利用水力脉冲空化射流复合钻井技术提高钻速

水力脉冲空化射流复合钻井技术是指在复合钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头与螺杆钻具之间的一种新组合钻井方式,可以综合利用机械能量及水力能量来提高钻速。水力脉冲空化射流复合钻井的提速机理是:将常规复合钻井的高转速破岩与水力脉冲空化射流的有效清岩相结合,从而提高钻速。分析了在新疆英买、轮南区块4口井水力脉冲空化射流复合钻井的现场试验,结果表明水力脉冲空化射流复合钻井比常规复合钻井钻速平均提高12.67%,比常规钻具结构钻井钻速提高26.2%～55.36%,该技术具有较大的推广应用价值。     

庆深气田水力脉冲空化射流钻井技术

对于欠平衡钻井技术的应用,大庆油田在松北深层构造上取得了良好的效果,充分体现了提高机械钻速和油气层保护等方面的优势,但时常会出现应用效果不明显的现象,严重影响了勘探开发的综合效益。据有关资料介绍,利用水力脉冲空化射流钻井技术可以进一步提高机械钻速,因此结合地质特性差异和开发现状阐述应用水力脉冲空化射流钻井的可行性和必要性。     

水力脉冲空化射流钻井技术适应性分析

为了推广应用水力脉冲空化射流钻井技术,在介绍该技术提高机械钻速机理的基础上,通过理论分析、统计总结的方法对该技术的现场试验进行了适应性分析,包括适用的钻具组合、地层、井径、钻头以及钻进参数等。结果表明:水力脉冲空化射流发生器可与常规钻具、井下动力钻具、欠平衡钻具以及Power V钻具等多重钻具组合配合钻进;适用于新生代至古生代地层,包括软、中硬、硬地层,最大试验井深达6 162 m;可在?216~?406 mm不同井眼配合不同型号PDC和牙轮钻头应用;适用的钻井参数范围较大,对钻井参数没有特别要求;一般工作寿命在230 h以上。水力脉冲空化射流钻井技术对现有的钻井装备、工艺参数等具有较好的适应性,平均机械钻速提高10.1%~104.4%,为深井钻井提供了一种安全高效的钻井新技术。     

水力脉冲空化射流与无线随钻测量技术提高钻速研究

在定向井或易井斜直井的钻井过程中,通常会使用无线随钻测量技术进行实时监测钻井参数.为了提高机械钻速,降低定向服务成本,在二连盆地首次采用水力脉冲空化射流发生器配合无线随钻测量技术和单弯螺杆(弯外壳马达)进行了两口井的现场试验.试验结果表明,无线随钻测量技术的参数测量和数据传输正常,不受水力脉冲空化射流发生器的影响,并在必要时可通过单弯螺杆定向作业有效地控制井斜角.与邻井相比,水力脉冲空化射流钻井使两口试验井的平均机械钻速分别提高25.5％、71.0％.水力脉冲空化射流钻井技术与无线随钻测量技术配合钻进有很好的适用性,减少了钻井时间,降低了定向服务成本和钻井成本,为油田效益的提高做出了贡献.     

水力脉冲式钻井提高钻速

钻井实践表明,欠平衡钻进是提高钻速的一种有效方法,但在欠平衡钻井中,由于整个裸眼段处于低压状态,因而降低了井眼的稳定性,增加了气涌的可能。本文介绍了一种理想的钻井装置－－水力脉工钻井装置,只在有限的井底 生一个低压区,在钻头以上保持常规钻井或过平衡钻井条件,以控制地层流体。该装置使用一小型循环阀,可以产生强烈的循环吸主压力脉冲,克服井眼压力的影响,提高钻速。     

水力脉冲空化射流钻井技术现场试验

水力脉冲空化射流钻井是在钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头上部的一种钻井新技术,可以综合利用机械能量及水力能量提高钻井速度。通过使用水力脉冲空化射流发生器将钻井过程中进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动,钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流。文章分析了冀东油田高尚堡地区高94-22井水力脉冲空化射流的现场试验并与同区块邻井进行了对比,结果表明水力脉冲空化射流钻井较常规钻速提速13.51%～45.4%,有较高的利用价值。     

超深井水力脉冲空化射流钻井试验研究

在分析超深井水力脉冲空化射流钻井机理的基础上,在塔里木油田中古区块的2口超深井上进行了水力脉冲空化射流钻井现场试验.试验表明:水力脉冲空化射流在不改变原有钻具组合和钻井参数的情况下可以有效提高超深井机械钻速,并且对延长钻头寿命有一定的作用;水力脉冲空化射流发生器性能稳定,使用寿命长,完全可以满足现场需要.     

页岩气井中水力脉冲空化射流钻井试验研究

为了提高页岩气钻井施工中的机械钻速、缩短钻井周期,在分析水力脉冲空化射流钻井机理及关键技术的基础上,在宣页1井中进行了多井次现场试验,并将试验井段的机械钻速与同井相邻井段进行对比。试验结果表明,在钻进地层相同、相近工况下试验井段比同井相邻井段机械钻速平均提高105.3%;水力脉冲空化射流技术可有效提高页岩气钻井施工的机械钻速。建议进行多区块、多井次现场试验,以验证水力脉冲空化射流技术在页岩气钻井施工中的适应性。     

低压脉冲射流井底欠平衡钻井提高钻速机理分析

理论分析了井底欠平衡压力对井底岩石应力状态的影响以及负压差促进岩屑脱离井底的机理。通过对压力波在井底岩石中的扩散特点的分析 ,得出脉动性井底低压比持续性低压更有利于提高渗透性岩石的破碎效果。对于钻进大多数中渗透性地层 ,建议单个低压脉冲的持续时间应为几毫秒 ,而相应的低压脉冲之间的间隔应为几十毫秒。     

水力脉冲空化射流钻井技术在YB121H井的应用

随着我国深部油气层的不断发现,深井和超深井的数量不断增加,钻井过程中遇到的复杂情况增多。随着井深的增加,钻井速度下降幅度明显增大,同时钻井成本也急剧增加,这直接影响到油田的勘探开发速度和成本。传统钻井方式的能量传输、转换、分配和利用效率等问题一直未能解决,能量综合利用效率很低。文章详细阐述了水力脉冲空化射流钻井机理、水力脉冲空化射流发生器结构与工作原理。通过在YB121H井研究和试验表明,证实用水力脉冲和空化射流技术来提高钻井速度、节省钻井成本,是一种行之有效的方法。     

水力脉冲空化射流钻井机理与试验

在分析水力脉冲与空化射流调制机理的基础上,设计出一种新型水力脉冲与空化射流耦合的水力脉冲空化射流发生器,通过流体脉冲扰动和自振空化效应耦合,使进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动.钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流,产生水力脉冲、空化冲蚀和局部负压效应,从而提高井底净化和辅助破岩效果.塔里木盆地6口井的现场试验结果表明,水力脉冲空化射流钻具对钻头类型、地层特性、钻井液密度、排量、动力钻具等具有良好的适用性,机械钻速提高10.1%～53.4%.水力脉冲空化射流发生器具有性能稳定、效果好、使用寿命长等特点,完全可以满足现场的需要.水力脉冲空化射流技术将为提高深井钻速提供一种切实有效的途径,具有较好的推广应用价值.图4表4参12     

零半径水射流径向钻井技术的研究与应用

新型水射流径向钻井技术以零半径(套管外)从现有井筒内径向钻入地层,可为老油田、边际油田、低渗透油气藏和煤层气开发提供一种能有效恢复或提高单井产量的经济手段。采用集成式井下工具的水力深穿透技术,水平钻孔长度可达2m,能有效穿透近井带污染区,用定向穿透辅助压裂可有效改造低渗透裂缝性油藏。采用分步作业方式的水射流钻径向分支井技术,利用连续管起下钻具,水平钻孔长度可达20～50m或更长。最后指出喷嘴的牵引能力和钻孔性能是对水平钻孔长度及适应地层范围影响最大的关键因素。     

吸振式井下液压脉冲发生装置

为了提高钻井过程中井底钻井液能量及其利用效率,设计了吸振式井下液压脉冲发生装置,建立了装置的仿真模型并进行了仿真分析,对装置的性能进行了现场测试。基于将钻柱振动能量转化为井底钻井液液压的思路,设计了吸振式井下液压脉冲发生装置的结构并分析了其工作原理,在此基础上建立了装置的仿真模型。仿真分析结果表明:该装置可调制出较高幅值的井底脉冲压力,产生高出常规钻进喷嘴压降2~6 MPa的射流压力,且通过优选钻井液排量和钻头喷嘴当量直径可提高脉冲压力幅值。现场试验结果表明:与常规钻进相比,该装置可大幅提高钻进速度,有效延长钻头使用寿命;装置性能稳定、使用寿命长,可满足现场钻井施工要求。图5表3参13     

水力脉冲空化射流技术在非常规钻井中的应用

部分非常规井由于地层古老,岩性致密,可钻性差,钻井周期长,钻井过程中遇到的复杂情况增多,机械钻速下降幅度明显增大,同时钻井成本也急剧增加。从非常规钻井施工实际不难发现,采用传统钻井工艺和方式不能解决钻井机械钻速低,钻井周期长等难题。目前,石油专家通过探索研究发现,在水力参数不变的条件下,利用脉冲射流和空化射流能够产生较大的冲击载荷,提高清岩和破岩效率,从而顺利解决了钻井机械钻速低,钻井周期长等难题。通过跟踪、对比分析水力空化射流钻井技术在非常规钻井中的应用情况,研究该技术提高机械钻速的可行性,探索提高水力脉冲空化射流工具结构、水力参数、钻具组合与地层适应性关系,对非常规钻井提速做好技术准备具有重要的现实意义。     

Properties and testing of a hydraulic pulse jet and its application in offshore drilling

Offshore drilling has attracted more attention than ever before due to the increasing worldwide energy demand especially in China. High cost, long drilling cycles, and low rate of penetration （ROP） represent critical challenges for offshore drilling operations. The hydraulic pulse generator was specifically designed, based on China offshore drilling technologies and parameters, to overcome problems encountered during offshore drilling. Both laboratory and field tests were conducted to collect the characteristics of the hydraulic pulse generator. The relationships between flow rate and pressure amplitude, pressure loss and pulse frequency were obtained, which can be used to optimize operation parameters for hydraulic pulse jet drilling. Meanwhile a bottom hole assembly （BHA） for pulse jet drilling has been designed, combining the hydraulic pulse generator with the conventional BHA, positive displacement motor, and rotary steerable system （RSS） etc. Furthermore, the hydraulic pulse jet technique has been successfully applied in more than 10 offshore wells in China. The depth of the applied wells ranged from 2,000 m to 4,100 m with drilling bit diameters of 311 mm and 216 mm. The field application results showed that hydraulic pulse jet technique was feasible for various bit types and formations, and that ROP could be significantly increased, by more than 25%.     

大排量超高压喷射钻井技术

为了进一步提高塔河油田中上部地层的机械钻速．依据其钻井地质特点,文中开展了大排量超高压喷射钻井技术研究。依据塔河油田钻井地质环境,制定了大排量、适当钻头压降的超高压喷射钻井技术方案,并据此优化升级钻井装备,以满足大排量超高压喷射钻井技术的需求。依据试验方案．对排量和钻头压降2个核心参数进行了优化设计,并开发了水力学计算软件,在此基础上优化了钻进参数和钻井液性能参数。现场应用5口井,与常规钻井技术相比,35MPa高压喷射钻井的机械钻速可提高50％～260％,钻井周期可缩短38％～58％,同时该技术还具有明显的防阻卡效果,井身质量较好,提速提效显著。     

冲旋钻井机械钻速仿真研究

结合三牙轮钻头有关的理论,建立了冲旋钻井钻头的真实数学模型、真实井底模型和钻头牙齿与井底岩石互作用模型,用计算机仿真方法预测出了冲旋钻井机械钻速.应用结果表明,该模型可靠,计算结果与实际机械钻速基本一致,这些仿真模型可用于冲旋钻头优化设计和钻井参数的优选.     

井下增压超高压射流钻井技术研究进展

随着浅层油气资源勘探开发程度越来越高,深层油气资源成为中国油气资源战略接替的重要领域。而深井、超深井钻井勘探过程面临钻速慢,成本高等亟待解决的问题。应用超高压喷射钻井技术来提高深井超深井钻井速度是一种行之有效的方法,而实现超高压射流最主要的工具是井下增压器。通过国内外文献调研,主要介绍了国内外井下增压器工艺和增压机理以及超高压射流辅助破岩机理的研究进展,指出了前人研究的不足或尚未完善之处,在此基础上指出了井下增压器及其超高压射流辅助钻井破岩机理的研究方向。