杜84-馆H53ch侧钻水平井扩眼技术

杜84-馆H53ch是国内实施的第一口在水平段开窗的侧钻水平井。由于在水平段套管内侧钻尚属首次，开窗及定向均比较困难，受水平窗口、地层、摩阻、施工参数影响，弯螺杆前面的钻头方向不断处于变化之中，导致钻出的井眼呈多台阶形状，进而使实施过程中的起下钻摩擦阻力明显增加。为解决测井和后期下套管遇阻问题，提出通过扩眼来消除由于弯螺杆弯方向变化形成的多台阶井眼。着重分析了造成侧钻水平井寿命短的主要原因，探讨了扩眼技术在杜84-馆H53ch井的应用及主要工艺措施。实测结果表明：该摩擦阻力高于正常水平井的两倍以上，严重影响了后期作业的实施。扩眼施工后，整个测井和下套管施工安全顺利，无任何阻、卡现象发生。整个固井施工也未出现任何漏失或憋堵现象，电测显示，固井质量良好。     

多级变径随钻扩眼器研制及刀翼受力与钻压分配分析

深层小井眼采用随钻扩眼器进行扩眼作业时存在井眼缩径、固井质量差和卡钻频繁等问题。为解决该问题,基于随钻扩眼器基本结构和工作原理,采用新型变径结构,研制了一种多级变径随钻扩眼器;建立了随钻扩眼尺寸与主动活塞轴向位移之间的函数关系,并分析了扩眼器刀翼的受力情况;采用双因素计算方法分析了该扩眼器的钻压分配情况,得到了随钻扩眼器钻压分配比对扩眼尺寸、钻具锐度及地层抗压强度的影响规律。分析得知,随钻扩眼器的钻压分配比与钻遇地层抗压强度、扩眼尺寸呈正比,与扩眼器锐度呈反比,该扩眼器的理论井径扩大率为7%～20%。研究认为:对随钻扩眼器进行钻压分配分析,可以指导扩眼器的设计及领眼钻头的选型;研制的多级变径随钻扩眼器为提高扩眼效率提供了技术支撑。      

高钙盐钻井液体系的研究与应用

针对塔河油田第三系地层易缩径、阻卡，三叠系、石炭系地层井壁易坍塌扩径的特点，优选了高钙盐钻井液体系。现场应用表明，该钻井液体系具有极强的抑制性和防塌能力。可有效解决浅层泥岩吸水缩径、砂岩段厚泥饼缩径和深部(三叠系、石炭系)泥页岩剥蚀掉块垮塌等问题，试验井三叠系、石炭系平均井径扩大率小于6％，完井电测及下套管固井等作业顺利。且该体系在同样地层钻进中的密度低于常规钻井液体系，有利于油气层保护。     

膨胀悬挂直连型尾管小井眼二开次钻完井技术

φ177.8 mm套管内的小井眼窄间隙井钻遇高压层、易坍塌地层及漏失地层时,若采用常规技术手段和井身结构则难以下入技术套管封隔漏失层实施二开次钻井及完井作业,若采用膨胀套管充当技术套管,构建"临时井壁"封隔复杂层将面临成本高、周期长等问题。为此,提出了悬挂直连型尾管代替膨胀套管的封隔方案,利用膨胀悬挂器悬挂大直径尾管和提供尾管头密封的优势封堵复杂层,然后下入随钻扩眼钻头钻至目的层,实现二开次完井。对随钻扩眼钻头和大通径膨胀悬挂器进行了设计,对尾管尺寸进行了优选,对固井附件和固井工艺进行了设计和优化。3口井的试验结果表明,该技术实现了二开次套管完井作业,能成功封隔漏失层,满足钻井及完井要求。     

钻扩眼工艺可在一次连续作业中进行钻井与扩眼

采用标准扩眼工艺来扩大裸眼井段时,作业人员通常先钻一个领眼至下一个套管深度,然后再运行一个带可伸缩臂的管下扩眼器,由于机械钻速低,这个任务比钻领眼更耗费时间。休斯·克里斯坦森公司（ＨｕｇｈｅｓＣｈｒｉｓｔｅｎｓｅｎ）开发出的随钻扩眼（ＲＷＤ）工艺允许在一次连续的作业中进行随钻扩眼,在单次操作中提供井眼扩大以及大于套管井眼尺寸的钻井作业。随钻扩眼技术还可以进行大斜度井、多侧向大井眼井、膨胀性与流动性地层以及枯竭砂层的钻井以降低卡钻的风险。该系统可为砾石充填提供更多空隙,并可用于从竖井到水平井的钻井…     

胜科1井大井眼及盐膏层钻井技术

胜科1井是中国石化在胜利油田部署的一口重点科学探索井,完钻井深7 026 m，φ339.7 mm技术套管下深2 922.78 m,φ311.1 mm大井眼井段深达4 155 m,采用了阶梯式大井眼结构设计与钻头优选技术,提高了大井眼钻井速度。为解决盐膏层蠕变挤毁套管问题,裸眼段全部使用φ250.8 mm厚壁（壁厚15.88 mm）VM140HCVA进口高抗挤套管,并采用尾管固井技术。针对胜科1井钻井过程中钻遇的大段复合盐膏层、软泥岩、膏泥岩和极易水化膨胀的红泥岩,分析了其蠕变规律,发现胜科1井盐膏层间软泥岩的蠕变速度对钻井液密度具有很强的敏感特性,从而确定对易蠕变缩径的地层采用先释放后平衡地层应力的技术,保证了电测和下套管需要的安全时间。试验表明,钻井液密度提至2.27-2.30 kg/L时,获得了50 h套管安全下入时间,成功完成了下套管和固井作业。     

T453井三叠系石炭系地层安全钻井液密度窗口的确定

塔河油田三叠系、石炭系地层钻井过程中井壁垮塌严重，井径扩大率太，严重影响了钻井效率和固井质量。利用三叠系、石炭系地层岩心，进行了地应力与岩石力学参数室内试验研究，并根据试验结果标定了岩石力学测井解释的模型，根据S68井的测井资料分析了其坍塌压力、地层破裂压力，建立了安全钻井液密度窗口。根据研究成果，确定了T453井三开井段安全钻井液密度窗口，推荐了现场钻井作业的钻井液密度程序。现场试验表明，严格按照设计的钻井液密度程序施工可避免井壁垮塌、缩径导致的起下钻遏阻以及卡钻等井下复杂情况或事故。     

涩北气田高矿化度地层盐水强包被聚合物钻井液

青海涩北气田位干柴达木盆地东部三湖地区,平均海拔2 700 m左右,地表为盐碱滩,寸草不生.该气田的井存在地层缩径严重、起下钻遇阻遇卡、盐水侵、井漏频繁、测井一次成功率低、钻井速度慢等钻井技术难题.为加快建设高原千万吨级油气田,开展了青海涩北气田优快钻井技术项目,研究了由高矿化度地层复合盐水配制的强包被聚合物钻井液技术,并在涩北气田第四系含盐地层试验成功,形成了配套的钻井液配制工艺和维护处理技术措施.该钻井液具有优异的包被抑制能力,解决了制约涩北气田钻井提速的起下钻遇阻遇卡、测井一次成功率低等技术瓶颈,对提高涩北气田钻井速度、保护产层、加快气田开发等方面起到了一定的促进作用.     

微扩孔器在南海东部惠州油田的应用分析

随着小井眼钻井技术和套管开窗技术的广泛应用,钻井技术的不断发展和钻井施工难度的日益加大,为减少井下复杂情况、提高了钻井时效和固井质量,对井下扩孔工具有了更高的要求,南海东部惠州油田钻某4SC井时在随钻钻具组合中使用微扩孔器,该工具扩径的显著效果对与井下扩孔技术的研究具有重大的意义,解决了小套管下入困难、起下钻遇阻卡风险等难题~([1-2])。     

定向随钻扩眼技术在塔河油田侧钻水平井中的应用

针对塔河油田井身结构侧钻开孔尺寸受限、固井环空间隙小、地层压力系统复杂等难点,决定采用斜向器开窗侧钻定向随钻扩眼技术,与膨胀管和小井眼水平井钻井技术相配套结合,同时验证定向随钻扩眼技术在塔河油田深井应用的可行性。定向随钻扩眼技术可在套管尺寸不变的情况下,增加套管环空间隙,扩大井眼尺寸,提高固井质量,给后续的完井和采油作业提供有利条件。     

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.      

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。     

RWD随钻扩眼钻进的破岩机理研究

RWD随钻扩眼使钻井和扩眼过程一次完成，并满足大部分特定井身轨迹严格控制的要求，具有工具结构简单，无活动部件，扩眼尺寸稳定规则的特点，是解决复杂深井阻卡、非常规井身结构应用和提高固井质量的有效手段。随钻扩眼过程中，扩眼器与所扩地层之间的岩石力学耦合作用对随钻扩眼钻进破岩效果和扩眼器、钻柱的优化设计等至关重要。为此，建立了弹塑性有限元力学分析模型，运用莫尔－库仑强度准则，用数值分析的原理和方法模拟了随钻扩眼时扩眼器破岩的力学机理。并对井眼围岩变形和应力分析及强度进行了研究，为研究随钻扩眼的破岩规律和对扩眼器进行改进提供了一种方法和研究的基础。     

塔里木深井长裸眼扩眼技术

塔里木油田地质情况复杂,为了安全钻达目的层,对于一些复杂井要进行非常规套管程序设计,必须要有相应的配套钻井工艺技术。在?215.9mm井眼采用扩眼技术就是为了使?193.7mm无接箍套管能够顺利下入设计井深,塔参-1井使用水力扩眼器在?215.9mm井眼扩眼后,成功将?193.7mm无接箍套管下至6963.24m,段长1651.24m;在秋参-1井使用偏心钻头扩眼,成功将?193.7mm无接箍套管下至6271m,段长2800m,2种扩眼方式均取得了较好的扩眼效果,着重介绍了这2种扩眼方式的施工特点和技术要点。     

泌页HF1页岩油井钻井技术

泌页HF1井是河南油田第1口页岩油气勘探井。根据泌页HF1井邻井情况和施工技术难点,对井身结构、钻井液体系和固井技术进行了设计。该井先钻导眼井,再回填侧钻,三开结构。二开定向侧钻段应用水基聚合物钻井液,钻遇大段泥、页岩地层时发生严重井壁失稳。三开井段采用旋转导向、白油基钻井液体系和尾管回接固井等新技术,保证了井下钻进安全、井眼质量及固井质量,提高了钻井速度。三开只用6 d一趟钻钻完进尺1 122 m,水平段长1 044 m,平均井径扩大率3.88%,起下钻正常,完钻后,通井电测一次成功,下套管顺利到底,固井质量合格。     

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。     

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。     

侧钻井钻后扩眼技术

开窗侧钻定向井已成为复活停产井和报废井,降低老油田开发成本的有效手段,但由于环空间隙小,造成下套管困难、固井质量差等难题,制约了套管开窗侧钻井进一步大面积应用。开发了侧钻井扩眼技术,通过采取水力驱动式钻后扩眼工具使侧钻井段井眼扩大,改善了井眼状况,提高了侧钻井完井质量,在胜利、中原等现场应用几十口井,效果明显,对提高侧钻井完井质量,解决侧钻井应用推广慢的问题具有一定的借鉴意义。     

涪陵页岩气田三维水平井大井眼导向钻井技术

涪陵页岩气田三维水平井二开斜井段井眼尺寸大,稳斜段长,砂泥岩地层交互频繁,存在井眼轨迹方位调整幅度大、钻具组合造斜率低且不稳定、机械钻速低等问题,为此,进行了三维水平井大井眼导向钻井技术研究。利用地层的自然造斜能力,对井眼轨道进行优化设计,降低造斜率,缩短稳斜段长度,减少井眼轨迹调整量,降低井眼轨迹控制难度;将“单弯双稳”钻具组合优化为“单弯单稳”钻具组合,并对钻压进行优化,以提高稳斜段复合钻进进尺,降低摩阻扭矩;应用水力振荡器降低扭方位井段的摩阻扭矩,以实现提高机械钻速的目的。该导向钻井技术在涪陵页岩气田焦石坝区块34口水平井进行了应用,二开斜井段平均定向钻进时间15.30 d,较同区块已完钻井缩短37.63%,平均钻井周期58.45 d,较同区块已完钻井缩短21.01%,井身质量合格率100%。应用效果表明,三维水平井大井眼导向钻井技术可以有效提高涪陵页岩气田大尺寸斜井段的机械钻速,缩短钻井周期。      

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。