大位移井岩屑床危害及处理措施研究

在钻井过程中钻头破碎岩石所产生的大小、形状各异的岩屑颗粒堆积在井底,如不及时清理将会使钻头重复破碎,影响钻井速度,增加钻井成本。在大斜度、大位移井中,钻头破碎的岩屑易在井中形成岩屑床,导致钻井过程蹩泵、蹩钻甚至卡钻,因此,井眼净化是钻大斜度井的关键技术。在分析岩屑床的成因及危害的基础上,分析了井斜角、环空返速、钻井液性能、钻井液流态、钻具旋转等因素对携带岩屑效果的影响,提出了一些有效预防和解决高难度定向井携岩问题的办法和措施,指出最有效的方法应是适当地利用大排量、改善钻井液性能和借助岩屑床清除工具等相结合的综合措施除岩。     

塔河油田含盐膏层井φ444.5 mm井眼钻井效率低的原因分析及对策

塔河油田含盐膏层井士444．5mm井眼钻深达3400m，受钻头选型困难、机械破岩能量不足、水力参数不能满足实际需要、设备能力不足、井身质量要求高、钻杆强度不够、地层复杂等因素的影响，钻井效率低下、事故频发，严重影响了盐膏层以下油气勘探开发的速度。给出了提高钻井效率的技术措施：使用大尺寸钻铤、φ139．7mm钻杆和合适尺寸的减振器。采用适当的工程技术措施，以保护钻头，提高机械钻速；配置先进的大功率四级固控设备，以及时清除钻井液中的有害固相；针对钻遏地层的特点优选钻头；改善钻井液流变性，提高携岩能力，保证井眼的净化。     

小井眼钻井技术研究及在苏东区块的应用

小井眼钻井在苏东区首次应用,无施工经验可以借鉴,同时由于井眼尺寸较小,常规井钻井施工参数不适合小井眼钻井;本文结合小井眼钻井技术难点和苏东区块地层特点,得出苏东区块小井眼钻井难点,并且针对这些难点,结合苏东区块常规井二开两趟钻技术,提出了优选高效钻头、螺杆、钻具组合,优化井身剖面、钻井液性能、水力参数、井眼轨迹控制等技术措施,形成一套适合苏东区块小井眼钻井技术参数以及配套工艺,实现小井眼钻井快速钻进。     

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。     

塔河油田大尺寸井眼提高钻井速度初探

塔河油田的深井、超深井数量日益增多,上部大尺寸井眼机械钻速低的问题十分突出,而且已经影响到全井的钻井周期和钻井成本,甚至影响到油田勘探开发的速度.详细分析了影响深井钻井速度的主要因素,指出大尺寸钻头型号少、机械破岩能量不足、水力能量小、井壁失稳、钻井设备能力有限、钻井液维护处理难度大等是深井钻井机械钻速低的主要原因,并从优选钻头、应用大尺寸钻具、应用井下动力钻具、优选钻井液体系等方面给出了提高机械钻速的主要技术措施.     

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。      

影响深井和越深井钻速的主要原因分析

由于深井、超深井地质情况不明，地质预告不准等原因，钻井过程中遇到的诸多复杂情况，使钻井速度大大下降。为此，分析了影响深井和越深井钻速的主要原因，认为：1．由于地质因素和井身结构设计不合理造成复杂情况影响钻速；2．国产大尺寸钻头结构单一，型号少，不能满足深井段地层岩性变化的需全；3．破岩机械能量不足；4．水力能量不足，井底岩屑清除不净；5在易斜地区，为了控制井斜被迫采用小钻压吊打；6钻井液性能及井眼净化不好，造成井下复杂情况；7深部致密硬塑性泥页岩地层难钻，造成钻速低；8．小井眼钻井装备不配套，影响深部小井眼钻速。     

五探1井?444.5mm井眼优快钻井技术

五探1井是中石油在川渝东部地区部署的一口风险探井,目的层为龙王庙组和灯影组,进陡山沱20m完钻。设计三开用?444.5 mm钻头从井深360 m钻至3 480 m,沙溪庙至嘉二3中部。通过对各层段的地层特性和邻井资料分析,识别到井塌、缩径、膏盐污染、井斜、井漏、磨钻头等工程风险。采用配强钻井装备、个性化PDC钻头、复合钻头、大尺寸大扭矩螺杆、优化钻井液性能、大钻铤钟摆钻具组合、优化钻井参数等技术手段,仅用58.56 d从井深323 m钻达3 550 m,?365.1 mm+?374.65 mm技术套管顺利下入预定井深,井身质量全优。创下川东地区?444.5 mm井眼最深、进度最快纪录,形成了下川东地区大尺寸超长井眼安全、优快钻井综合配套技术。     

海塔油田螺旋井眼的形成原因与预防措施

海塔油田所钻井中螺旋井眼比例大,造成对比分层不准、油水层识别困难,给地质分层解释带来不利影响。为解决该问题,分析了螺旋井眼的产生机理;结合海塔油田地质特征和钻井施工现状,从地质因素和工程因素2方面研究了海塔油田产生螺旋井眼的主要成因;对钻井工具、钻头、钻井参数和钻井施工措施等进行了分析总结,形成了海塔油田预防螺旋井眼的技术措施。该技术措施的主要内容是:采用直螺杆钻进,弯螺杆纠斜,使用钟摆钻具组合以增大钻具组合刚度,稳定钻具的工作状态;采用保径钻头,降低钻头侧向切削井壁;控制钻压和钻速,及时修正井壁,保证井壁光滑。现场试验表明,该技术措施可大大降低螺旋井眼的发生概率,保证海塔油田地质分层和油水层识别准确及测井工作的顺利进行。      

川南深层页岩气井大尺寸井眼一趟钻PDC钻头优化设计研究与应用

?406.4 mm大尺寸井眼钻井中通常采用大钻压、高转速等钻井参数，在高强度、高研磨性地层中钻进时，PDC钻头相较于在小尺寸井眼中振动更剧烈，切削齿更易崩损，单只钻头进尺及机械钻速受到影响。文章以川南Y202井区深层页岩气井的?406.4 mm钻头在自流井及须家河等高强度、高研磨性地层钻井为例，通过分析地层岩石力学特征及邻井钻头的使用情况，优选切削齿齿形、高耐磨切削齿材料、钻头刀翼数量，优化冠型剖面、钻头动态力平衡性能等，开展了大尺寸井眼PDC钻头优化设计研究。所设计的?406.4 mm大尺寸井眼PDC钻头X616K在配合大扭矩螺杆的情况下，成功实现该井区Y212井及Y215井两口井的大尺寸井眼一趟钻完成钻井作业，较邻井节约起下1～3趟钻的起下钻作业，缩短钻井周期2～3 d,提速效果显著。文章研究成果可为其他区块的大尺寸井眼PDC钻头优化设计提供参考。     

提高塔里木盆地钻井速度的认识与对策

针对塔里木盆地地面条件恶劣、地层构造复杂、钻探难度大等特点,分析了地层特性、机械破岩能量、水力参数、钻进参数及钻头等因素对深探井、大尺寸井眼钻井速度的影响,通过分析对比,提出了提高机械钻速的技术对策,为加快深探井钻井进度提供技术参考。     

XC-82型液力旋冲钻具及配套钻头的性能测试

XC－82型液力旋冲钻具及配套钻头是为满足深井硬地层钻井需要而研制的,主要由水击阀、支承座、冲锤、节流阀、砧轴、筒体及配套旋冲钻头组成。对这种钻具进行了冲击力、冲击频率、配套旋冲钻头与牙轮钻头机械钻速对比,以及泵流量、钻具行程和背压等参数对钻具性能的影响等一系列测试。测试结果表明,在主泵流量为100～350L/min条件下,钻具冲击能为11．5～132J,冲击频率为10～18Hz。钻具结构简单,零部件少,加工使用方便,性能稳定、可靠,主要技术性能与国内同类产品相比是比较先进的。     

煤层水力自旋转射流钻头设计

高压旋转水射流技术在钻大井径、长连续孔方面具有明显优势，在煤层中钻井又具有高效、节能、钻孔大、成孔规则、破岩效率高等优点，因此在煤层气地面径向水平井技术和井下采空区钻长直井技术中广为应用。主要从理论上分析了旋转射流和射流旋转各自的流动规律、破岩过程及破岩机理，并在此基础上分析了旋转射流钻头各设计参数的取值范围，结合已有的经验值，优化设计了可控外壳旋转内导叶轮、可控中心轴旋转内导叶轮、偏置可控外壳自旋转、偏置可控中心轴自旋转等4种水力旋转式钻扩孔射流钻头。这些钻头适用于在煤层中钻孔及安全排放瓦斯气体。     

PDC钻头泥页岩地层钻进泥包机理及对策研究进展

PDC钻头发生泥包时,切削齿和钻头体上会黏附大量的泥页岩切屑,影响破岩效率,弄清泥包机理是了解泥包影响因素、预防和清除泥包的前提。为此,通过调研、分析近年来国内外PDC钻头泥页岩地层钻进泥包发生机理、防止和清除泥包等方面的大量文献,从钻井液类型及性能、钻头结构、钻头水力学参数和PDC钻头其他处理等4项技术方面,总结论述了预防和减少PDC钻头泥包的新成果、新方法和新动态。进而认识到:①从微观层面研究泥页岩岩屑与钻头表面的黏附机理是研究泥包机理的未来方向;②通过向水基钻井液中添加化学添加剂以使其具有油基钻井液的性能的方法具有可取性;③预测泥包的钻头结构参数和水力学参数的确定需要大量的实验研究;④建立井底流场特点与钻头泥包的量化关系是今后数值模拟的研究方向。     

使用螺杆钻具条件下钻井水力参数优化设计方法

螺杆钻具虽然应用广泛,但使用螺杆钻具条件下的钻井水力参数优化设计方法还不完善。为了指导钻井现场应用,以螺杆钻具的推荐工作参数为约束条件,应用数学规划方法建立了钻井液排量和钻头压降优选模型,给出了实用的钻井水力参数优化设计方法。研究表明,使用螺杆钻具时,应在螺杆钻具推荐工作参数内,以钻头水功率与螺杆钻具水功率之和最大为指标优选钻井水力参数;为了获得最优水力参数,螺杆钻具工作压降尽可能采用推荐工作压降,钻头压降尽可能接近螺杆钻具传动轴限定的最大钻头压降。      

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%.     

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中原油田文东地区属于典型的盐间高压油气藏，油气层埋藏深，上部大直径井眼井段长。因而，如何提高大井眼钻井速度，是文东高压油气井钻井的重要课题。经过大量的实践，提出了解决这一问题的途径。从优选喷嘴组合，喷嘴类型和水力参数，增大双喷嘴直径差，配备大功率泥浆泵，降低钻井液水眼粘度等几个方面入手，以多种途径提高泵压和钻头水马力，从而提高了水力破岩能力。同时，优选钻头类型，总结出适合文东高压油气区快速钻进的三套钻头系列，从而充分发挥了钻头的工作效率，并使用合适的钻具组合及钻井参数，在满足井身质量的前提下，大幅度地提高了钻井速度，有效地降低了钻井成本。     

硬地层稳压稳扭钻井提速技术

采用PDC钻头钻进硬地层时,如果破岩扭矩较小或波动幅度较大,易造成钻头恶性振动和钻头使用寿命短,从而导致机械钻速低和钻井周期长。因此,建立了PDC钻头破岩所需门限扭矩的计算模型,以门限扭矩定量计算为核心、平稳传递钻柱应变能为手段,形成了硬地层稳压稳扭钻井提速技术。该技术通过优化井眼尺寸、选用合适的钻头和冲击类辅助破岩工具,降低破岩门限扭矩和门限钻压;通过选择合适的井下动力钻具,为钻头提供足够的破岩能量;通过选用减振工具和优选钻井参数,降低振动,保证钻头运动平稳。稳压稳扭钻井提速技术在夏河1井古生界硬地层进行了现场试验,二叠系机械钻速提高485.6%、全井机械钻速提高70.4%,取得了显著的提速效果。研究结果表明,稳压稳扭钻井提速技术能够提高硬地层机械钻速,可为复杂地层钻井提速提供借鉴。      

35 MPa高压喷射钻井技术实践

为了进一步探索高压喷射钻井技术的提速潜力,对高压喷射钻井设备和技术参数进行了优化配置。根据大排量、适当钻头压降的水力参数设计思路,对70D型钻机的钻井液动力及循环系统进行了升级改造;针对塔河油田中上部地层特点,优化了不同井身结构、不同井眼直径的水力参数,形成了适合软-中硬地层的35 MPa高压喷射钻井技术。该技术在塔河油田现场试验了5口井,与常规钻井技术相比,试验井段平均机械钻速提高了78%~262%。试验结果表明,该技术提速潜力巨大,具有较高的推广应用价值。