钻速,减少了起下钻次数。对该井复合钻进应用情况进行了分析研究,为今后同类井的施工作业提供借鉴。     

空气锤钻井技术在滴北1井的应用

为了提高钻井速度、节约钻进周期,新疆油田针对滴北1井的地层及岩性特点,在该井三开石炭系地层实施了空气钻井.整个空气钻井过程中分别使用了牙轮钻头和空气锤进行钻进,二者都实现了提高机械钻速的目的.在钻进3383～3872m井段使用了空气锤取得了更为良好的效果,其平均机械钻速是使用常规泥浆钻进的8倍,较空气钻井使用牙轮钻头井段又提高了46%.空气钻井中使用空气锤可以进一步扩大提速优势,有利于空气钻井的推广应用.     

KQC系列空气锤在油田气体钻井中的应用

在油田气体钻井中使用KQC系列空气锤,解决了泥浆钻井在中硬以上地层中钻速慢、易井斜的难题。钻机通过钻杆对井底空气锤施加钻压和转矩,空压机产生的高压气体驱动空气锤钻头对井底岩石进行冲击,形成快速的旋冲式破岩钻进。这种破岩方式要求的钻压和转矩较低,有效地降低了井斜,减少井下事故的发生。现场试验表明,使用KQC系列空气锤钻井,平均机械钻速比泥浆钻井提高5倍以上,同时具备防斜和纠斜的能力。介绍了KQC系列空气锤的结构特点、工作原理、技术参数、台架试验与现场试验情况及空气锤钻进中应注意的问题。     

空气锤钻井技术在定向井中的应用

空气锤钻井技术用于直井钻井可以提高机械钻速和防斜纠斜,同时也可用于定向井和水平井中,以提高机械钻速和缩短钻探周期。为此,介绍了国外空气锤钻井技术在定向井中的应用,包括自回转式空气锤钻井技术和空气螺杆马达驱动式空气锤定向钻井技术,分析其在油田的应用效果,以期对国内空气锤定向钻井技术提供技术参考。     

刀翼式孕镶金刚石钻头设计及在哈山101井的应用

为提高准噶尔盆地哈山区块火山岩地层机械钻速、增大单只钻头进尺、降低井眼失稳掉块卡钻风险,设计了刀翼式孕镶金刚石钻头。在分析地层岩石的力学特性的基础上,研发了新型胎体合金材料,以提高钻头研磨性;镶嵌孕镶切削块,以增强钻头破岩能力;优化设计了刀翼式孕镶金刚石钻头的结构和防卡流道,防止钻头卡死。研究发现,超细合金材料相互联结成键、牢固烧结,钻头胎体力学性能提高30%以上。刀翼式孕镶金刚石钻头配合高速大扭矩螺杆钻具在哈山101井火山岩地层进行了应用,单只钻头进尺增大4倍,机械钻速提高54.3%。研究结果表明,刀翼式孕镶金刚石钻头可以降低掉块卡钻风险,可实现火山岩地层安全高效钻进。      

带空气锤的空气钻井破岩机理

国内外对空气钻井的井壁稳定性、最小体积流量、地层出水和井斜的控制、提高钻速的机理等方面作了深入的研究,但对破岩机理的研究却较少。为了弄清楚空气钻井尤其是带空气锤的空气钻井破岩机理, 依据空气钻井中的专用钻具空气锤的工作特性及其破岩特点,从井底破碎坑的分布、岩石的破碎形态两个方面对岩石破碎、空气钻井破岩机理进行了定性与定量分析,分析了空气钻井的工艺参数与空气锤的工作参数对破岩的影响,进而建议开展空气钻井破岩机理仿真、实验台架研制及专用空气钻井设备选型的研究工作。     

空气钻井技术在普光气田的应用

普光气田是四川盆地已发现的最大天然气田。普光气田已钻井实践表明,常规钻井液钻井技术机械钻速低,钻井周期长,钻井复杂及事故多,无法满足普光气田开发要求。为了提高钻井速度,缩短钻井周期,加快普光气田的开发进程,在PD-1井、P2-2井、PA-2井、P4-2井、P6-3井等5口井进行了空气钻井试验。文中分析了普光气田进行空气钻井的可行性,介绍了空气钻井技术在普光气田的实践情况,并对空气钻井的效果进行了评价,分析了空气钻井技术在普光气田进一步应用需要重视和解决的问题,并提出了今后的研究方向。     

物探钻井气动冲击器的发展研究

冲旋钻井技术是一种新型、高效钻进硬地层的方法.本文论述了冲击旋转钻井技术在石油钻探中应用的技术优势,探讨了冲击旋转钻井工具的发展现状及存在的问题.阐述了影响冲击旋转钻井技术发展的主要因素,提出了气动冲击器用于物探钻井开发方面存在的问题和研究方向.     

空气锤+雾化钻井在低成本开发页岩气中的应用

重庆黔江页岩气区块山地特征明显,地表缺水严重,浅表地层倾角大、溶洞裂缝发育,常规钻井面临井身质量控制困难、恶性井漏频发、堵漏效果受水源限制成功率低且成本高等难题。为此,将井身结构进行了优化,将静水位线及以上易漏地层全部纳入一开井段,缩减三开制为二开制井身结构,并在一开?444.5 mm井眼探索应用空气锤+雾化钻井技术。现场应用表明:井漏问题得到了有效解决,井身质量控制良好,钻井周期大幅缩短,节约?244.5 mm套管约2 000 m。该研究为黔江地区页岩气井低成本高效开发探索出一条新途径。     

欠平衡钻井技术在元坝121H井的应用

元坝121H井是一口部署于川东北巴中低缓构造带元坝区块的海相超深水平井,钻遇地层复杂,地层压力和温度高,地层流体含H2S和CO2,钻井施工难度大、周期长.尤其是陆相的千佛崖、自流井和须家河组大尺寸井段,地层岩石硬度高,研磨性强,可钻性差,机械钻速低,严重制约了开发效益和周期.为了提高钻井速度,缩短钻井周期,分别在一开、二开和三开部分井段采用了泡沫、气体和液体欠平衡钻井技术,机械钻速约是常规钻井液钻速的1.2～6.0倍,最高达9.41 m/h,提速效果显著.该井欠平衡钻井效果在提高机械钻速方面与常规钻井方式相比具有明显优势,也为该地区钻井提速和及时发现油气显示提供了宝贵经验.     

元坝101-1H酸性气藏超深水平井优快钻井技术

针对元坝高含硫气藏超深水平井钻井过程中存在的陆相高压层钻速慢、海相产层漏失严重、超深高温高压定向困难等问题,元坝101-1H井通过延伸气体钻井深度、应用扭力冲击器和直螺杆配合PDC钻头复合钻井技术,实现了陆相致密砂岩硬地层的有效提速;采用等壁厚直螺杆配合EM1316 PDC钻头,实现了海相高强度低研磨均质地层直井段有效提速;在水平段采用可调式抗高温螺杆,配合欠尺寸双稳定器稳斜钻具组合,既提高了复合钻进比例又保证了井眼全角变化率,效果相当于旋转导向钻井工具;采用双效防磨技术,减少了套管磨损,保证了管柱密封性能。现场应用结果表明,元坝101-1H井完钻井深7 971 m、垂深6 946.44 m,创元坝工区高含硫超深水平井完钻井深最深记录;钻井周期380 d,较设计周期缩短54 d、较前期开发评价水平井平均周期缩短149.92 d,提速效果显著,为同类井的施工提供了较好的经验。     

胜利西部探区哈山地区组合钻井技术研究及应用

为解决胜利西部探区哈山地区中深层石炭系、二叠系坚硬地层可钻性差、地层倾角大、井斜难控制、井壁易失稳等技术难题,实现油气储量的高效勘探、效益开发,在现用常规钻井技术的基础上,通过分段组合钻井技术适用性研究与工艺优化,针对石炭系、二叠系的云质岩、火成岩难钻地层,提出气体钻井相关提速及安全施工配套技术,形成了地区施工规范;在气体钻井转钻井液施工后,优先选用“气体钻井+‘孕镶钻头+涡轮钻具/高速螺杆’”组合钻井技术,并针对地层特点研发了不同尺寸的高效孕镶钻头系列,实现井斜控制与机械钻速双提高。该组合钻井技术在哈山3和哈山2等井成功应用,取得了良好的效果,其中哈山3井气体钻井机械钻速达到5.2 m/h,较常规钻井方式提速3倍以上,转钻井液施工后采用孕镶钻头+涡轮钻具/高速螺杆施工,地层倾角为30°,井斜控制良好,机械钻速接近1 m/h,较常规钻井技术表现出良好的区域应用效果。现场应用表明,“气体钻井+‘孕镶钻头+涡轮钻具/高速螺杆’”组合钻井技术是实现胜利西部探区哈山地区中深层钻井提速提效的一种有效手段,但该组合钻井技术也存在瓶颈,结合对粒子冲击钻井技术的适用性研究,建议下步引进并完善粒子冲击钻...     

空气锤钻井机械比能计算方法

空气锤钻井是目前硬质岩层钻井提速提效的重要工艺,为了实时评价空气锤钻头的工作效率,提高钻井施工可控性,对空气锤钻井机械比能计算方法进行了研究。基于前人提出的机械比能相关理论,分析了空气锤钻头机械结构和钻进机理,引入冲击效率和冲击速度等参数修正完善机械比能计算模型,并提出能量传递效率η_tr,辅助分析空气锤钻井效率。根据以上理论模型,研制了空气锤钻井机械比能计算软件,可综合利用钻井参数、岩石力学参数、机械比能、能量传递效率等多种连续曲线剖面科学评估空气锤钻头的钻井效率,并采用元坝区域的钻井数据进行验证。结果表明,该计算方法得到的空气锤机械比能和能量传递效率对钻井效率的评价基本与现场实际情况相符,本文所研究的方法对评价空气锤钻井效率、优化钻井参数和钻后分析具有重要意义。