脉动式扭转冲击钻井工具工作特性分析与测试

为抑制PDC钻头钻进硬地层时的粘滑振动,设计了一种可以为PDC钻头提供周向冲击载荷的脉动式扭转冲击钻井工具,并在介绍其结构设计和分析其工作原理的基础上,建立了计算其周向扭矩、直井工况下冲击功的数学模型,通过算例分析了其工作特性。分析结果表明:脉动式扭转冲击钻井工具的周向扭矩随排量增大而增大,随节流喷嘴直径增大而减小;在直井中的冲击功随钻柱扭矩和扭转角度增加而增大,随钻压增大而减小。脉动式扭转冲击钻井工具样机性能室内测试结果表明,该钻井工具能实现高频扭转冲击,且其工作频率、周向腔体压差和周向扭矩均随排量增大而增大。研究和测试结果表明,脉动式扭转冲击钻井工具的结构设计合理,能够为PDC钻头提供周期性扭转冲击载荷,抑制PDC钻头的粘滑振动。

利用预应力固井方法预防水泥环微环隙研究

深层页岩气水平井环空带压问题较为普遍,套管-水泥环界面处微环隙是导致环空带压的主要原因。针对该问题,运用力学实验手段和数值模拟方法,分析了预应力固井条件下微环隙的产生与发展,明确了不同预应力条件下水泥环耐受压裂段数。结果表明:套管内压越小,水泥环保证密封完整性时可承受的循环载荷次数越多;循环载荷作用下微环隙宽度为30.89μm是发生气窜的临界值。预应力固井显著降低了初次塑性变形量,增大了塑性变形增量;考虑预应力作用下套管产生的径向预应变,预应力固井技术显著降低了微环隙的宽度,增加了多级压裂过程中水泥环密封完整性的耐受压裂段数。预应力值越高,微环隙出现前的耐受压裂段数越多;压裂段数相同的情况下,预应力越大水泥环微环隙越小。现场应用结果表明,采用预应力固井技术及低弹性模量水泥浆,可以有效缓解深层页岩气水平井套管环空带压现象。研究结果可为页岩气水平井固井提供技术支持。

扭转冲击参数对PDC钻头单齿破岩效率的影响

基于扭转冲击钻井工程实际,考虑岩石RHT材料本构模型动力学参数,建立了PDC钻头单齿破岩数值模型,分析了扭转冲击过程中冲击载荷、冲击频率、时间参数对于钻齿侵入深度的影响。研究结果表明:与室内单齿切削物理实验结果相比,岩石切削形态上具有较好的一致性;扭转冲击钻齿侵彻深度相比常规钻井提升25.0%,且切削岩屑颗粒更小,有利于降低黏滑振动、提升机械钻速;随着扭转冲击动载峰值的不断增加,钻头侵入深度先增加、后减小;当扭转冲击载荷与轴向静载的比值为1.0时,钻齿侵入深度为最优值;扭转冲击频率为40~100 Hz时,随着冲击频率的不断增大,钻齿侵彻深度不断减小,但是岩屑颗粒直径越来越小。研究结果可为扭转冲击钻具在硬岩地层使用过程中工程参数的优选提供有效参考。

葡北区块优快钻井分析

葡北区块作为2018-2019年重点产能区块,因受大段砾石层、盐膏层等特殊地层影响,PDC钻头行程短,机速低,起下钻阻卡等问题突出。通过对区块技术难点进行分析并应用区块提速的创新点,提高该区块的钻井速度。

薄隔层层间窜流原因分析及技术对策

薄隔层地层固井中射孔和压裂对水泥环造成的破坏易引起环空窜流,针对这一问题,开展环空窜流主因分析,通过提高顶替效率、平衡压力、短候凝固井技术、使用管外封隔器、改善水泥石抗冲击能力等针对性技术措施,成功解决了油水薄隔层射孔投产后环空窜流的问题。对解决薄隔层地层固井质量低、易发生水窜的难题具有良好的指导意义。

MWD仪器解锁式投捞器的研究与应用

随着钻井技术的不断提高,无线随钻仪器的使用越来越广泛,它是井眼轨迹、井身质量控制的重要工具,也是钻井提速提效的有效手段。仪器科技含量高、价格昂贵,但在井下发生故障的频率也很高,发生故障后只有通过起下钻的方式来完成仪器的维修更换,严重制约和影响钻井提速提效。另外,井下复杂和卡钻事故也会随时发生,如果在仪器无法成功打捞,卡钻无法解除的情况下,最终会造成仪器被埋井下的重大事故。MWD仪器解锁式投捞器的成功研制,有效解决了仪器的打捞和投放,减少了起下钻时间,降低仪器的使用风险,避免重大的经济损失。