水力脉冲空化射流欠平衡钻井提高钻速技术

研究了水力脉冲空化射流欠平衡钻井破岩、清岩、提高机械钻速机理,并在准噶尔盆地金龙3井进行了水力脉冲空化射流欠平衡钻井现场试验。研究结果表明,井底欠平衡状态下产生水力脉冲、空化冲蚀和局部负压效应,可改善井底流场,降低岩石的破碎强度,促进井底已破碎岩石及时脱离井底,减少反复切削及压持效应,从而达到提高机械钻速的目的。金龙3井相邻井段机械钻速对比表明,在钻井参数基本不变的情况下,采用牙轮钻头+水力脉冲空化射流发生器欠平衡钻井方式钻2 590~2 655 m井段和采用牙轮钻头+水力脉冲空化射流发生器+螺杆钻具欠平衡钻井方式钻2 655~2 759 m井段的机械钻速分别比采用欠平衡钻井方式钻2 485~2 590 m井段的平均机械钻速提高19.8%和87.1%。图5表2参14     

水力脉冲空化射流钻井技术现场试验

水力脉冲空化射流钻井是在钻井过程中将水力脉冲空化射流发生器安装于钻头上部的一种钻井新技术,可以综合利用机械能量及水力能量提高钻井速度。通过使用水力脉冲空化射流发生器将钻井过程中进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动,钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流。文章分析了冀东油田高尚堡地区高94-22井水力脉冲空化射流的现场试验并与同区块邻井进行了对比,结果表明水力脉冲空化射流钻井较常规钻速提速13.51%～45.4%,有较高的利用价值。     

水力脉冲空化射流钻井技术适应性分析

为了推广应用水力脉冲空化射流钻井技术,在介绍该技术提高机械钻速机理的基础上,通过理论分析、统计总结的方法对该技术的现场试验进行了适应性分析,包括适用的钻具组合、地层、井径、钻头以及钻进参数等。结果表明:水力脉冲空化射流发生器可与常规钻具、井下动力钻具、欠平衡钻具以及Power V钻具等多重钻具组合配合钻进;适用于新生代至古生代地层,包括软、中硬、硬地层,最大试验井深达6 162 m;可在?216~?406 mm不同井眼配合不同型号PDC和牙轮钻头应用;适用的钻井参数范围较大,对钻井参数没有特别要求;一般工作寿命在230 h以上。水力脉冲空化射流钻井技术对现有的钻井装备、工艺参数等具有较好的适应性,平均机械钻速提高10.1%~104.4%,为深井钻井提供了一种安全高效的钻井新技术。     

水力脉冲空化射流与无线随钻测量技术提高钻速研究

在定向井或易井斜直井的钻井过程中,通常会使用无线随钻测量技术进行实时监测钻井参数.为了提高机械钻速,降低定向服务成本,在二连盆地首次采用水力脉冲空化射流发生器配合无线随钻测量技术和单弯螺杆(弯外壳马达)进行了两口井的现场试验.试验结果表明,无线随钻测量技术的参数测量和数据传输正常,不受水力脉冲空化射流发生器的影响,并在必要时可通过单弯螺杆定向作业有效地控制井斜角.与邻井相比,水力脉冲空化射流钻井使两口试验井的平均机械钻速分别提高25.5％、71.0％.水力脉冲空化射流钻井技术与无线随钻测量技术配合钻进有很好的适用性,减少了钻井时间,降低了定向服务成本和钻井成本,为油田效益的提高做出了贡献.     

庆深气田水力脉冲空化射流钻井技术

对于欠平衡钻井技术的应用,大庆油田在松北深层构造上取得了良好的效果,充分体现了提高机械钻速和油气层保护等方面的优势,但时常会出现应用效果不明显的现象,严重影响了勘探开发的综合效益。据有关资料介绍,利用水力脉冲空化射流钻井技术可以进一步提高机械钻速,因此结合地质特性差异和开发现状阐述应用水力脉冲空化射流钻井的可行性和必要性。     

超深井水力脉冲空化射流钻井试验研究

在分析超深井水力脉冲空化射流钻井机理的基础上,在塔里木油田中古区块的2口超深井上进行了水力脉冲空化射流钻井现场试验.试验表明:水力脉冲空化射流在不改变原有钻具组合和钻井参数的情况下可以有效提高超深井机械钻速,并且对延长钻头寿命有一定的作用;水力脉冲空化射流发生器性能稳定,使用寿命长,完全可以满足现场需要.     

页岩气井中水力脉冲空化射流钻井试验研究

为了提高页岩气钻井施工中的机械钻速、缩短钻井周期,在分析水力脉冲空化射流钻井机理及关键技术的基础上,在宣页1井中进行了多井次现场试验,并将试验井段的机械钻速与同井相邻井段进行对比。试验结果表明,在钻进地层相同、相近工况下试验井段比同井相邻井段机械钻速平均提高105.3%;水力脉冲空化射流技术可有效提高页岩气钻井施工的机械钻速。建议进行多区块、多井次现场试验,以验证水力脉冲空化射流技术在页岩气钻井施工中的适应性。     

水力脉冲空化射流钻井技术在YB121H井的应用

随着我国深部油气层的不断发现,深井和超深井的数量不断增加,钻井过程中遇到的复杂情况增多。随着井深的增加,钻井速度下降幅度明显增大,同时钻井成本也急剧增加,这直接影响到油田的勘探开发速度和成本。传统钻井方式的能量传输、转换、分配和利用效率等问题一直未能解决,能量综合利用效率很低。文章详细阐述了水力脉冲空化射流钻井机理、水力脉冲空化射流发生器结构与工作原理。通过在YB121H井研究和试验表明,证实用水力脉冲和空化射流技术来提高钻井速度、节省钻井成本,是一种行之有效的方法。     

多重组合水力脉冲空化射流钻井提速研究

水力脉冲空化射流钻井是在钻进过程中将水力脉冲空化射流发生器安装在钻头上部实现钻井提速的新技术。通过该技术使进入钻头的常规连续流调制成振动脉冲流,从而形成水力脉冲、空化冲蚀和局部负压三种效应,增强井底净化效果及改变岩石应力状态,达到提高机械钻速的目的。文章在分析水力脉冲空化射流发生器结构和提速机理的基础上,在现场配合常规钻具、螺杆钻具、旋转导向、ＰｏｗｅｒＶ、欠平衡钻井系统等工况多重组合现场试验,实验井径为２１５～４４４ｍｍ,纯钻时间超过２６０ｈ,试验井深达６１６２ｍ。在相同工况及钻井参数条件下水力脉冲空化射流钻井技术机械钻速提高１１．７％ ～１７２．２％,为石油钻井提供了一项钻井提速新技术。     

水力脉冲空化射流钻井机理与试验

在分析水力脉冲与空化射流调制机理的基础上,设计出一种新型水力脉冲与空化射流耦合的水力脉冲空化射流发生器,通过流体脉冲扰动和自振空化效应耦合,使进入钻头的常规连续流动调制成振动脉冲流动.钻头喷嘴出口形成脉冲空化射流,产生水力脉冲、空化冲蚀和局部负压效应,从而提高井底净化和辅助破岩效果.塔里木盆地6口井的现场试验结果表明,水力脉冲空化射流钻具对钻头类型、地层特性、钻井液密度、排量、动力钻具等具有良好的适用性,机械钻速提高10.1%～53.4%.水力脉冲空化射流发生器具有性能稳定、效果好、使用寿命长等特点,完全可以满足现场的需要.水力脉冲空化射流技术将为提高深井钻速提供一种切实有效的途径,具有较好的推广应用价值.图4表4参12     

水力脉冲空化射流钻井技术在河南油田中硬地层中的应用

针对河南油田目前中硬地层机械钻速低、钻井周期长、钻井成本高等问题,开展水力脉冲空化射流钻井提速技术研究及现场试验,优选了水力脉冲空化射流发生器和钻具组合,并优化了水力参数,现场应用4口井表明,水力脉冲空化射流技术提高了中硬地层的钻井速度,同比机械钻速平均提高16.24%,解决了河南油田中硬地层地层机械钻速低的难题。     

吸振式井下液压脉冲发生装置

为了提高钻井过程中井底钻井液能量及其利用效率,设计了吸振式井下液压脉冲发生装置,建立了装置的仿真模型并进行了仿真分析,对装置的性能进行了现场测试。基于将钻柱振动能量转化为井底钻井液液压的思路,设计了吸振式井下液压脉冲发生装置的结构并分析了其工作原理,在此基础上建立了装置的仿真模型。仿真分析结果表明:该装置可调制出较高幅值的井底脉冲压力,产生高出常规钻进喷嘴压降2~6 MPa的射流压力,且通过优选钻井液排量和钻头喷嘴当量直径可提高脉冲压力幅值。现场试验结果表明:与常规钻进相比,该装置可大幅提高钻进速度,有效延长钻头使用寿命;装置性能稳定、使用寿命长,可满足现场钻井施工要求。图5表3参13     

水力脉冲空化射流技术在非常规钻井中的应用

部分非常规井由于地层古老,岩性致密,可钻性差,钻井周期长,钻井过程中遇到的复杂情况增多,机械钻速下降幅度明显增大,同时钻井成本也急剧增加。从非常规钻井施工实际不难发现,采用传统钻井工艺和方式不能解决钻井机械钻速低,钻井周期长等难题。目前,石油专家通过探索研究发现,在水力参数不变的条件下,利用脉冲射流和空化射流能够产生较大的冲击载荷,提高清岩和破岩效率,从而顺利解决了钻井机械钻速低,钻井周期长等难题。通过跟踪、对比分析水力空化射流钻井技术在非常规钻井中的应用情况,研究该技术提高机械钻速的可行性,探索提高水力脉冲空化射流工具结构、水力参数、钻具组合与地层适应性关系,对非常规钻井提速做好技术准备具有重要的现实意义。     

零半径水射流径向钻井技术的研究与应用

新型水射流径向钻井技术以零半径(套管外)从现有井筒内径向钻入地层,可为老油田、边际油田、低渗透油气藏和煤层气开发提供一种能有效恢复或提高单井产量的经济手段。采用集成式井下工具的水力深穿透技术,水平钻孔长度可达2m,能有效穿透近井带污染区,用定向穿透辅助压裂可有效改造低渗透裂缝性油藏。采用分步作业方式的水射流钻径向分支井技术,利用连续管起下钻具,水平钻孔长度可达20～50m或更长。最后指出喷嘴的牵引能力和钻孔性能是对水平钻孔长度及适应地层范围影响最大的关键因素。     

水力射流复合解堵技术的研究与应用

针对安塞特低渗油田油层堵塞原因,研发了水力射流复合解堵技术,这种技术先使用酸液对地层进行解堵,再使用高压水力射流对地层进行二次处理,同时将物理、化学作用结合起来,提高了措施作用的深度和效果,在安塞油田取得了较好的应用效果,是一种处理油水井污染堵塞的高效增产增注技术。     

大排量超高压喷射钻井技术

为了进一步提高塔河油田中上部地层的机械钻速．依据其钻井地质特点,文中开展了大排量超高压喷射钻井技术研究。依据塔河油田钻井地质环境,制定了大排量、适当钻头压降的超高压喷射钻井技术方案,并据此优化升级钻井装备,以满足大排量超高压喷射钻井技术的需求。依据试验方案．对排量和钻头压降2个核心参数进行了优化设计,并开发了水力学计算软件,在此基础上优化了钻进参数和钻井液性能参数。现场应用5口井,与常规钻井技术相比,35MPa高压喷射钻井的机械钻速可提高50％～260％,钻井周期可缩短38％～58％,同时该技术还具有明显的防阻卡效果,井身质量较好,提速提效显著。     

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%.     

自激振荡式旋转冲击钻井工具在胜利油田的应用

摘要 :自激振荡式旋转冲击钻井工具安装于钻头上部 , 钻井液高速流经自激振荡器,形成水力脉冲作用于冲击传递杆,产生低幅高频机械冲击力传递至钻头,提高钻头破岩效果;所产生的水力脉冲再向下传递,经钻头水眼喷出形成脉冲射流,改善井底流场,提高井底净化和清岩效率,同时井底瞬时负压脉冲产生局部瞬时欠平衡,改变井底岩面破岩应力状态,可明显提高机械钻速。在胜利油田沙三和沙四段地层进行了钻井试验,无论是牙轮钻头还是 PDC钻头都有明显的提速效果,试验井段的机械钻速都提高了 30%以上,可成为钻井提速的新途径。