随钻扩眼技术研究进展

随钻扩眼工具作为扩眼工具的一种,具有常规固定翼式扩眼工具无法比拟的优势。在介绍随钻扩眼技术在深井、超深井、小间隙井、盐膏层钻井和侧钻井中的应用情况后,就国外随钻扩眼工具的研究进展和应用进行了分析,包括斯伦贝谢公司的Rhino系列扩眼工具、哈里伯顿公司的XR~(TM)和UR~(TM)扩眼工具、贝克休斯公司的GaugePro扩眼工具、威德福公司的RipTide扩眼工具及国民油井公司的Anderreamer扩眼工具。指出了国内外随钻扩眼工具的研究重点和今后的发展趋势。最后建议我国应加强随钻扩眼技术和工具的研究力度,完善随钻扩眼技术和工具,这对提高我国的钻井技术有着重要的现实意义。     

国外扩张式随钻扩眼工具应用现状及发展趋势

随钻扩眼技术在处理复杂地层、提高钻井速度、提高套管环空间隙等方面具有应用价值。分析了国外几大油田服务公司的扩张式随钻扩眼工具的结构,介绍了其在现场的应用情况,总结了国外扩张式随钻扩眼工具的技术特点,并初步探讨了随钻扩眼工具的发展趋势。     

经济高效的随钻扩眼新方法

介绍了一种先进的随钻扩眼新方法和工具。随钻扩眼技术与常规的先钻领眼后扩眼方法相比，节节省１－２倍的钻井施工时间，减小各层大道这尺寸，减少起下钻次数，提高机械钻速，降低卡钻概率。随钻扩眼工具设计合理，强度高，灵活性强，可实现由地面控制扩眼器在井下的“开／闭”，现场应用结果证实，这是一种非常可靠的扩眼工具。     

南海西部高温高压探井随钻扩眼技术

南海西部海域莺- 琼盆地地温梯度大、压力系数高,在高温高压井段作业时往往需要维持较高的钻井液密度,导致安全密度窗口窄,钻井过程中易发生漏、喷同存的复杂情况。为提高高温高压井的钻井安全和效率,采用随钻扩眼技术,增加套管层次,进而为钻井作业提供良好安全窗口。以莺- 琼盆地某高温高压井钻井难点入手,分析了针对目标区域钻井难点的相应对策,并从扩眼技术适应性、扩眼工具选型、扩眼工具与领眼钻头尺寸优选、扩眼钻具振动分析、水力分析、现场技术关键等方面对随钻扩眼工艺进行分析,形成了相应的随钻扩眼工艺技术。     

经济高效的随钻扩眼新方法

介绍了一种先进的随钻扩眼新方法和工具。随钻扩眼技术与常规的先钻领眼后扩眼方法相比，可节省1～2倍的钻井施工时间，减小各层套管尺寸，减少起下钻次数，提高机械钻速，降低卡钻概率。随钻扩眼工具设计合理，强度高，灵活性强，可实现由地面控制扩眼器在井下的“开／闭”，现场应用结果证实，这是一种非常可靠的扩眼工具。     

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。     

扩张式随钻扩眼工具技术现状与发展建议

在指出扩张式随钻扩眼工具与其他扩眼工具比较具有的技术优势之后,介绍了国外几种典型的扩张式随钻扩眼工具的结构原理、性能特点和应用情况,包括Smith公司的Rhino一体化扩眼器、Halliburton公司的XR型扩眼器、NOV公司的Anderreamer扩眼器以及Tesco公司的Un-derreamer扩眼器等,随后简要分析了国内随钻扩眼工具的技术现状,最后对国内开展扩张式随钻扩眼工具研制提出了建议。     

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。     

应用新型钻扩眼系统显著降低复杂井的钻井成本

在过去近２０年里，随钻扩眼工具的发展主要经历了“管下扩眼器＋钻头”－双心ＰＤＣ钻头－新型随钻扩眼系统的历程。９０年代中期所开发的新型随钻扩眼系统采用了两件式设计，没有活动部件，不存在金属部件掉落井下的风险，克服了常规管下扩眼器的缺陷；同时，又最大限度地减少了双心ＰＤＣ钻头作业过程中易出现的问题（扩眼段井径不一致、易出现振动损坏、定向控制不可预测，等）。这种新型随钻扩眼系统已多次在一些复杂井的钻井获     

史密斯钻井新技术介绍——史密斯随钻扩眼器系统和犀牛稳定器

史密斯具有全球领先的扩眼技术，主要产品包括犀牛XS扩眼器和Reamaster，这些产品是同史密斯钻头一同研制开发的钻井新工具及系统软件，产品还包括双心钻头和IDEAS。史密斯的随钻扩眼器是建立在技术、经验和全球资源等基础上，以为用户提供高质量井眼为宗旨，通过大量的作业前期分析、优质的作业记录和作业之后的数据统计而证实有效的扩眼工具。史密斯能够提供广泛的随钻扩眼器工具系列产品和全方位的技术服务，确保在复杂的工况下实现优质井眼。     

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     

液压控制式双向随钻扩孔工具研制

随钻扩孔工具不仅能显著提高小井眼固井质量,而且解决了深井超深井钻井过程中的缩径难题,从而避免了发生井下事故。在分析研究国内外随钻扩孔工具特点的基础上,研制了一种高效随钻扩孔工具,具有随钻同心扩孔、水力可控、强制收翼、双向扩孔的特点。以井深1 000 m为例,进行了刀翼收放的水力学校核。同时,运用有限元对其本体进行了不同转矩工况下的强度校核,当转矩高达40 kN·m时,最大等效应力仅为10.6 MPa,满足设计要求。该工具的研制对国内随钻扩孔的研究具有重要意义。     

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。     

胜利油田随钻扩眼工具及其应用

针对胜利油田井身结构不合理、固井环空间隙小、盐膏层地层安全钻进等技术难题，研发了4种适应于不同复杂情况的随钻扩眼工具:SJK系列机械式扩眼工具、SPK双心式随钻扩眼工具、SYK系列压差式随钻扩眼工具、YK系列液压式扩眼工具。介绍了各种扩眼工具的结构原理、特点及其现场应用情况，分析了不同井况下随钻扩眼钻进时的钻具组合方案，提出了各种复杂井况下适宜的随钻扩眼工具及最佳钻具组合。现场应用表明，这4种随钻扩眼工具能够取得较好的应用效果。     

钻井液水力参数智能设计系统的研制

以Delphi 7为平台开发了钻井液水力学智能设计系统.该系统以优化钻井液流变模式为基础,根据井身结构和钻具组合,模拟实际钻进参数,输入机械钻速和岩屑相关参数,通过图形和报表动态输出压力降、钻井液当量密度、岩屑临界输送速度等参数,用户可方便地对钻井参数进行对比和参照,并根据实际经验加以修改,以达到最优水力参数的设计.     

一种新型机械式PDC随钻扩眼工具

研制了一种新型机械式PDC随钻扩眼工具,工具采用PDC扩眼刀翼、八方杆传递扭矩、浮动机械剪切锁销、锥体带动扩眼刀翼伸缩的结构方案。原理是加压剪断锁销,八方杆推动锥体下行,扩眼刀翼沿锥体表面的燕尾槽滑动伸出,进行扩眼作业,扩眼作业结束后上提钻具,锥体上行,带动扩眼刀翼缩回。现场试验结果表明,所研制的随钻扩眼工具原理正确、结构可靠,为提高完井质量、解决井下复杂情况等提供了一个新的技术手段。     

Hydraulic Pulsed Cavitating Jet-Assisted Drilling

Abstract

How to improve drilling rate in deep wells has been a hot subject. Based on modulating pulse jet and cavitating jet, a new drilling tool is designed which couples advantages of both pulse jet and cavitating jet. When drilling fluid flows through the tool during the drilling process, fluid is modulated to pulse and cavitate. Thus, pulse cavitating jet is formed at the outlet of the bit nozzle. Because of jet pulsation, cavitating erosion and local negative pressure affect bottomhole rock. Cleaning and breaking is enhanced and penetration speed is improved. Oil field tests in five wells show good applicability of the tool to bit types, formation, drilling densities, flow rates, and dynamic hydraulic drilling motors, etc. As a result, penetration rates are improved ranging from 10.1 to 31.5%; the maximum working time is about 235.5 hr in downhole. Pulse and cavitating jet coupling will afford an effective means to improve drilling rate for deep wells.     

东海井身结构优化与钻井提速技术

为了节省东海油气田勘探开发成本、降低新建油气田经济开发门槛、提高机械钻速、实现钻井降本增效的目的,针对东海地层中12-1/4 in井段裸眼段长、夹层多、可钻性差、井壁容易失稳,导致起下钻困难、划眼时间长、井壁坍塌及卡钻等诸多钻井难题,进一步优化表层井眼尺寸,对深部井身结构简化,并创新引进了等壁厚马达、水力振荡螺杆、一体化复合提速工具等钻井提速工具,形成了配套提速技术。现场应用显示,2018年全井平均机械钻速较“十二五”末提高55%,深层提高72.2%,提速降本效果显著。研究成果有效保障了油气井低成本、安全、高效勘探开发,对边际油气田的开发、老油田挖潜以及探井降本具有广阔的应用前景。     

普光3井防斜打直技术

普光3井上部地层属于高陡构造,地层倾角大,极易发生井斜,地层可钻性差,蹩跳钻严重,上部地层防斜打直是施工的难点。该井在施工过程中应用了钟摆钻具组合、大直径钻铤组成的塔式钻具组合和螺杆钻具组合。应 用效果表明,钟摆钻具组合在表层钻进时,要防斜打直要求钻压很小,这样制约了钻井速度;大直径钻铤塔式钻具组合防斜效果较好,且匹配好合适的钻井参数并优选好钻头,能有效提高钻井速度;上螺杆扭方位钻具组合是一种较积极的防斜打直措施,有必要进一步探索。     

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。