空气锤在石油钻井中的应用前景

针对目前深部、复杂地层钻速低和易产生井斜、大直径井眼和水平井施加钻压困难、钻井成本高等问题进行了大量的调研。通过相关文献提供的数据和图表资料分析得出：空气锤结合了冲击回转钻井和空气钻井的两大钻井优势，转速低，扭矩小，钻压小，降低了钻具循环应力和磨损，控制井斜容易，在很大程度上提高了机械钻速、降低了钻井时间和成本，钻硬地层时优点更为突出，由此提出了研究空气锤的必要性，并全面总结了空气锤钻井的优越性，同时也指出了它应用的局限性。最后分析了我国油气资源现状、钻井状况和空气锤在国内外的应用实例，得出空气锤在低压低渗层欠平衡钻井、欠平衡钻水平井、深井、超深井、复杂地层、大直径井中开发油气资源有着广泛地应用前景。     

空气锤钻井技术在气体钻井中的应用

空气锤钻井是一种低钻压、低转速、高冲击破岩回转钻进技术,它兼容了气体钻井和冲击回转钻井的优势,其机械钻速一般比回转钻井高,是当今解决硬岩钻井难题的一种有效方法。在气体钻井中,空气锤钻井技术解决了不能在打快的前提下控制井斜的难题,是目前最可行最有效的技术。介绍了空气锤结构与工作原理、钻井参数的选取、现场取得的效果和存在的问题等。     

泡沫钻井用空气锤工作性能研究

介绍了空气锤气室结构和工作原理,提出了空气锤工作的关键点是后气室与活塞的能量积聚和前气室向井底的能量释放。从气室结构参数、钻头尾管尺寸参数、气缸与活塞之间的间隙3个方面分析了泡沫钻井用空气锤的工作性能,并提出了保证空气锤泡沫钻井的调整方案,对空气锤钻井技术应用于泡沫钻井具有参考价值。     

反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景

在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上,研究了反循环空气锤在国内外的发展现状,分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域具有广阔的应用前景,研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。     

空气锤钻井技术在滴北1井的应用

为了提高钻井速度、节约钻进周期,新疆油田针对滴北1井的地层及岩性特点,在该井三开石炭系地层实施了空气钻井.整个空气钻井过程中分别使用了牙轮钻头和空气锤进行钻进,二者都实现了提高机械钻速的目的.在钻进3383～3872m井段使用了空气锤取得了更为良好的效果,其平均机械钻速是使用常规泥浆钻进的8倍,较空气钻井使用牙轮钻头井段又提高了46%.空气钻井中使用空气锤可以进一步扩大提速优势,有利于空气钻井的推广应用.     

空气锤钻井技术在定向井中的应用

空气锤钻井技术用于直井钻井可以提高机械钻速和防斜纠斜,同时也可用于定向井和水平井中,以提高机械钻速和缩短钻探周期。为此,介绍了国外空气锤钻井技术在定向井中的应用,包括自回转式空气锤钻井技术和空气螺杆马达驱动式空气锤定向钻井技术,分析其在油田的应用效果,以期对国内空气锤定向钻井技术提供技术参考。     

空气锤钻井技术在哈深201井火成岩地层的应用

准噶尔盆地火成岩地层岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,钻进过程中井斜问题突出、机械钻速低、钻井周期长,严重影响了火成岩目的层的勘探开发进程。首先分析了牙轮钻头气体钻井技术难点,通过开展火成岩岩石力学特性实验,分析空气锤破岩机理及其在火成岩中的适应性,结合KQC型空气锤主要结构、技术性能特点,提出空气锤钻井低钻压、低转速、高频率冲击的破岩方式,在实现山前带火成岩防斜打快的同时,能有效避免钻具磨损、疲劳断裂等情况发生。在准噶尔盆地哈深201井火成岩中进行了现场应用,在保证井斜始终控制在2°以内情况下,平均机械钻速和单趟钻进尺较牙轮钻头气体钻井同比分别提高了2.45倍和6.42倍以上,哈山区块?444.5 mm井眼单趟钻机械钻速14.29 m/h,?311.2 mm井眼单趟钻进尺470.62 m,取得了显著的防斜打快应用效果,为今后火成岩地层优快钻井探索出了一种有效的技术手段。     

KQC系列空气锤在油田气体钻井中的应用

在油田气体钻井中使用KQC系列空气锤,解决了泥浆钻井在中硬以上地层中钻速慢、易井斜的难题。钻机通过钻杆对井底空气锤施加钻压和转矩,空压机产生的高压气体驱动空气锤钻头对井底岩石进行冲击,形成快速的旋冲式破岩钻进。这种破岩方式要求的钻压和转矩较低,有效地降低了井斜,减少井下事故的发生。现场试验表明,使用KQC系列空气锤钻井,平均机械钻速比泥浆钻井提高5倍以上,同时具备防斜和纠斜的能力。介绍了KQC系列空气锤的结构特点、工作原理、技术参数、台架试验与现场试验情况及空气锤钻进中应注意的问题。     

空气锤钻井技术在元坝区块陆相井的应用

针对元坝区块陆相井地层岩性复杂、机械钻速低、易斜易漏和压力窗口窄等难题,在元坝区块10口已完钻陆相专探井中应用空气锤钻井技术。应用结果表明,空气锤钻井技术在蓬莱镇组、遂宁组和上沙溪庙组地层应用效果良好,平均机械钻速可达普通空气钻牙轮钻头的2.1倍,平均单只钻头进尺是空气钻牙轮钻头的1.4倍,最大井斜角可控制在4°以内,井下复杂情况的发生概率减小75%。该技术具有显著的提速提效和防斜打直效果,可在元坝区块陆相井中推广应用。     

物探钻井气动冲击器的发展研究

冲旋钻井技术是一种新型、高效钻进硬地层的方法.本文论述了冲击旋转钻井技术在石油钻探中应用的技术优势,探讨了冲击旋转钻井工具的发展现状及存在的问题.阐述了影响冲击旋转钻井技术发展的主要因素,提出了气动冲击器用于物探钻井开发方面存在的问题和研究方向.     

雾化液在空气-雾化钻井中的作用

在干空气钻井过程中出现地层产出液处理困难和井下不正常等现象时,常需将干空气钻井转交成空气-雾化钻井。雾化液是由表面活性剂、高分子量聚合物、井壁稳定剂等处理剂组成的。雾化液功能包括充分乳化地层产出液,促使并保持环空呈雾化稳态流,分离油永滴和钻屑团,增强空气流携屑、携水能力;抑制页岩水化并在井壁形成液膜,减小空气冲蚀作用,减小井壁摩阻。雾化液中表面活性剂的性能和浓度,及其它处理剂的水化溶解程度都会影响空气-雾化液性能。地层出液量监测对保障空气-雾化钻井顺利进行起着十分重要的指导作用。     

控压钻井技术在页岩气钻探中的应用前景

随着国内页岩气勘探开发进程的不断加大,页岩气钻井过程中遇到的复杂事故也愈发凸显。针对我国南方易漏、岩性构成复杂的页岩地层,为了快速、安全有效地钻穿复杂页岩层段,决定采用控压钻井技术破解页岩气层常见钻井难题。国内南方扬子地区主要发育了2套页岩地层:志留系龙马溪组和寒武系牛蹄塘组,纯页岩段较少、岩性构成复杂且破碎严重。根据页岩气钻井资料,钻井过程中经常钻遇灰质、粉砂质和硅质页岩,溢流和井漏经常并发出现,页岩层发育较厚的目的层段钻井钻井液密度窗口较小,井壁极不稳定。结合页岩地层岩性发育特征、控压钻井技术特点、室内实验分析、现行的控压钻井配套设备等相关因素,可以考虑采用井底常压法控压钻井技术钻穿大段复杂页岩层段。     

带空气锤的空气钻井破岩机理

国内外对空气钻井的井壁稳定性、最小体积流量、地层出水和井斜的控制、提高钻速的机理等方面作了深入的研究,但对破岩机理的研究却较少。为了弄清楚空气钻井尤其是带空气锤的空气钻井破岩机理, 依据空气钻井中的专用钻具空气锤的工作特性及其破岩特点,从井底破碎坑的分布、岩石的破碎形态两个方面对岩石破碎、空气钻井破岩机理进行了定性与定量分析,分析了空气钻井的工艺参数与空气锤的工作参数对破岩的影响,进而建议开展空气钻井破岩机理仿真、实验台架研制及专用空气钻井设备选型的研究工作。     

哈山101井火成岩地层空气锤钻井技术

准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性,指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩,较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上,通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局,改进空气锤保径结构与防掉机构设计,并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法,形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用,在保证井斜始终控制在1°以内情况下,单只空气锤平均进尺367.86 m,较邻井提高了56%以上,取得了显著的应用效果,为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。     

徐深气田空气钻井转换雾化钻井最佳时机确定

针对空气钻井地层出水后,岩屑易形成泥环造成环空循环不畅等问题,需要确定转化为雾化钻井的时机,开展了临界地层出水量及最佳转化时机研究与试验。通过使用烘干的采集于空气钻井不同层位的岩样,开展了气体雾化水、岩屑吸水、岩心吸水及岩屑吸水形态变化地面试验,得到了岩屑吸水后形态变化情况,得出岩屑聚团是气体钻井出水后危险的状态。同时以空气钻井裸眼段长度1 000 m为例,经过对试验数据分析,当排砂管线内有自由水出现,地层出水量为0.51 m3/h时,空气钻井应及时转换成雾化钻井。现场试验表明,通过试验手段得到空气钻井转化成雾化钻井转化时机能够有效地指导徐深气田空气钻井安全施工。     

页岩气钻完井技术现状与难点探究

通过对国外页岩气钻完井技术的发展及技术实现相关难点的深入分析,进而阐述了国内的页岩气钻井的重点是解决井壁的稳定性问题,以及寻找科学合理的安全事故的防护措施、降低成本的手段、仪器研发及钻井液配方的选择等。     

一种环保型合成基钻井液在页岩气水平井中的应用

页岩失稳坍塌是目前困扰中国页岩气水平井大规模钻探的关键因素之一。合成基钻井液因其强抑制性强,在国外被广泛用于页岩气水平井钻井。借鉴国外的相关经验,选用气制油 Saraline 185作为基础油,通过室内实验得到了合成基钻井液的基本配方,再采用醋酸钾替代氯化钙作为水相抑制剂,既增强了体系的抑制性又简化了配制工艺。之后对其基本性能开展了实验评价：加重至2.40 g/cm³的钻井液流变性能良好,破乳电压较高;在130 ℃条件下热滚老化实验,测量其性能并与热滚老化前的性能对比,流变性及破乳电压变化都不大。在四川盆地对外合作的富顺区块成功进行了3口页岩气水平井的应用试验,在长达2 000 m的大斜度及水平井段中,返出的页岩岩屑棱角分明,粉碎后的岩屑内部干燥,起下钻井眼顺畅,斜井段平均机械钻速5.33 m/h,复合钻进平均机械钻速8.8 m/h。完井作业的电测、下套管、固井顺利,表明该钻井液完全满足上述区块页岩气钻井的需要。     

随钻地质与地球化学分析在四川威远页岩气开发中的应用

四川威远是国家级长宁—威远页岩气开发示范工程的重点开发地区,页岩气目的层为下志留统龙马溪组优质页岩发育层段。页岩气水平井钻进过程中,传统的地质录井及随钻测井方法难以对优质页岩气储层进行实时有效的分析与评价,降低了优质储层的钻遇率,增加了钻井施工的风险。通过研究区水平井随钻过程中大量岩屑样品的地质与地球化学录井分析,结合相应取心井分析资料,建立了水平井储层地质评价方法,应用TOC辅助地层界面卡取,应用TOC、吸附气含量、气测全烃参数评价储层含气性,再结合储层脆性矿物含量进行有利页岩气开发层段评级和优选;同时建立了水平井地质导向辅助方法,通过TOC、Ca含量、气测全烃等关键参数的相对区间变化,指导工程人员进行水平井着陆入靶调整和水平井窗体控制。现场应用表明,该套技术方法提高了威远地区页岩气水平井开发效率,同时可为同类页岩气储层的有效开发提供技术参考。