用小间隙井射结构降低钻井技术

用减小套管柱间隙 [(小间隙井身结构(RCCP) ]的方法钻井是很有价值的。这种新技术可以在上层套管下钻出扩大的井眼 ,尤其是在定向井和水平井中更是如此。RCCP有助于降低钻井费用。在海上深井中要增大油层套管的尺寸 ,同时要不改变表层套管和防喷器 (BOP)的额定压力等级 ,这就要求使用RCCP。在当前的油价条件下 ,RCCP不仅适用于深井 ,也适用于许多其它的井。实施RCCP的必要工具和技术不断提高。本文讨论的随钻扩眼 (EWD)和可变径稳定器 (ES)可以通过RCCP降低钻井费用。这些工具将使RCCP的应用更加广泛。EWD随钻扩眼器可以钻套管内的水泥塞 ,并能在钻穿套管鞋后继续随钻扩眼钻进。变径稳定器可以在直井或定向井的扩眼段有效地稳定下部钻具组合 ,其功能与常规尺寸井眼中的一体式稳定器一样。本文提出了一种推荐的RCCP ,描述了EWD和ES工具的开发以及在RCCP和常规井中的应用实例     

哈里伯顿DBS公司生产研制出近钻头扩眼器

哈里伯顿DBS公司生产研制的近钻头扩眼器具有随钻扩眼能力,最大井眼扩大量为原井眼的20％。该扩眼器外形类似于近钻头稳定器,可以保证井底钻具组合处于井眼中心,从而减少钻具振动,防止钻具疲劳破坏,并能提高随钻测井与测量的成功率。     

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。     

RWD随钻扩眼下部钻具组合的强度分析

RWD随钻扩眼不需先钻一个领眼,再下人扩眼器进行扩眼,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,节约钻井费用。但是由于下部钻具组合的特殊性,钻具强度问题一直是倍受关注的焦点。以固体力学有限元理论为基础,考虑了钻具扭矩,建立了RWD随钻扩眼下部钻具组合强度分析的三维有限元力学模型,求解并得到了下部钻具组合的应力场。研究了RWD随钻扩眼下部钻具组合的变形和应力分布规律,并揭示下部钻具组合失效的力学机理,为钻具组合安全使用和优化设计提供了科学依据
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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...     

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。     

套管下扩眼器

美国Andergauge公司开发的一种独特的套管下扩眼器(商品名为Anderreamer),利用机械-液压联合驱动的切削块,在套管下面钻过大尺寸的井眼。一旦钻到套管鞋痕迹及随后的过大尺寸井段,切削块在起出井眼前就收缩起来。切削块是利用液压来扩展,可配上扩展稳定器,将该稳定器装在旋转总成上或转向马达上方,以控制井眼倾斜度。钻工可根据地层选择最佳钻头。扩眼器可一次钻过套管鞋及随后的过大尺寸井眼,还可边钻边扩眼,或扩大原先已钻井段的井眼。 切削块可为任何固定切削元件提供固定座。楔形榫切削块-心轴接头保证收缩可靠,减小井底钻具组合部件的应力和振动。由于同心平衡切削动作,未出现螺旋状的井眼。侧向力减小则增加了可转向能力。作业人员在美国得克萨斯州中部进行扩眼作业时遇到一些问题,便改用这种独特的216～235mm扩眼器,在310m深处从表层套管内钻进,然后继续钻251mm直井,一直钻到1654m的总深度,终于钻成一口尺寸均匀的标准井眼。 柳 君译自Hart＇s E&P 2000,73(4):82     

扩眼型稳定器的设计及防斜性能分析

直井钻井过程中的井斜问题一直没有较好的解决,传统的方法效率低下,而先进的自动垂钻工具成本又过高。对双稳钻具组合的力学性能进行了分析,通过设计具有切削功能的扩眼稳定器,并优化各稳定器的位置,提出了带有扩眼稳定器的双稳防斜钻具组合。经过试验测试,设计的扩眼稳定器在扩眼钻进过程中运行良好。理论分析表明,这种由小钻头、扩眼稳定器以及普通稳定器组成的扩眼稳定器防斜组合利用弯矩降斜原理,可以产生比常规钟摆钻具组合大数倍的降斜力,因此可以在较大钻压下达到防斜打快的目的。     

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])。     

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.      

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。     

可回收套管钻井关键技术及其应用

我国还没有关于深部钻井和大井段钻井的可回收套管钻井系统的相关应用和研究。为此,从套管钻井钻机、套管驱动系统、钻锁工具、井底钻具组合、导向钻头和井下扩眼器、固井装备等方面分析了套管钻井系统的结构特点及性能要求。同时指出可回收套管钻井技术与旋转导向和随钻测量技术结合可形成导向套管钻井技术,该技术可以很容易地进行定向控制,还可以减少甚至消除与滑动钻井相关的容积式液压马达的局限性问题。最后指出可回收套管钻井技术可以有效应对盐膏层和井漏等复杂情况,将在提高浅层油气藏开发效益,降低中深井钻井成本方面发挥巨大优势。     

国外新设备简介

半控制式钻井系统用机械驱动、井下可调的计量稳定器,是Andergauge有限公司的一项专利产品,用于控制钻定向井的倾斜度。该稳定器有助于简化井底钻具组合的选择,增大井底钻具组合的能力,扩大钻头的进尺,减少起下钻次数以及节省钻井时间。按照工况要求,从钻台上调准使用,并具有一般钻头稳定器的大小。快速响应撇油器 MARCO污染控制公司的I-D级滤带型撇油器是一个38英尺长、全铝制的船体,它具有滤带型撇     

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。     

降低钻井费用的革新方法—套管钻井

本文介绍了耗时三年开发并使之商业化的套管钻井这一研究开发项目。套管钻 在钻井并同时固井的过程中将使用标准的油田套管。井底钻具组合将通过钢丝绳穿过套管内部而起出。套管钻井不使用钻杆，大大减少了起下钻时间，以及由于预料外事故障如划眼、打捞钻具和起下钻时发生的井涌等所浪费的时间。本文描述了套管钻井时使用的工具，包括为适应套管钻井而特殊建造的钻机，并讨论了使用套管钻井方法产生的预期结果及得到的特殊结论，包     

华北油田小井眼侧钻井井身结构优化研究

针对华北油田Ф139.7 mm套管开窗侧钻井井身结构有进一步优化的空间、套管外环空间隙小、油井寿命短等技术难题,优化了全裸眼段扩眼和油层段扩眼两种井身结构。介绍了双心钻头和张开式扩眼工具的结构原理、适用性及现场应用情况。同时根据华北油田套管开窗侧钻井的特点,优选了液压张开式扩眼工具进行钻后扩眼,并推荐了最佳钻具组合。     

可膨胀扩眼钻头

美国Gauge公司开发成功一种可膨胀扩眼钻头，它可用于深水钻井。其可靠的球控机构可打刮刀的刃口，保证其在流体循环下使用，并可在刀刃变钝后中止循环。这一设计消除了早先的钻压、液流和底部钻具压力触发的不可靠性。其先进的领眼钻头设计，可在钻具组合中与可膨胀扩眼钻头同步，用户可同时钻进和扩眼，也可扩大早先领眼钻头所钻的井眼。     

套管钻井系统的设计与应用

套管钻井系统 (CDS)能够做到每钻完一个井段及时固井 ,又可减少井眼事故的发生 ,大大降低钻井成本。同时 ,由于起、下钻次数的减少 ,使钻井时的压力激动和抽汲压力波动相应减少。介绍了该系统及其井底钻具组合的组成、工程应用时需考虑的弯曲问题及疲劳破坏问题。着重介绍了套管钻井系统在美国和加拿大所钻的 10口井部分井段上的应用情况 ,并针对在应用中遇到的问题 ,如固井、井底钻具组合的下入及取出、套管磨损、钻速等 ,提出了相应的解决方案     

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     

偏心扩眼器在中石油尼日尔项目首次应用

中石油尼日尔项目是西非“一带一路”建设的重点地区，Sokor泥岩地层、低速泥岩地层泥页岩发育，蒙脱石含量为11.24％，易水化膨胀导致井壁稳定性差（以缩径为主）、套管遇阻严重、电测工具下放不畅、事故复杂处理时间长，截止2020年底，遇阻遇卡共计73口井（占 29.4％），平均单井损失时间67.5 ｈ，严重影响钻井周期。针对尼日尔项目缩径难题，优选微扩眼器形成随钻扩眼钻具组合，分别在尼日尔Gololo, Dibeilla 和Koulele三个区块的4 口定向井进行偏心扩眼器随钻扩眼技术先导性试验。现场试验效果表明，试验井测井作业时在定向段没有遇阻遇卡点，偏心扩眼器可有效提高井眼扩大率 （平均井径扩大率由6.13 ％ ～10.43％ 提 高 至 12.35％ ～14.82％），同时可以破坏定向井段微狗腿和微台阶，从而减小测井及完井下套管作业阻卡风险。