鄂尔多斯盆地北部工区测井优选钻头技术与应用

利用已完钻测井资料和地质资料对工区地层强度特性进行评价,建立地层声波时差和岩石可钻性的定量关系,估算各层段的岩石可钻性级值,并对地层岩石可钻性进行分级与对比。根据可钻性级值和地层硬度、抗压强度等岩石力学参数及钻井工程情况,利用钻头优选方法,选择适应研究工区的钻头型号,对不同层位使用的钻头型号进行可行性分析和评价。通过几口井实际钻头选型的试验研究和应用,达到了提高机械钻速及钻头进尺,缩短钻井周期,降低钻井成本的目的。     

恒压恒扭提速工具在夏河1井的应用

针对夏河1井地层岩石硬度高,可钻性差,地层硬脆,存在蹩跳钻和易塌易漏等开发难点,对破岩机理进行深入分析,筛选适应该类地层的提速工具,提出了为钻头提供稳定扭矩和恒定钻压的工具,以增强钻头的破岩能力,并配合高效PDC钻头,从而提高了钻井效率。在夏河1井的上部地层一开ф406.4 mm井眼和二开ф311.2 mm井眼,试用了ф244.5和ф229.0 mm~2种尺寸的恒压恒扭提速工具,工具共入井9次,平均机械钻速3.26 m/h,累计进尺2 633.72 m,纯钻时间808.5h,与邻井BT5在相同井段平均机械钻速0.83 m/h相比,提高292.8%,提速效果显著,证明该工具在大尺寸井眼的复杂地层具有较高的推广应用价值。研究结果可为该工具后期的推广应用提供依据。     

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。     

砂砾岩地层钻头合理选型研究及应用

莫里青地区所钻遇地层含砾岩层多,下部地层的岩石成岩性好,胶结致密,研磨性强,可钻性差,机械钻速较低,为提高该地区钻头的进尺和钻速,开展了钻头类型优化研究。利用测井资料和钻头使用资料相结合的方法,首先对该地区的测井资料进行处理分析,得出地层的抗压强度、抗剪强度、研磨性及可钻性等力学参数,然后根据已使用钻头情况,建立钻头数据库。利用钻头类型与地层之间的匹配关系模型,结合地质、测井和钻井资料进行钻头合理选型,得出了钻头优选结果,并进行了现场应用,取得了较好的效果。     

轮古区块深井复杂地层钻头选型研究与应用

文章针对塔里木油田 Ｌ Ｇ区块的钻头选型问题, 对目前的钻头选型方法进行了总结和评述, 采用岩屑能量法测定了地层上部的岩石可钻性, 为钻头选型提供了依据; 利用现场测井资料计算了地层下部的岩石力学参数, 指出奥陶系地层不适合使用 Ｐ Ｄ Ｃ钻头; 同时采用主成分分析方法对大量钻头使用资料进行了分析, 利用钻头入井深度、 钻压、 转速、 比能、 排量、 进尺、 平均机械钻速等七个因素构建综合指标来评价钻头的使用效果, 优选出了Ｌ Ｇ地区钻头型号, 经过钻头优选及参数优化后, 机械钻速有明显的提高。     

基于虚拟强度指数的钻头选型方法研究

优选钻头类型是提高钻井速度、降低钻井成本最直接、有效的方法之一。通过综合考虑钻压、转速、扭矩、水力参数等因素对钻头破岩效率的影响,根据能量守恒定理,建立了地层虚拟强度指数（VSI）模型,利用模型来计算不同钻头的虚拟强度指数,同时,在考虑钻头进尺和成本的基础上,提出了利用效益指数来定量评价钻头使用效果,消除了以往钻头选型过程中人为因素的影响,为钻头类型优选提供了科学依据。该方法在玉门油田酒东地区进行了应用,根据效益指数的大小,优选出了适合?311 mm和?216 mm井眼的不同钻头类型,现场应用机械钻速分别提高1.94倍和2.77倍,效果较好,为进一步提高酒东地区钻井速度、加快勘探开发进程奠定了基础。     

松南气田深部地层可钻性级值研究

松南气田深部地层岩石可钻性差给钻井工程带来很大难度。为提高钻井速度,降低钻井周期,此次研究在分析现有典型岩石可钻性级值确定方法不足之处的基础上,选择钻速方程法来研究松南气田地层可钻性级值,建立了该地区纵向地层岩石可钻性剖面,以此为依据优选的钻头经现场应用取得良好的效果。通过计算出的地层可钻性,推荐了松南气田泉头组和登娄库组的钻头类型。实钻结果表明,推荐的钻头较前期使用钻头的平均机械钻速提高30％以上。     

长宁页岩气区块?311.2 mm井眼PDC钻头个性化设计与应用

四川长宁页岩气区块地层岩性变化复杂,硬度高、研磨性强,底部含有燧石,可钻性差。为了有效提升机械钻速,缩短钻井周期,建立了该地层岩石力学参数剖面,深入分析了地层岩性及可钻性变化规律,通过针对性的钻头冠部轮廓及切削齿分布设计,受力、做功、力平衡分析与优化,形成了两种针对不同层段的PDC钻头。结果表明,二开?311.2 mm井眼机械钻速达到13 m/h,相比于同平台邻井,机械钻速提升了110%,纯钻时间节省了107%。在该模式下进行的钻头设计与应用流程,达到了提速增效的目的,对类似地层区域的个性化钻头设计具有积极的指导和借鉴意义。     

吐哈油田马朗凹陷火成岩地层钻头优选技术研究

吐哈油田马朗凹陷石炭系地层主要以火成岩为主,地层具有低可钻性和强研磨性,对钻头特性的要求更高.针对该地层特点及钻头选型难的问题,选取了钻头的成本、进尺、机械钻速、纯钻时间、钻压、转速以及钻井液密度等7项指标,利用主成分分析法对已经使用过的钻头型号进行了评价优选,并结合该地层岩石可钻性级别,优选出了HJ637、HF637...     

岩石抗钻能力界定新方法——五参数法

准确评价地层岩石力学特征参数是钻头优选的基础。对现场岩心进行室内实验,利用回归分析法建立岩石抗钻特性参数计算模型,考虑岩石物理性质、力学性质及孔隙特征对岩石抗钻特性参数的影响,兼顾钻头攻击性和耐磨性,根据不同声波时差与地层岩石硬度、内摩擦角、单轴抗压强度、研磨性级值及岩石可钻性级值之间的关系,应用归一化处理方法,建立了地层抗钻特性五参数雷达图,绘制并应用雷达图对X 油田渔洋组层段进行了钻头选型。结果表明:应用雷达图选出的钻头,平均进尺提高188%,平均机械钻速提高7%,平均纯钻时间提高160%,应用该方法进行钻头优选能够指导现场施工。     

元坝地区钻头优选技术应用研究

针对元坝地区深部地层钻速慢、钻头磨损严重的问题,根据声波时差与地层岩石可钻性之间的相关性,建立了岩石可钻性的计算模型,并结合已钻井的测井数据,对元坝地区的钻头类型进行了优选研究,分析了地层岩性的可钻性级值,提出了适用于不同地层的钻头类型推荐方案.现场应用结果统计分析表明,所选钻头类型能够很好地适应于元坝地区深部地层,对于提高机械钻速和有效进尺发挥了重要作用,进一步缩短了钻井周期.该技术为元坝地区钻头类型的优选提供了重要的技术支持和参考方案.     

基于岩石抗钻特性的BP神经网络钻头选型方法

地层岩石抗钻特性是影响钻头使用效果最重要的一个因素,传统的钻头选型方法大多只是定性分析地质层位和钻头的对应关系,定量地计算分析岩石抗钻特性与钻头使用效果之间的关系较少。在分析现有钻头选型方法的基础上,提出一种基于岩石抗钻特性的BP神经网络钻头选型方法,并在大港油田进行了应用。首先基于测井资料和室内实验建立大港油田地层抗钻特性评价模型,并且利用模型计算得到的岩石力学参数数据和现场钻头使用数据编码成神经网络学习样本,然后建立完钻井地层抗钻特性和对应最佳钻头类型的BP神经网络模型,最后输入学习样本完成神经网络训练。利用该模型进行选型时需提供待钻井段的岩石力学参数预测数据,神经网络经过计算之后会输出最佳钻头类型。该选型方法在港深18-17井应用效果不错,优选的钻头在港深18-17井沙一段相比于邻井同一层段平均机械钻速提高了25%。     

长宁页岩气区块Ø311.2ｍｍ井眼 ＰＤＣ钻头个性化设计与应用

四川长宁页岩气区块地层岩性变化复杂,硬度高、研磨性强,底部含有燧石,可钻性差。为了有效提升机械钻速,缩短钻井周期,建立了该地层岩石力学参数剖面,深入分析了地层岩性及可钻性变化规律,通过针对性的钻头冠部轮廓及切削齿分布设计,受力、做功、力平衡分析与优化,形成了两种针对不同层段的PDC钻头。结果表明,二开 Ø311.2 ｍｍ井眼机械钻速达到 13 ｍ／ｈ,相比于同平台邻井,机械钻速提升了110％,纯钻时间节省了107％。在该模式下进行的钻头设计与应用流程,达到了提速增效的目的,对类似地层区域的个性化钻头设计具有积极的指导和借鉴意义。     

高研磨性硬地层钻井提速技术

川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采用孕镶金刚石钻头提高破岩效率;为降低硬地层和软硬交互层段钻头失效导致的钻速低问题,开展了三开井段典型钻具组合扭转和纵向振动理论分析,提出东岳庙段以浅地层采用扭力冲击器配合PDC钻头降低黏滑,珍珠冲段含砾岩层段需使用减震工具或改变钻具组合降低纵振,砂泥岩互层段需推广使用双向减震器或水力加压器降低纵振;采用高速螺杆+孕镶金刚石钻头的复合钻进,提高自流井组至须家河组大井眼定向速度。5口井现场实施后,机械钻速成倍增加、钻头新度提高30%,须家河组?311.2 mm井眼定向速度提高1.32倍。     

新疆石英滩地区上部地层PDC钻头设计及应用

新疆石英滩地区上部地层主要为细砂岩与泥岩不等厚互层,且有含砾细砂岩和杂色砂砾岩,地层可钻性变化较大,软硬交错,研磨性和冲击性强,对钻头性能要求高且未使用过PDC钻头。为提高机械钻速、增大进尺、节约钻井成本,设计了PK6245MJ-311.2PDC钻头,在上部地层使用。该钻头在英2井进尺607 m,平均机械钻速5.54m/h,机械钻速快、进尺多、防斜效果好,具有较高的推广价值。     

济阳坳陷深部地层PDC钻头优化设计与应用

济阳坳陷北部沾车凹陷的沙3段、沙4段及中生界地层岩石强度高,研磨性强,可钻性差,严重制约着该地区深井、中深井钻井速度的提高。为此,对该地区26口井的地质资料、钻头使用资料和测井资料进行了分析和处理,得到了地层的强度、可钻性和研磨性等参数的定量数据,据此设计和优选了适用于不同地层特性的PDC钻头,并介绍了其主要特性。优选的PDC钻头进行了现场试验,其中1只Φ215.9 mm MSX516M钻头在7口井进行了试验应用,累计进尺2 687.00 m,总纯钻时641.00 h,平均机械钻速4.19 m/h;1只Φ215.9 mm RSR516S钻头在3口井进行了试验应用,累计进尺1 970.00 m,总纯钻时729.50 h,平均机械钻速2.70 m/h;1只Φ215.9 mm MSX813M型钻头在3口井进行了试验应用,累计进尺373.46 m,总纯钻时262.70 h,平均机械钻速1.42 m/h。几只设计优选的钻头与邻井所用其他钻头进行了使用情况对比,结果表明,不论是平均机械钻速还是单只进尺都有了大幅度提高。      

PDC钻头旋转齿技术在南海东部西江区块深部地层应用

南海东部西江区块深层古近系地层因地层可钻性较差、机械钻速(ROP)偏低、单只钻头进尺短,造成钻井周期长、作业成本高、井眼浸泡时间长、钻具遇阻和卡钻等复杂情况。为提高深部地层钻井作业效率,此文分析了西江区块地层特点以及常规PDC钻头在深部地层作业的缺陷,针对性地提出PDC钻头旋转齿钻头技术,该项技术很好地解决了机械钻速低和单只钻头进尺短的难题,在西江区块探井中应用,取得了显著的效果。井段平均ROP较邻井同井段提高31.46%,一趟钻完成进尺为1 421.0 m的作业井段,行程钻速为8.91 m/hr,整体行程钻速相比邻井平均水平提高89.57%,有效提高了古近系地层钻井效率,在该区块具有良好的推广价值。     

乌夏断裂带二叠系岩石力学特性与钻头优选

准噶尔盆地西北缘乌夏断裂带二叠系地层埋藏深度较大,岩性较复杂,岩石研磨性强、可钻性差。为解决在该地层机械钻速低、进尺短及钻头使用寿命短等诸多问题,根据已完钻井的钻井及测井资料,结合室内微钻头可钻性实验,对二叠系地层岩石力学特性进行了分析评价,确立了将单轴抗压强度、内聚力、内摩擦角和可钻性级值作为牙轮和PDC钻头选型的基础参数和选用标准,形成了适合于乌夏断裂带二叠系地层的钻头优选技术。     

基于PCA-BP的钻头优选方法与应用

涪陵页岩气勘探开发过程中,由于岩石可钻性差、硬度高等导致的机械钻速低问题越发突出。针对这一问题,文中建立了基于主成分分析与神经网络优选钻头类型的方法。首先,根据测井解释与地统计学原理,获得岩石抗钻参数纵向与横向的分布规律;然后,对现场钻头使用情况进行统计,确定钻头使用状况的表征参数,并根据主成分分析法的降阶原理对多维表征参数进行处理,获得综合表征参数;最后,利用BP神经网络建立岩石抗钻参数、地层层位和钻头类型与综合表征参数之间的映射关系,从而实现钻头类型优选。以焦石坝地区的现场资料进行实例分析,结果表明,该方法实用性强,能够满足工程实际需要。     

牙轮-PDC混合钻头在迪北103井的应用试验

迪北103井是塔里木盆地库车坳陷东部依奇克里克构造带迪北斜坡的一口评价井,据邻井的实钻资料,预计该井在中新统吉迪克组、渐新统苏维依组、古近系库姆格列木群将钻遇砾石含量高、软硬交互频繁、可钻性差的地层,钻头选型困难,无论是牙轮钻头,还是PDC钻头,机械钻速和单只钻头进尺都很低。为此,在迪北103井的444.5mm井眼段尝试应用了牙轮-PDC混合钻头,该新型钻头由3个牙轮、3个PDC切削刀翼和钻头胎体构成,把PDC钻头优越的切削破岩机理及牙轮钻头的冲击破碎机理有机地结合在一起。试验从井深2 524m开始,一趟钻钻至2 866m,进尺342m,平均机械钻速1.70m/h,顺利钻穿吉迪克组—库姆格列木群组的复杂岩性段;与邻井(迪北104井)相同钻进井段相比,迪北103井钻头进尺提高了654%,机械钻速提高了157%,同时该井还刷新了444.5mm牙轮-PDC混合钻头单只进尺世界纪录。该钻头在迪北103井的成功应用为迪北区块钻井提速提供了有益的经验。