库车山前超深井储层钻井提速技术研究与应用

库车山前储层埋藏深、岩石抗压强度高、研磨性强,导致储层钻井效率低、周期长。为此,开展了储层岩石抗压强度和可钻性研究。研究中,克深气田-大北气田储层巴二、巴三段岩石平均单轴抗压强度大于125 MPa,可钻性级值大于12。根据储层岩石特征优选高速涡轮配合孕镶钻头和ONYX360钻头这2种高效破岩技术,开展现场提速试验,并分层段制定了储层提速技术方案。现场应用结果表明:储层钻井提速技术的应用大幅提高了储层钻井效率,与2013年相比,2016年完井储层钻头平均进尺和机械钻速分别提高50.0%和43.9%,钻井周期缩短了32.5%,钻头用量减少了44.6%。该技术对加快库车山前天然气勘探开发和产能建设具有重要意义。     

新型孕镶金刚石钻头研制及试验

PDC钻头不适用于深部砂泥岩互层,而采用牙轮钻头钻进该类地层,存在钻头寿命短、进尺少、机械钻速低等问题,为解决该问题,研制了新型孕镶金刚石钻头。首先通过钻进试验,确定金刚石浓度为80%。该金刚石由40/45目和70/80目两种粒度组成,两种粒度的金刚石分别占金刚石总量的65%和35%,其中40/45目金刚石起提高机械钻速的作用,70/80目金刚石起增强耐磨性、延长钻头寿命的作用。接着通过测试不同配方基体的力学性能,优选出了碳化钨含量24%、其他骨架料22%、粘接剂54%的D-6号基体配方。最后设计了"B"形冠部、140°内锥角、20°后倾角、心部7颗φ16.0 mm优质PDC复合片防掏心结构的新型孕镶金刚石钻头。该钻头在元坝气田进行了试验,结果表明,在相同井段单只钻头的进尺与其他钻头相比平均增加了484.7%,机械钻速平均提高了150.8%。这表明,新型孕镶金刚石钻头为深部砂泥岩互层提供了一种新的高效破岩工具。      

塔里木山前复杂地层钻头使用技术

利用测井资料结合实测的岩石力学性质、邻井的岩性剖面建立了岩石力学参数模型,综合解释了单井岩石在纵向剖面上的力学性质。借鉴邻井钻头使用情况,以推广高效PDC钻头为主,介绍了山前构造钻头选型情况。针对山前构造的地层岩性特征,从复合片、刀翼形状、齿型、切削齿力平衡等方面设计和改进了PDC钻头。改进后的钻头使塔里木山前复杂地层钻头使用获得了突破性进展。     

致密砂岩地层孕镶金刚石钻头的研制及应用

元坝气田须家河组致密砂岩地层石英含量高、研磨性强,钻进过程中容易造成钻头过早磨损,单只钻头进尺少、机械钻速低,严重影响了元坝气田的勘探开发进程。鉴于此,利用自主研制的钻凿特性测定试验装置和采集的须家河组露头岩石,开展了孕镶钻头的室内钻进特性模拟试验,得到了不同金刚石粒度和浓度参数组合对孕镶钻头整体性能的影响规律。根据孕镶金刚石参数的试验优选结果,选用40/50目和50/60目两种粒度并配以质量分数70%的金刚石,以钻头平稳钻进、长使用寿命兼顾高机械钻速为目标,研制了一种自锐性好、耐磨性强的离散化DIG259S孕镶金刚石钻头。在YB27-3H井开展的现场应用中,单只DIS259S钻头进尺104. 63 m,平均机械钻速0. 85 m/h,分别较邻井高效牙轮钻头提高了208. 83%和70. 00%,取得了显著的应用效果。该钻头的研制成功为今后元坝气田致密砂岩地层的钻井提速提供了一种有效手段。     

山前构造砾石层大尺寸钻头优化设计及现场试验

塔里木盆地天山南探区为山前构造,钻井地质环境复杂,3 000 m以浅地层含有大段砾石层,可钻性差。为此,在深入分析砾石层物性特征的基础上,有针对性地设计了适合于砾石层的660.4和444.5 mm牙轮钻头和适合于微砾石层的444.5 mmPDC钻头。设计牙轮钻头时,通过优化钻头齿高、齿长及齿顶宽,调整布齿密度,及采用螺旋式双稳定掌背、滚滑复合轴承、中心喷嘴和中长喷嘴等方式,以增强钻头的攻击性,提高钻进效率和工作的稳定性;设计PDC钻头为7个喷嘴,采用耐磨性和抗冲击性较好的19.0 mm复合片和中低布齿密度、肩部双排齿结构、加强保径,以期在较低钻压下提高钻头的破岩效率。设计的3种钻头在天山南探区库2井一开、二开井段进行了现场试验,结果表明:与邻井实钻数据相比,660.4 mm牙轮钻头钻速和单只钻头进尺分别提高84.62%和445.04%,444.5 mm牙轮钻头和PDC钻头的钻速分别提高46.15%和128.85%。在大北、克深两地区3口井的推广试验结果也表明,660.4 mm牙轮钻头可大幅提高机械钻速、节约钻时。综合分析各试验井数据认为,设计的3种钻头适合于在山前构造探区砾石层钻井,且提速提效明显。      

塔里木山前井涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井提速技术

塔里木盆地山前井是塔里木油田油气勘探开发的重要区域之一。针对山前井地层研磨性强、可钻性级值高,单只钻头进尺低,钻头消耗量大,机械钻速低,钻井成本高等问题,引进涡轮配合孕镶金刚石钻头钻井技术。2 口山前井钻进实验数据表明:博孜102 井配套工具进尺704 m,纯钻时间407.5 h,平均机械钻速1.73 m/h;克深2-1-14 井配套工具进尺146.8 m,纯钻71.75 h,平均机械钻速2.05 m/h。两组配套工具与邻井同层PDC 钻头、牙轮钻头对比,钻井速度提高了2~4 倍,单只钻头平均进尺提高了3~10 倍,平均纯钻时间提高了1.7~2.5 倍。工具实验结果表明,涡轮配合孕镶金刚钻头钻井技术在塔里木山前井具有较好的提速效果,可为塔里木山前井钻井提速提供技术支持。     

一种切削-研磨型孕镶金刚石钻头的研制及应用

准噶尔盆地火成岩地层钻进过程中机械钻速低,钻井周期长,严重影响了石炭系目的层的勘探开发进程。为此,采用高强度、超耐磨的PDC型金刚石孕镶块作为主要破岩元件,研制了一种新型切削-研磨型孕镶金刚石钻头。该钻头综合了孕镶钻头和PDC钻头的技术优势,增强了钻头对地层的适应性。现场试验结果表明,新型钻头的平均机械钻速0.71 m/h,单只钻头进尺86.5 m,与高效牙轮钻头相比,平均机械钻速提高约20%,单只钻头进尺增加约302%。该钻头为今后准噶尔盆地火成岩地层的优质快速钻井提供了一种有效的技术手段。     

元坝地区千佛崖和自流井组孕镶金刚石钻头研究及应用

元坝地区地层研磨性强,可钻性差,在钻井方面存在一些技术难点。本文针对千佛崖和自流井组牙轮钻头机械钻速慢,PDC钻头不适应的状况,对该段地层进行分析,研制了相适应的孕镶金刚石钻头,并提出配合高速螺杆的钻井方式。现场应用表明,研制的孕镶钻头适宜该地区使用,机械钻速快,进尺高,对该区块的提速提效具有重要意义。     

钻头孕镶体夹层对钻速的影响试验

为指导孕镶金刚石钻头和岩石锯等的夹层结构的设计,设计了4组孕镶体的外形结构及夹层结构,研制了可装卸孕镶体的试验小钻头,进行了孕镶体夹层对钻速和磨损量影响的试验。通过观察试验现象和分析试验数据发现:孕镶体的夹层结构有利于提高钻头的稳定性;影响孕镶体钻速的主要因素有夹层的厚度、夹层的形状、夹层的厚度比和夹层金刚石的质量分数;增大夹层间金刚石质量分数的差可以提高钻速;适当增大非工作层的厚度利于提高钻速;影响孕镶体磨损的主要因素有夹层的厚度、夹层的厚度比、夹层的类型及夹层金刚石的质量分数;孕镶体磨损面的沟槽越突出则磨损量越大。这对孕镶金刚石钻头和岩石锯等的夹层结构设计有指导作用。      

特种孕镶块加强PDC钻头的研制与试验

为提高PDC钻头在研磨性硬地层中的机械钻速、延长钻头寿命,研制了特种孕镶块加强PDC钻头.该钻头以PDC切削齿为主切削元件,天然金刚石孕镶块为副切削元件,既具有常规PDC钻头破岩效率较高的特点,又具有孕镶金刚石钻头在研磨性硬地层寿命长的特点.在钻头开始工作时,主要为PDC切削齿"犁切"式破岩,当PDC切削齿磨损到一定程度后,天然金刚石开始磨削岩石,形成"犁沟",有助于 PDC切削齿吃入并切削岩石.该钻头在东北金山气田金古 1-1HF 水平井基底花岗岩硬地层进行了现场试验,平均机械钻速达到4.46 m/h,是同井同地层常规PDC钻头机械钻速的1.5倍,是2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头机械钻速的2倍以上,其使用寿命也达到2口邻井同井段牙轮钻头和常规PDC钻头的2倍以上,取得了良好的现场应用效果.特种孕镶块加强PDC钻头的成功研制,为钻进强研磨性硬地层提供了一种新的高效破岩工具.      

酒西地区白垩系地层新型PDC钻头技术及应用

酒西地区白垩系地层压实程度高,岩性变化频繁,非均质、研磨性强,可钻性差,导致机械钻速慢,单只钻头进尺低,钻井周期长。鉴于此,在深入分析该地层岩性及岩石力学特性基础上,针对性地开展了尖圆齿和非平面齿新型高效PDC钻头的提速增效试验研究。研究结果表明:尖圆齿PDC钻头在青2-81井白垩系上部白云质泥岩和砂岩地层平均机械钻速1. 82 m/h,比邻井同井段提高54%,单只钻头进尺317 m,比邻井同井段提高94%;非平面齿PDC钻头在窿17井白垩系下部含砾地层平均机械钻速1. 55 m/h,比邻井同井段提高49%,单只钻头进尺334 m,比邻井同井段提高234%。研究成果为酒西地区及其他油田复杂地层钻井提速增效提供了新思路。     

牙轮钻头新型涡流喷嘴试验研究

在牙轮钻头的钻进中，水射流是钻进速度快慢的决定因素之一。而目前现场使用的普通流线型喷嘴，存在着沿程能量损耗大，破岩效率低等缺点。为了克服上述不足，在现有设备下，尽可能地发挥水射流破岩及清岩的效率，研制出了一种新型涡流喷嘴。室内全尺寸钻进试验表明，该种喷嘴比普通喷嘴平均提高机械钻速３６％～９０％以上。     

利用地层综合系数法评价及优选钻头

常规钻头选型或者通过钻头的实际使用效果(如钻头进尺、每米成本、机械钻速等参数)，或者通过地层岩石力学的一个或几个参数来进行，但由于钻头在井下受多种地层力学参数的影响，常规方法难以选出最适合本地区的钻头型号。阐述了一种既考虑钻头的经济效益又考虑钻头钻遇地层的岩石力学特性来进行钻头评价和选型的方法，即“地层综合系数法”，并给出了该方法的计算步骤。应用该方法既可以对钻头的预期表现进行评价，也可以进行钻头优选。     

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。     

川西须家河组地层PDC钻头结构参数优化及选型

川西深层须家河组气藏主力储层埋藏深、地质条件复杂,尤其是其地层硬度高、可钻性差,致使钻头选型困难,机械钻速低。为提高须家河组地层机械钻速,针对地层岩性特征,利用ABAQUS软件建立了切削齿破岩有限元模型,结合钻头设计理论优化了PDC钻头结构参数,确定出了适合须家河组地层的钻头冠部轮廓、切削齿、刀翼数和保径特征等主要结构参数,提出了PDC钻头选型的关键特征。在此基础上,优选出了9个型号PDC钻头,形成了须家河组地层钻头系列化选型方案:须5段-须3段地层宜选用攻击性强同时具有较强抗研磨性和抗冲击性的PDC钻头,须2段地层宜选用高抗研磨性兼顾吃入能力和抗冲击性的混合布齿钻头。现场应用表明,42只优选钻头平均进尺增加27.57%,钻速提高40.19%,实现了须家河组地层钻井提速新突破。      

特殊钻井的钻头选择及应用

介绍了中原油田近几年来在小井眼钻井、定向钻井及侧钻作业中应用的两种特种钻头、对使用性能和经济效益进行了评价。     

塔北地区保护油气层固井技术研究

研究了固井液对塔北油气层污染机理及规律，评价了固井过程中油气层的损害程度，并提出了防止储层损害的固井技术措施。通过技术攻关，现场６口井固并质量及油气层固井优质率明显提高，有效地保护了油气层，提高了油气产量，取得了重大社会经济效益。     

超低压易漏地层钻井液新技术

简要介绍了低密度可循环泡沫钻井液的配方试验及性能特点。胜利油田５口井在古潜山构造地层中应用该钻井液，成功地解决了超低压地层严重井漏问题，保护和解放了油气层，创造了良好的经济效益和社会效益。     

大港油田难采储层压裂工艺技术研究与应用

通过地层岩石力学参数研究 ,为压裂工艺优选和压裂施工参数优化设计提供了依据 ,给出了适合于大港油田难采储层的压裂工艺技术和压裂材料。 10口井压裂施工后共增产原油 1.78× 10 4t,效果显著 ,使难采储量获得了经济有效开发     

大庆油田深层测试难点及解决方法探讨

大庆油田深层具有井深、高温、高压、高产、低渗等特点，现有的MFE工具、封隔器、胶筒、压力计及施工工艺等不能满足深井的试油测试施工，存在着测试难、封隔难、资料录取及分析评价难等问题。针对上述难点，根据目前工艺技术现状及相应的研究成果，提出了解决方案。