双壁钻杆低压钻井工艺技术

双壁钻杆低压钻井工艺技术是利用一种特制的双壁钻杆、旋转充气水龙头和井下气液混流器等特殊装置，以正循环的方式，分别从双壁钻杆的环形间隙和中心水眼内，同时向井内充（泵）入一定量的压缩空气和钻井液，压缩空气从井下某一位置处的气液混流器进入井眼环空中，钻井液从钻头水眼处上返，在井眼的环空中形成了两个不同压力梯度的气液混合段和纯液相段，从而达到降低井底液柱压力的目的。同时由于从井口到井底始终存在着连续的液相流，常规井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，可以进行正常的井眼轨迹控制。系统介绍了该工艺技术原理、专用配套工具的结构与功能，并结合现场一口井应用实例，对该工艺技术的工艺流程、操作要点、应用效果、范围和发展方向进行了系统阐述和评价。     

SlimpulseMWD仪器在潜山充气欠平衡钻井中的应用

充气欠平衡钻井过程中,当钻杆内钻井流体的气液比超过一定范围时,常规钻井液脉冲MWD仪器信号衰减过速,无法准确传输数据,因此欠平衡井段的井眼轨迹控制问题成为制约该技术发展和大规模实施的瓶颈。通过对国内外各种MWD仪器调研,最终优选SlimpulseMWD仪器实施充气欠平衡状态下的井眼轨迹监控。文章对充气欠平衡钻井过程中影响MWD仪器脉冲信号的原因进行了分析,提出高温深层潜山地层充气钻进情况下MWD仪器的优选原则,并对Schumlburger公司的Slimpulse仪器原理进行简单介绍,提出该仪器能够满足正常的定向、测斜要求。通过在南堡1-83、南堡1-88、南堡1-88侧等井中的成功应用,实现深层高温潜山井充气欠平衡钻井的井眼轨迹控制。该仪器的成功应用解决了充气欠平衡钻进中井眼轨迹控制的技术瓶颈,为深层潜山充气欠平衡水平井钻井施工提供了新的技术途径。     

临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究

利用水平井特殊轨迹增产的特点，与利用欠平衡消除储层伤害增产的特点相结合，产生了“欠平衡钻水平井”的新技术。欠平衡钻水平井技术是目前国际钻井界发展的热点技术，有许多非常成功的实例。注气欠平衡钻水平井技术面临的两大技术难题是井下动力钻具不能正常工作和常规MWD无法正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术既保证了注气液降低环空液柱压力的作用，同时又保证了钻井液脉冲MWD和井下动力钻具完全工作于不含气的介质，能够正常工作。临时套管注气欠平衡钻水平井技术的关键有3个方面：新型双层注气套管头、临时套管的下部固定技术和配套工艺。通过对临时套管注气欠平衡钻水平井技术的研究，可以形成一套实用、有效的注气欠平衡钻水平井的成套技术，解决临时套管注气欠平衡钻水平井技术的特殊难题。     

天然气藏欠平衡水平井钻井技术在HW801井的应用

HW801井是新疆油田第1口采用欠平衡方式实施的天然气藏大位移水平井,也是新疆油田首次部署水平段长达1000 m左右的水平井。长水平段延伸钻进中存在钻具摩阻、扭矩大,井眼净化困难,容易形成岩屑床,轨迹控制效率和精度低,采用液相欠平衡控压钻井作业,如何有效实现井控目标等技术难题。通过优化钻具组合和钻井参数,保证了钻压的有效传递,井眼轨迹平滑;FJQ-245型井下封井器和双节流管汇的合理应用,实现了三开全套欠平衡钻井作业;利用固控设备来控制好钻井液性能,以"净化"保"优化",满足有效携岩的要求。通过解决以上难题,HW801井安全钻进至井深3358 m,其中水平段长1051.92 m,为以后欠平衡大位移水平井钻井提供了成功经验。     

安2188限靶直井优快钻井技术

针对安2188井限靶直井施工难度大、所在区块机械钻速慢和易发生钻具早期失效等方面的技术难点，通过采用井下动力钻具配合无线随钻即时监控，优选钻头选型、钻进参数和钻井液体系，采取一整套预防钻具早期失效等技术措施，保证了安2188井安全顺利完钻，井眼轨迹达到设计要求，并大幅度提高了钻井速度，缩短了钻井周期，经济效益显著。     

苏里格南区块小井眼钻井关键技术

针对苏里格南区块小井眼钻井存在的钻头选型困难、井眼轨迹控制难度大、电测遇阻频繁、井漏严重和钻井速度慢等技术难点,开展了PDC钻头优化、螺杆钻具改进、钻具组合优选、井眼轨迹控制、钻井液体系优选和井下故障防控等关键技术研究,形成了苏里格南区块小井眼钻井关键技术,并在80余口井进行了现场应用。应用结果表明:改进后的PDC钻头性能稳定,机械钻速高,6口井钻井周期在10 d以内;优选的钻具组合和螺杆钻具能实现了二开“两趟钻”的提速要求;采取调控钻井液密度、降低压耗和预加随钻堵漏材料等措施钻穿易漏层,防漏堵漏效果显著;优化钻井液性能,提高了电测一次成功率。苏里格南区块小井眼钻井关键技术为该区块小井眼安全高效钻井提供了技术支撑。      

钻井液脉冲信号传输影响因素分析

在应用钻井液脉冲式无线随钻测量仪器进行井眼轨迹监测与控制时,钻井液脉冲信号在传输过程中经常会受到井深、钻井液性能、空气包、井底动力钻具等因素的影响,给正常的井眼轨迹监测与控制带来一定困难。详细分析了这些不利因素对脉冲信号传输带来的影响,并结合具体施工经验给出了解决的方法。      

卫 68-FP1 井泥页岩油藏水平井钻井技术

为了解决卫68-FP1 井水平段井眼尺寸小、井下摩阻大、井眼轨迹不易控制等问题,在计算不同井眼曲率下摩阻、扭矩的基础上,结合邻井实钻资料,优化了井眼轨道设计,以降低摩阻和扭矩;根据非常规水平井的实钻经验,选用"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合,并对螺杆钻具的弯角和稳定器外径进行了优化,以提高井眼轨迹控制精度;选用合理密度的油基钻井液,以保证水平段的井壁稳定性;采用C1+伽马地质导向技术,以提高油层钻遇率;制定了安全钻进技术措施,以确保钻井安全。实钻结果表明:合理的井眼轨道设计能够有效降低钻进摩阻;"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合能精确控制井眼轨迹,并能提高旋转钻进比例;C1+伽马地质导向技术能确保水平段始终在油层穿行。卫 68-FP1 井的顺利完成,可为泥页岩油藏水平井的钻井施工提供借鉴。      

安2188限靶直井优快钻井技术

针对安2188井限靶直井施工难度大、所在区块机械钻速慢和易发生钻具早期失效等方面的技术难点,通过采用井下动力钻具配合无线随钻即时监控,优选钻头选型、钻进参数和钻井液体系,采取一整套预防钻具早期失效等技术措施,保证了安2188井安全顺利完钻,井眼轨迹达到设计要求,并大幅度提高了钻井速度,缩短了钻井周期,经济效益显著。     

元坝1-侧1井超深小井眼侧钻井技术

元坝1-侧1井是一口高温高压超深小井眼侧钻井,侧钻时存在很多技术难点:小尺寸高强度套管开窗困难;窗口附近地层岩石硬度大、研磨性强;井底温度高;井斜角大、裸眼段长,易形成岩屑床;储层富含H2S;循环压耗大.通过优化钻具组合、优选钻井液体系及采用高温井下动力钻具复合钻井技术,成功解决了以上技术难题,安全、高效、优质地完成了钻井作业任务,为今后同类侧钻井施工提供了参考.从深井高强度套管开窗、高温高压井眼轨迹控制、长裸眼优质钻井液等方面对元坝1-侧1井的施工过程进行了详细介绍.     

欠平衡井底压力采集系统的研制与应用

在欠平衡钻井、空气或泡沫钻井中,当钻井液含有多相流时会出现井底压力不清楚、地层压力预测误差较大、欠平衡井底负压值控制不准确等问题。通过在三开欠平衡井段的现场试验,实测出钻井过程中在井底存在多相流时的井底压力,发现理论计算误差在10%左右,在有气侵的情况下误差高达13%,为此,提出一种利用实测井底压力准确计算地层压力的新方法,完井实测地层压力证明了该理论计算的准确性。它能准确计算出井底负压值以及环空钻井液平均密度的大小,合理确定后续欠平衡钻井的钻井液密度,从而发展和完善了欠平衡钻井井底压力控制技术,实现了欠平衡钻井数据采集分析的定量化、标准化和自动化。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。     

ZTS电磁波随钻测量系统及其现场试验

俄罗斯定向钻井主要采用的是电磁波随钻测量方式,相关研究较早,技术也比较成熟。经中国石化集团总公司科技部安排,在胜利油田对俄罗斯ZTS - 172M电磁波无线随钻测量系统进行了性能测试。通过现场应用,对俄制电磁波随钻测量仪器的基本结构、工作原理、系统优点以及待改进问题等有了基本了解。并对俄罗斯EM -MWD电磁波无线随钻测量系统进行基本介绍和现场试验情况总结。     

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.     

全系列钻杆用随钻剪销过滤器设计及试验

井下精密仪器对泥浆的固相含量要求非常高,需要在钻杆内安装泥浆过滤器。常规扣型钻杆需工人在二层台安装泥浆过滤器,而非常规扣型钻杆内无安装泥浆过滤器的位置。研制了适用于全部扣型钻杆的随钻剪销过滤器。对其外筒、剪切销钉的结构进行设计计算,并分析了该工具的压降。模拟井试验和现场应用表明:随钻剪销过滤器能有效过滤泥浆中的有害固相,避免井下马达堵塞,保护井下精密仪器,从而减少了起下钻作业,保证了海洋石油钻井安全和钻井时效。     

Optimization of Required Volumetric Flow Rates for Aerated Mud Underbalanced Drilling

Abstract

In the aerated mud underbalanced drilling, the bottomhole pressure is intentionally reduced by reducing the hydrostatic mud column due to the two-phase flow occurrence in the annulus. However, in the field, it is incorrectly assumed that the aerated mud can be treated as a homogenous mixture of liquid and gas, neglecting the slippage between the two phases and, thus, the flow pattern and its effect on pressure drop calculation. Accurate prediction of bottomhole pressures and optimal flow rates requires the modeling of the complex flow mechanisms involved in aerated mud flow, which includes flow pattern prediction and slip liquid hold-up. The objective of this study is to develop a simulation tool to optimize the gas and liquid volumetric flow rates using bottomhole pressure and borehole stability as the selecting criterion. The investigation of the drill pipe size effect on the optimal gas and liquid flow rates was also part of this study. A vertical, two-phase, flow comprehensive mechanistic model is modified and incorporated in the simulator to predict the pressure drop in the annulus according to the existing flow pattern. The modified model predicts the annulus bottomhole pressure and the corresponding optimal gas and liquid flow rates for various drill pipe diameters. The simulator was validated using field data, and the results show a fairly accurate match. In conclusion, the optimization of required flow rates for aerated mud drilling was achieved by the developed simulator, which considers flow pattern occurrence in the pressure drop calculation. Furthermore, the drill pipe size was found to be an influential parameter for flow rate optimization.     

王古1井防漏防溢充气钻井液技术

王古1井地层压力系数低,上部地层活跃.使用充气钻井液,充气量过大,井底当量密度会较低,油气容易溢出(或涌出)井口;充气量过小,井底当量密度会较大,又会发生漏失,因此合理地控制气液比是本井防漏防溢的关键;井漏的发生必然会使钻井液进入储层,污染油层,因此保护油气层,钻井液体系的选择是关键;另外,井下高温不仅影响钻井液性能,特别是无固相盐水钻井液的性能,也给钻具防腐带来难度.针对这种情况,采用无固相盐水充(氮)气钻井液新技术较好地解决了该井在钻井过程中的既溢又漏的复杂问题,为解决低压钻井井漏及油层保护问题提供了经验与方法.介绍了该井充(氮)气钻井液的施工工艺技术.     

加长方钻杆在随钻中的应用

在推广复合导向钻井技术及新型PDC钻头施工过程中,常常出现动力钻具产生的反扭矩带动钻具逆时针旋转现象,使钻机大绳打扭,将水龙带、有线随钻电缆等缠绕在一起,导致电缆损坏,耽误生产以及导致井下复杂情况发生等严重后果。通过在有线随钻中利用方钻杆柱的方法,即在有线随钻中,根据井架类型,选择2根或3根自加工的方钻杆连接在一起,通过方钻杆和转盘的相互作用,控制螺杆钻具产生的反扭矩,从而避免钻具突然逆时针旋转情况的发生,较好地解决了上述难题,通过在冀中地区的推广应用,使得钻井速度大幅度提高,钻井事故相应地减少,实现了安全、高效钻进,获得了可观的经济效益。     

亚肯3井深井侧钻技术

塔北亚肯3井设计井深6200m,钻至5546.33m时发生盐层卡钻,处理事故中钻具又折断,被迫填井侧钻。第一次侧钻因螺杆钻具事故而失败。第二次侧钻,侧钻点井深5100m。在井深、温度高(实测112℃)、压力高(钻井液密度1.74g/cm3)、地层可钻性差、工具面不易控制的情况下,采用螺杆钻具和有线随钻测量技术侧钻成功,并将?177.8mm尾管安全下至井深5656.73m。