KQC系列空气锤在油田气体钻井中的应用

在油田气体钻井中使用KQC系列空气锤,解决了泥浆钻井在中硬以上地层中钻速慢、易井斜的难题。钻机通过钻杆对井底空气锤施加钻压和转矩,空压机产生的高压气体驱动空气锤钻头对井底岩石进行冲击,形成快速的旋冲式破岩钻进。这种破岩方式要求的钻压和转矩较低,有效地降低了井斜,减少井下事故的发生。现场试验表明,使用KQC系列空气锤钻井,平均机械钻速比泥浆钻井提高5倍以上,同时具备防斜和纠斜的能力。介绍了KQC系列空气锤的结构特点、工作原理、技术参数、台架试验与现场试验情况及空气锤钻进中应注意的问题。     

气体钻井井斜控制的发展与新技术探讨

回顾了井斜控制技术的发展过程,总结了气体钻井井斜失控的原因及危害,探讨了空气锤钻井技术、空气螺杆钻井技术、扩眼保满防斜技术和自动防斜技术等气体钻井井斜控制新技术。空气锤钻井技术是目前最有效且可行性较高的钻井技术。文章提出了空气锤钻井技术的后续研究重点是:研究该工艺方式下钻具振动机理,研究空气锤的使用寿命、内部润滑机理及其结构优化等。提出了该课题组研制的气体钻水平井、垂直井两种专用扶正器和气体钻井滚轮扶正器,解决了钻井液钻井扶正器用在气体钻井中所产生的问题。同时提出了研究气体钻井专用防斜工具和研究气体钻井钻柱系统动力学是以后井斜控制技术的研究方向。     

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。     

哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术

准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性,指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩,较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上,通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局,改进空气锤保径结构与防掉机构设计,并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法,形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用,在保证井斜始终控制在1°以内情况下,单只空气锤平均进尺367.86 m,较邻井提高了56%以上,取得了显著的应用效果,为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。     

冲击回转钻井技术的现状及发展方向

冲击回转钻井技术属于井下动力钻井的一种方法，主要是以冲击载荷与静压旋转联合破岩。本文就该钻井技术的优越性和可行性及目前冲击回转钻井的现状以及今后的发展方向进行了论述。     

空气锤提速防斜研究

钻井领域中，当遇到坚硬、复杂、高倾斜地层时，造成机械钻速低、井斜严重，不断发展的空气锤技术成为解决这些问题优选方法。本文针对空气锤提速降斜的原因进行了分析，阐述了空气锤钻速提高有效防止井斜的机理。在冲击回转钻进过程中，根据不同井段合理的选择钻头可以更好的钻速提高有效的控制井斜。     

元坝地区钻井难题分析与技术对策探讨

元坝地区是中国石化天然气增储上产的一个重要勘探区域,但该地区钻井中遇到了一系列钻井难题,包括气体钻进井段较短、下部陆相地层常规钻井机械钻速低、小井眼钻井提速难度大、深部井段钻井液维护困难等。针对上述难题,探讨了:空气锤、雾化、泡沫钻井技术提高上部陆相地层气体钻井应用及进尺的效果;利用优选PDC钻头及复合钻井技术、低密度钻井液钻井技术、水力加压器和水力脉冲空化射流发生器等提高下部陆相地层的机械钻速;推广应用耐高温螺杆和涡轮钻具提高深部小井眼钻井速度,及利用高钙盐强抑制防塌钻井液体系解决井底高温高压、碳酸根及盐水污染问题的效果。最后推荐出了适合元坝地区各层段的优快钻井技术。      

应用空气锤钻进提高钻速机理分析

气体钻井是目前国际上迅猛发展的一项技术,被广泛应用于钻井提速、降低成本、保护油气藏等方面。在气体钻井中应用空气锤能够改善钻井性能,提高钻速。从空气锤钻进过程中井底岩石的力学性质、冲击旋转的钻井方法以及清洁井底方面分析了提高钻速的原因,并结合实验室岩石破碎状态,对空气锤钻井破岩特点进行分析,得出提高钻速得利于井底负压、高频冲击动载及清洁的井底。     

粒子冲击钻井技术基础理论及试验研究

粒子冲击钻井是以高速球形硬质钢粒子冲击破岩为主,以高速水力破岩和机械牙齿破岩为辅的钻进硬地层的一种高效钻井工艺。该工艺是在钻井液中增加一定质量的钢粒子,利用粒子的冲击破岩作用,提高在硬地层或者硬夹层的钻井效率。介绍了粒子冲击钻井技术涉及的理论及试验研究,分析了硬地层的岩石动态本构关系,确定岩石模型的选择和建立。利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA建立物理模型模拟粒子破岩过程,对比试验数据和仿真结果,总结了粒子冲击钻井破岩规律。粒子冲击钻井技术为解决硬地层钻井速度慢、钻井周期长和钻井成本高等难题提供了新思路,为近期页岩气的勘察和开发提供一种新的钻井方法,该技术在非常规油气勘探和开发中具有广阔的应用前景     

SGQ320型气体钻井用贯通式潜孔锤的研制

常规空气锤钻井技术在石油钻探领域得到了较大的发展和应用,为气动潜孔凿岩工具的发展和使用提供了广阔空间。在系统分析总结反循环空气锤气体钻井技术优势的基础上,详细介绍了SGQ-320型贯通式潜孔锤的组成及工作原理、关键结构参数及零部件的设计、性能参数仿真计算等整个研制的思路和过程。根据拟施工的井眼尺寸,以满足钻头体积碎岩所需冲击能量为前提,计算确定活塞的质量及关键参数,进行具体结构设计,并利用计算机模拟仿真程序辅助进行性能参数设计。SGQ-320型贯通式潜孔锤已完成室内调试,各项性能指标均达到了预期设计要求。该工具的成功研制为石油钻探提供了新的技术支持,能够融合气体钻井、冲击旋转钻井、反循环钻井三者优势,提高复杂地层、深井硬岩地层钻井速度。      

可控负压边喷边钻工艺

在钻探油气时,钻井液柱压力低于地层压力(负压)就会井涌、井喷,通过地面设备对其进行有效控制,不致造成事故和损害,并在边喷的条件下继续钻进,以打开更多的产层,就是"可控负压边喷边钻"工艺。文中介绍了该工艺的特点和要求、适用范围、井场布置、工艺操作要求和注意事项。中原油田用该工艺钻成濮深5井(4750m)和白21井(4190m),使地层没有受到污染,解决了长期以来悬而未决的问题。     

为PDC钻头连续钻进进行钻井液性能控制

PDC钻头具有钻进时间长、机械钻速高、起下钻次数少等特点,使用PDC钻头可大大提高钻井速度。但PDC钻头的使用效果与PDC钻头在钻进过程中短程起下钻的次数有很大关系,每次短程起下钻后机械钻速都要明显地降低。吐哈中原钻井公司通过在钻井液上做文章,围绕如何形成薄滤饼和如何减薄滤饼上下功夫,基本解决了PDC钻头起下钻阻卡问题,实现了PDC钻头连续钻进(中途不用短程起下钻),充分发挥了PDC钻头使用效果。     

ReelWell钻井方法——一种新的控压钻井技术

ReelWell钻井是一种新的控压钻井技术,主要由双壁钻杆、滑动活塞、双浮动阀等组成.钻井液从双壁钻杆环空泵入井内,并从内部钻杆返回,能够实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精准控制.该技术具有井底压力精确控制、钻井液微流量控制、井眼清洗、水力加压钻头、井底压力隔离、保护储层的特征,对于控压钻井、大位移井钻井、海洋深水钻井、无隔水管钻井、尾管钻井,提高钻井安全性与作业效率以及有压力挑战性的地层钻进方面具有较大的潜力和优势.文章详细地分析了ReelWell钻井的系统组成、工艺原理、特点及其应用情况,并建议我国结合实际情况,尽快开展这方面的相关配套钻井技术研究.     

基于随机钻井模式的钻井参数优化方法

在基于确定型钻井模式建立的钻井参数优化数学模型中,没有考虑钻进过程中的随机影响因素,因而具有一定的局限性。本文基于随机钻井模式,建立了钻井参数可靠性优化数学模型。该模型给出的钻进方案具有最大的可靠度。这意味着钻井过程将会以最大的可靠概率被完成。自1989年以来,此项优化技术在大庆油田进行了广泛的应用,使平均机械钻速提高31%左右,平均每米钻井成本降低7.3%。     

用旋转导向钻井系统钻大位移井

在用滑动导向系统钻大位移井时,随着位移及井深的不断增大,由于上部钻柱不旋转,会引起摩阻和扭矩过大、方位漂移失控、井眼清洗不良等问题。计算和实践表明,用滑动导向系统进行钻井时,大位移井的极限延伸能力受到了限制。文中对用旋转导向系统钻大位移井进行了方案性研究,设计了相应的可遥控和井下自动控制的旋转导向工具RSDS,并对旋转导向的机理进行了理论研究。所设计的旋转导向工具以钻井液为动力,充分利用了钻井液的冷却作用,具有较好的工作可靠性,结构简单。用旋转导向系统RSDS进行大位移井钻井,可望相当准确的控制井眼轨迹,大幅度减少钻柱所受的摩阻和扭矩,显著改善井眼的清洁状况。     

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各钻井参数与岩性有直接或间接的关系，直接利用钻井参数进行岩性预测，可以帮助我们在钻进过程中随时了解地下岩性情况，便于录井岩性的校正和对比。我们选用了塔中，塔北的数十口井钻速，钻压，转速，扭矩，泵压等５种参数进行岩性预测，具体做法是：用其它４种参数对钻速参数进行校正，然后建立钻速参数倒数与岩性间的关系，并以此进行岩性预测，预测结果与实际录井岩性相比，效果较好，符合率可达８０％左右。     

自升式钻井平台振动的研究

前言近年来自升式钻井平台发展很快,我国已设计制造了四十米水深的自升式钻井平台,还引进了几条九十米水深的自升式钻井平台。这些平台在使用过程中曾发生某些振动问题,如我国引进的九十米水深自升式钻井平台“渤海四号”在二十五米水深钻井时曾屡次发生桩腿悬臂部分的风激振动,这时风流引起的涡旋频率与桩腿的扭转频率相接近,因而产生强烈的颤振现象。     

钻井过程中钻井液循环温度数值模拟

准确的预测钻井液循环温度对钻井作业安全、快速钻进具有十分重要意义。文章根据热力学第一定律及传热学的基本原理,考虑了钻井液传热受流动影响,建立了钻井液与地层之间的二维非稳态循环温度数学模型,模型通过优选钻井液流变模式,精确计算钻井液流变参数,并采用无条件稳定的全隐式有限差分法求得模型的数值解,提高了预测精度。最后用现场实测数据与模型计算数据进行了对比分析,验证了该模型的可行性和准确性。该模型可用于计算实际循环条件下的管柱内钻井液、管壁、环空钻井液与地层的温度分布,为准确预测钻井安全密度窗口和钻井液设计提供基础数据。     

小井眼钻井技术

小井眼是继水平井之后,在80年代后期开始兴起的又一热点技术。据国外小规模现场试验及预测,小井眼钻井费用较常规尺寸井眼可节省钻井费用30%~40%,经济效益十分可观。本文第一部分介绍了小井眼钻井技术重新兴起的背景、小开眼的定义、为什么能节省钻井费用、适用范围及发展前景。第二部分着重分析了小井眼钻井技术中需要研究解决的问题,以及国外目前解决的程度。最后提出了几点建议,认为该技术是一项系统工程,应尽早在国内开展攻关,并在适用地区进行试验及推广。     

钻井中钻柱浮力分析与计算

浸泡在钻井液中的钻柱,会受到钻井液浮力的影响。在钻井施工过程中,井眼轨迹预测和控制及钻柱摩阻计算都应考虑浮力的影响。在钻井过程中,浮力的计算一般忽略了钻杆的内外加厚影响,而对于复合钻柱的浮力计算有不同的观点。文中对直井和斜井两种情况下的钻柱浮力进行了详细分析,提出了钻柱浮力的计算新方法,并在现场进行了验证。