配套井底动力钻具用金刚石全面钻头的研究与应用

针对油气勘探开发中钻遇的高抗压强度和高研磨性的难钻进地层,从配套不同井底动力钻具出发,开展了配套的孕镶金刚石钻头研究,并在不同区块的难钻进地层进行应用。通过钻头高强耐温胎体配方、结构、混合布齿、制造工艺的研究,研制的出新型孕镶金刚石全面钻头,在川东北元坝气田、松辽盆地、塔里木油田博孜区块等地区成功应用。该钻头的平均机械钻速最高可达3.49 m/h(配合涡轮钻具使用),较牙轮钻头提高50%~300%,平均寿命达到牙轮钻头的3~8倍,大幅度减少起下钻趟数,缩短了施工周期,降低了勘探成本。

长距离水平定向孔取芯技术应用——以天山胜利隧道水平定向孔地质勘察为例

为在长距离大埋深隧道工程施工前更全面地掌握隧道全断面地质信息,借鉴垂直钻井取芯经验,结合水平取芯特点,研制TK-SQ215大直径水平孔取芯钻具,制定特殊的取芯工艺,完成隧道工程1 900 m长距离水平孔取芯作业,取芯进尺2.31 m,采获岩芯2.2 m,岩芯采取率为95%。结果表明:采用长距离水平孔取芯技术通过布设1个水平孔即可获取沿隧道走向的全断面地质信息,改变了传统隧道工程前期勘察采用的垂直、多井施工方式,探索出了一套从下钻到取芯再到提钻的全流程水平取芯工艺。

烧结工艺对铁基结合剂金刚石节块力学性能的影响

本文研究了热压烧结中烧结温度和烧结压力对铁基结合剂金刚石节块力学性能的影响。实验结果表明:烧结温度对金刚石节块的硬度和抗弯强度等力学性能影响显著;而烧结压力对金刚石节块的抗弯强度和硬度的影响小于温度对二者的影响;节块的应力-应变曲线具有陶瓷的特性。

复合钻井技术在元坝地区陆相地层中的应用

川东北元坝地区陆相地层,特别是须家河组地层具有研磨性强、可钻性差的特点,致使该地区陆相地层的机械钻速较低,而"PDC钻头+螺杆"和"高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"复合钻井技术可以提高机械钻速。在元坝地区陆相地层的应用表明,与常规钻井技术相比,"PDC钻头+螺杆"和"高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"复合钻井技术均能提高该地区的机械钻速和单只钻头进尺,但"PDC钻头+螺杆"复合钻井技术只适用于该地区的上沙溪庙组地层,"高速涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"复合钻井技术适用于须家河组地层。复合钻井技术的成功应用为高研磨性的元坝地区陆相地层提速提供了一种有效的技术手段。

铁对铜基结合剂金刚石节块把持力的影响

采用热压烧结的方法得到了不同铁含量的铜基结合剂金刚石节块,研究了铁含量对铜基结合剂金刚石节块性能的影响。实验结果表明:铁含量对铜基结合剂胎体的硬度和抗弯强度等力学性能有显著的影响;随着铁含量的增加,铜基结合剂胎体的硬度和抗弯强度一直增加;铁含量对铜基结合剂金刚石节块的抗弯强度的影响不一样。界面处断口形貌和能谱分析表明:当铁含量为30%时,铜基结合剂与金刚石结合最好,胎体对金刚石的把持力系数较大,节块的抗弯强度降低较少。

元坝地区钻井提速探索与实践

元坝地区是中国石化天然气增储上产的重点区域,但该地区钻井存在一些技术难点,导致钻井施工风险很大:地层研磨性强,可钻性差;地下断层、裂缝、溶洞发育,井漏频繁,稳定性差;存在多套压力体系、安全窗口窄。这一直制约着该地区钻井速度的提高。为此,勘探南方分公司开展了钻井提速提效技术攻关与实践,采取了井身结构优化、空气钻井、欠平衡钻井等技术措施,并应用了高速涡轮、扭力冲击发生器、孕镶金刚石钻头等新工具和新工艺,平均机械钻速提高1倍以上,钻井周期缩短15%。为进一步提高元坝地区的钻井速度,提出了完善已有提速技术,研制或优选与之配套的钻井设备和工具的建议。

CeO_2对铁基结合剂镀Ni金刚石节块性能的影响

本文研究了金刚石表面镀Ni层的形貌和不同含量CeO2的加入对铁基结合剂镀Ni金刚石节块性能的影响。结果表明:稀土CeO2的加入对铁基结合剂镀Ni金刚石节块的抗弯强度有一定的影响;当CeO2加入量为0.8%时,能得到最优的性能。

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。

提高碳酸盐岩破碎地层取心收获率技术

在碳酸盐岩储层古潜山风化岩溶型储层,发育多重岩溶缝洞系统、非均质性较强,采用常规取心技术难获得理想的岩心收获率。文中总结分析破碎碳酸盐岩取心技术难题并结合碳酸盐岩地层取心经验,形成了一套适应性强的破碎碳酸盐岩地层取心技术,并在一些破碎碳酸盐岩地层取心推广应用上获得了良好效果。

工程陶瓷用孕镶金刚石钻头的性能优化

为提高孕镶金刚石钻头加工工程陶瓷时的钻进效率、延长工具寿命,对钻头性能进行了优化研究。分析了孕镶金刚石钻头加工氧化铝工程陶瓷的磨损机理,采用更高品质的金刚石磨粒和新的胎体配方及制造技术研制了四种钻头。钻削试验及扫描电镜分析表明:高品质金刚石磨粒可有效提高工作磨粒的比例,提升钻进性能;四种钻头的磨损性能各不相同,采用Cu50Co25Sn18Ti7(wt%)胎体配方钻头的金刚石磨粒出刃高度高,胎体与磨粒的粘结性能好,胎体磨损速度与金刚石磨损速度匹配性较好,钻头的钻削综合性能最好,其加工效率和工具寿命较其它钻头分别提高了近1.4倍和7倍。

铜基结合剂金刚石节块的烧结和性能研究

采用热压烧结的方法得到了铜基结合剂金刚石节块,研究了烧结温度和压力对节块性能的影响。实验结果表明:烧结温度对铜基结合剂金刚石节块的硬度和抗弯强度等力学性能影响显著;而烧结压力的影响则不是很明显;当烧结温度为700℃和烧结压力为20MPa时,节块有最佳的硬度和抗弯强度。此外,节块的应力应变关系表现出与金属和陶瓷不同的应力应变曲线。

光电材料加工用套料钻头和研磨减薄砂轮关键制造技术

主要介绍了光电材料加工用套料钻头和蓝宝石切片减薄用研磨减薄砂轮制作技术。阐述了光电材料如蓝宝石、特种陶瓷等此类难加工材料用套料钻头在结构设计上的要点、配方设计与加工对象的适应性问题以及制备过程中的关键技术和品质控制。介绍了由蓝宝石研磨性特点所决定的减薄砂轮性能要求,与机台应用参数匹配要点以保证良好的应用效果以及该减薄砂轮制造过程的关键技术和产品质量控制,并介绍了以蓝宝石为加工对象所用到的套料钻头和减薄砂轮产品的规格型号。

栾川县多金属矿复杂地层岩心钻探技术

栾川县多金属成矿区处于马超营大断裂带中,区内4条大断裂横贯全区,主、次级构造极为发育。因碎裂蚀变带、泥质砂砾岩等松散破碎地层而引发的孔内坍塌、取心困难等钻进难题此起彼伏,软硬互层变化频繁,对钻头要求高、选择性强。而且钻孔结构复杂,生产效率难提高,多数钻孔施工中均出现程度不同的夹钻、埋钻、断钻、烧钻等孔内事故,给钻探施工带来很大困难。通过改善冲洗液性能、采用JS122绳索取心钻具,并进行钻头与地层适应性研究,取得了较好成效。

元坝陆相高压致密强研磨性地层钻井提速技术

针对元坝气田陆相深部自流井组和须家河组地层岩性致密、硬度高、研磨性强,牙轮钻头进尺少、寿命短,以及综合效益低的问题,通过分析地层的可钻性、钻头的破岩原理,结合现场实钻情况优选高效钻头,并根据钻头与钻井工具的合理匹配原则优选合适的动力钻具,进行了"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术、"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"复合钻井技术和牙轮-PDC混合式钻头钻井技术现场试验。以钻头每单位进尺消耗的比能作为选择钻头的依据,并应用盈亏平衡理论对3种钻井技术进行了经济评价。现场试验结果表明:高压致密强研磨性地层首选"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术;砾石含量高的珍珠冲组地层推荐采用"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术;砂泥岩互层较多的高压致密地层推荐采用牙轮-PDC混合式钻头钻井技术。经济评价结果表明,元坝气田应用"国产孕镶金刚石钻头+高效特殊螺杆"钻井技术的经济效益最高,其次是牙轮-PDC混合式钻头钻井技术,"进口孕镶金刚石钻头+高速涡轮"复合钻井技术最差。

元坝124井超深井钻井提速配套技术

元坝124井是元坝地区的一口重点探井。由于元坝地区陆相地层石英含量高、研磨性强、可钻性差,导致单只钻头进尺少,机械钻速低,钻井成本高。为此,首先评价了元坝地区前期的钻井提速技术:气体钻井技术、"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"复合钻井技术、控压钻井技术和"PDC钻头+螺杆钻具"复合钻井技术。并在此基础上,根据元坝124井所要钻遇地层的特征,制定了该井的钻井提速配套技术方案:一开采用气体钻井技术,二开采用"孕镶金刚石钻头+涡轮钻具"复合钻井技术,三开采用"PDC钻头+螺杆钻具"复合钻井技术。实钻表明,该钻井提速配套技术方案可行,能够大幅提高机械钻速,缩短钻井周期。该井平均机械钻速2.80m/h,钻井周期253.84d,是目前元坝地区钻井周期最短的一口井。

高速涡轮钻井技术在哈国滨里海盆地的应用

哈萨克斯坦滨里海盆地石炭系地层以灰岩、白云岩、泥质板岩和粉砂岩为主,岩性致密,硬度高,研磨性强,可钻性差。近年来一直使用常规钻井工具作业,机械钻速低,钻井周期长。为有效提高机械钻速,引进了高速涡轮配合孕镶金刚石钻头高效钻井技术,在滨里海盆地希望油田和扎拉诺尔油田进行了试验并取得成功。该技术也应用到了叶森、卡里曼等油田,取得了良好效果。通过滨里海盆地地层地质特征分析和实际应用,认为高速涡轮钻井技术可以推广应用到滨里海盆地石炭系油气藏钻井中。

高研磨性硬地层钻井提速技术

川东北陆相自流井组和须家河组地层岩性致密、研磨性强,机械钻速低、钻头消耗量大,是制约该区域钻井提速的关键层段。为实现提速,各种新型井下工具得到了试验应用,但效果参差不齐。通过计算分层段岩石可钻性,推荐自流井组至须家河组采用孕镶金刚石钻头提高破岩效率;为降低硬地层和软硬交互层段钻头失效导致的钻速低问题,开展了三开井段典型钻具组合扭转和纵向振动理论分析,提出东岳庙段以浅地层采用扭力冲击器配合PDC钻头降低黏滑,珍珠冲段含砾岩层段需使用减震工具或改变钻具组合降低纵振,砂泥岩互层段需推广使用双向减震器或水力加压器降低纵振;采用高速螺杆+孕镶金刚石钻头的复合钻进,提高自流井组至须家河组大井眼定向速度。5口井现场实施后,机械钻速成倍增加、钻头新度提高30%,须家河组?311.2 mm井眼定向速度提高1.32倍。

利用涡轮钻具提高深井钻速的试验研究

分析了影响我国深井和超深井机械钻速的主要因素,并讨论了相应对策,比较了不同井下动力钻具的优缺点,提出我国应为充分发挥涡轮钻具钻井技术在深井和超深井中的优势创造必要条件。

涡轮金刚石钻具复合钻井技术在元坝地区的应用

元坝地区有着丰富的油气资源,但由于该地区本身的地质特点,导致钻井质量一直不高,影响了油气的勘探与评价工作。因此研究涡轮金刚石钻具复合钻井技术,有助于提高该地区的钻井速度,具有重要的实际意义。分析该地区的地质特点及钻井中的技术难点,以其中两口井为例,介绍了涡轮金刚石钻具复合钻井技术在现场的应用情况,并对其应用效果进行了对比分析,总结了涡轮钻井的相应特点。对于推广涡轮钻井技术在特殊地层的应用具有一定的指导意义。

龙永煤田绳索取心钻进工艺技术研究

龙永煤田地质构造复杂,岩性倾角变化大,断层破碎带多,在应用金刚石绳索取心工艺钻进时,常常存在着掉块、坍塌和漏失现象,造成孔内事故多,钻进效率低等问题。通过反复的实践研究,总结出根据不同的地层特性,选择适宜的钻孔口径、钻具级配和钻头型号,配制不同的冲洗液;针对地层的漏失特点和漏失量的大小,采用不同的堵漏材料的技术措施,从而初步解决了在该区钻进时遇到的技术难点,减少了孔内事故的发生,将钻月效率由430m提高到603m,取得了良好的经济效益。