大订调整井刮刀钻头优选参数钻井技术

在庆油田普遍采用刮刀钻头调整井。现场试验表明，对刮刀钻头钻井参数进行优选优配，在同等条件下比牙轮钻头可获得更高的经济效益。本文主要介绍大庆油田１９９２年２０多口井现场试验情况，同时探讨了钻头选型、喷嘴组合、泵压、排量、钻压、转速及钻井液参数对刮刀钻头钻速的影响规律。     

大庆调整井刮刀钻头优选参数钻井技术

大庆油田普遍采用刮刀钻头钻调整井。现场试验表明，对刮刀钻头钻井参数进行优选优配，在同等条件下比牙轮钻头可获得更高的经济效益。本文主要介绍大庆油田１９９２年２０多口井现场试验情况，同时探讨了钻头选型、喷嘴组合、泵压、排量、钻压、转速及钻井液参数对刮刀钻头钻速的影响规律。     

大庆长垣东部地区中深井钻头系列的评选

以现场试验资料为依据，分析了短翼下喷嘴刮刀钻头、ＰＤＣ钻头以及中长和加长喷嘴牙轮钻头的使用效果，并引用优先数法评选出大庆长垣东部地区中深井的最优钻头系列，为提高中深井钻井速度提供了可靠依据。     

调整井刮刀钻头与牙轮钻头使用特性对比分析

通过１５６口调整井钻井试验，对比分析了刮刀钻头和牙轮钻头的钻进特性、牙齿磨损特性、井底流场特性及钻井效果。结果表明，大庆油田葡萄花组以上地层宜用刮刀钻头钻进，刮刀钻头的平均机械钻速比牙轮钻头的平均机械钻速提高８２％。     

短翼刮刀钻头的研制与现场试验

短翼刮刀钻头,是从常规刮刀钻头的使用中演变而成。短翼刮刀钻头刀翼比常规刮刀强度提高30％。在相同钻井参数下,前者比后者平均喷嘴射流提高20％,提高进尺18％,机械钻速提高37.18％,降低钻井成本27.86％。     

B9M型金刚石复合片刮刀钻头井底流场研究

以现场应用的B9M型刮刀钻头为原型,建立了与实际相接近的刮刀钻头井底流场物理模型.用计算流体力学软件Fluent将CAD模型转换为相应的CFD井底流场模型,运用k-ε二方程模型,对刮刀钻头的井底流场进行了数值模拟研究,发现B9M型刮刀钻头的井底流场分布比较合理,主要表现在井底流场漫流层的有效横扫面积大,井底漫流层速度高,使得刮刀钻头井底流场的清岩能力强,有利于提高钻头的排屑能力.     

如何使用好刮刀钻头

用好刮刀钻头,一要搞好设备安装质量;二要合理选择钻头和钻具组合;三要优选钻井参数;四要注意刮刀钻头的使用情况;五要掌握泥浆性能。     

改进钻头结构可有效提高磨蚀性水平井的机械钻速

ANR管道公司的瑞德塞提天然气田采用了优化设计钻头,从而提高了钻井效能,降低了钻井成本。在一项七口水平井的钻井工程中,由于采用了特殊结构的天然金钢石钻头(ND)和聚晶金钢石钻头(PDC),使机械钻速比采用普通钻头提高了近两倍,钻头寿命提高将近一倍。试验结果和现场资料表明,研制出的胎体式天然金钢石钻头和刮刀聚晶金钢石钻头具有良好的耐磨性和机械钻速。     

适用于软地层钻井的新型胎体钻头

通过对有关的钻井因素，钻头材料、钻头结构以及钻井实例的分析，介绍了一种全新结构的胎本钻头，其新颖笥包嵌入胎体刮刀的钢质加强、流线型钻头体、以及渐变的切削齿后倾角。这种新型钻头可取代牙轮钻头更好地应用于软地层钻井。     

螺旋式双向阶梯刮刀钻头的应用

原刮刀钻头主要存在进尺少,钻速低,保径差及有的刀片易折断等问题。而新研制的螺旋式双向阶梯金刚石刮刀钻头能克服上述缺陷,具有进尺高,钻速快,保径好及刀片抗折断等优点。     

复合钻井用新型金刚石钻头研制及现场试验

针对复合钻井钻头转速高、井下动力钻具的输出扭矩受限制的特点,研制了一种尖圆混合布齿、低扭矩的新型金刚石钻头.现场试验证明,新型金刚石钻头扭矩小,寿命长,在相近条件下,比邻井常规金刚石钻头的机械钻速提高30.1%～36.2%,能更好地适应复合钻井的需要.     

适用于长庆油田陇东地区的PDC钻头研发与应用

针对长庆油田陇东地区地层的岩性特征,在优化PDC钻头冠部剖面设计、布齿方法、切削角度和水力结构等的基础上,成功研制了PS263MF-222．3型钻头,在董63—61井和桐29—26井进行了试验应用并获得成功,打破了“长庆油田陇东地区不适宜用PDC钻头钻井”的旧观念。目前,该地区共推广应用该型钻头20余只,平均机械钻速27．85m／h,与牙轮钻头相比提高了77．86％,每钻进1000m可节约钻井时间27.95h,加快了长庆油田的勘探开发速度,具有较高的经济效益和社会效益。该钻头在陇东地区现场应用表明,螺杆配合PDC钻头的机械钻速比转盘配合PDC钻头的机械钻速低,这是由于地层较硬、门限钻压较高、对转速不敏感所致,因而P5263MF-222．3型钻头更适合于采用“低转速、高钻压”钻井参数模式钻进。     

基于改进灰色聚类的钻头优选新方法及其应用

针对长岭气田登娄库组致密砂岩地层硬、研磨性强、可钻性级别高、钻头优选困难的现状,提出以改进灰色聚类法优选钻头。以改进灰色聚类法优选钻头是将同一区块特定层位已使用过的各个钻头作为聚类对象集,评价钻头的各个指标,如钻头进尺、机械钻速、钻头使用时间及钻头成本等作为聚类指标集,再给出聚类标准集后,即可给出各聚类对象对各聚类标准的聚类系数,通过比较聚类系数大小得出钻头类型的优劣。与常规灰色聚类法相比,该聚类结果更加符合实际情况。长岭气田某些层段上实钻资料应用表明,以改进灰色聚类法选择钻头能有效提高钻井速度,缩短钻井周期,降低钻井成本。     

玉北地区深部地层扭力冲击器提速工艺

新疆玉北地区古生界沙井子组地层埋深4 000 m以上,岩石强度高;加之泥质岩含量高、塑性强,地层可钻性较差,提速困难。前期实践表明,沙井子组高塑性地层牙轮钻头的纵向冲击压碎破岩效果不佳,常规PDC钻头钻井反扭矩大,易产生“黏滑”现象,破岩效率低。为提高机械钻速,降低钻井综合成本,引入了国外的新型钻井提速工具——TorkBuster扭力冲击器,并通过匹配个性化PDC钻头、提高钻井液排量、合理控制钻压等配套技术措施,大幅度地提高了平均机械钻速。“PDC钻头+螺杆钻具”、“孕镶PDC石钻头+涡轮钻具”和“PDC钻头+扭力冲击器”3种钻井工艺的现场试验结果表明,扭力冲击器提速效果明显,平均机械钻速为6.42 m/h,与前期相比机械钻速提高了2~3倍。扭力冲击器钻井克服了深井高强度塑性地层的钻井难题,可进一步推广应用。     

新型PDC钻头在南堡油田的应用

针对冀东南堡油田的地层特点,对PDC钻头的冠部、布齿密度和方法、水力结构、稳定性等进行设计,研制出新型PDC钻头——PK5363S-311钻头。在冀东南堡油田将该钻头的钻探效果与同尺寸同井段所有钻头的钻探效果做比较分析。结果表明,PK5363S-311钻头的总进尺最高,是其它同井段钻头进尺的1.58倍;且该钻头的机械钻速较高,寿命达到设计要求,具有较高的推广应用价值。     

适用于砾石夹层钻进的PDC钻头

PDC钻头在砾石夹层中钻进时钻头不平稳、PDC复合片崩裂、磨损消耗快、机械钻速低,针对这些问题,采取了两方面的措施:一是创造条件使PDC钻头工作平稳,即减少或分散PDC钻头所承受的冲击载荷;二是减少钻头上PDC复合片在工作中的崩裂与磨损。具体的设计方案是:通过优化设计PDC钻头结构,主要采取外抛内锥带辅助切削齿的形式结构;研制与选取PDC复合片,主要采用双向多条直槽非平面结合方式,提高了复合片质量,使其热稳定性为750℃,耐磨性为2.9×105,抗冲击性大于600 J。按此方案设计与生产了3只钻头,分别在3口中井试用,直接钻穿砾石夹层馆陶组地层井段,相比之下,研制的新型PDC钻头,钻井效率提高26%,较大幅度地提高了钻井速度,突破了砾石夹层钻进不能使用PDC钻头的禁区,具有推广价值。     

适合多夹层地层PDC钻头设计及应用

PDC钻头在钻井破岩中所占的比例越来越大,但在软硬交错的多夹层地层钻进时效果却不理想,常常发生先期损失。针对胜利油田多夹层地层特点进行了PDC钻头的优化设计,开创了钻头切削结构设计新方法,改进了钻头的水力结构设计,采用了多种稳定性结构设计方法。根据该设计制造的一种新型复合式PDC钻头在多夹层地层中取得了较好的应用效果。与牙轮钻头相比,使用新型复合PDC钻头机械钻速高,进尺多,井身质量好,对加快油田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意义。     

S28-248型偏心BDC钻头的研制与应用

为了提高中原油田沙3中至沙4段四开小井眼的钻井速度,有效地解决易卡钻、钻速低、成本高以及小间隙井眼固井质量差等问题,中原油田与川石·克里斯坦森金刚石钻头有限公司合作,研制开发了用于深部小井眼钻井的149.2mm的S28-248型偏心BDC钻头。详细介绍了该钻头的设计特点及现场应用情况。     

针对须家河组岩性特征选择仿生金刚石钻头参数

通过对四川须家河组岩石做切片分析、硬度和研磨性测试可知,该岩层石英含量高,硬度大,研磨性非常强,钻进中对钻头提出了非常高的要求。根据岩性分析,对金刚石钻头参数(如钻头胎体硬度、金刚石体积分数和粒度、仿生钻头的非光滑度等)进行了优选。介绍了仿生学的非光滑原理,并将其应用到孕镶金刚石石油钻头的设计中,以此来提高钻头的寿命和钻进效率。     

桥古1井快速钻进PDC钻头优化设计与效果分析

为了提高桥古1井山前构造地层中的钻进速度,对拟用于该井的PDC钻头进行了优化设计。在详细分析该井的地层特点以及邻近区块相似层位井段钻头使用资料的基础上,提出了针对性的优化方案,采用了力平衡布齿设计、等切削轮廓、CFD优化水力结构等现代PDC钻头设计技术,对常规PDC钻头在山前构造中易磨损、易泥包、机械钻速慢等缺陷进行了设计改进。所设计的钻头在桥古1井共使用了2只,使用井段为2 075.12~4 959.00 m,总进尺2 883.88 m,纯钻时间519.2 h,平均钻速5.55 m/h,比设计预期的3.50 m/h提高了58.57%,比预计的工期缩短了30 d。桥古1井的钻井实践表明,提出的钻头选型和优化设计方案可行,同时为山前构造地层优快钻井积累了宝贵经验。