钻井提速工具寿命的影响因素

钻井提速工具是提高深井硬地层机械钻速,达到降本增效目的的新型钻井工具。然而现场试验情况反映出该工具因使用寿命的因素导致提速效果不持久甚至发生井下事故。弄清导致钻井提速工具寿命降低的机理,并提出相应的解决方法以延长其使用寿命,是目前钻井提速工具研发的重要方向。

钻井提速工具在南海东部深部地层应用分析

南海东部地区近几年一直延续使用的提速方法是马达+聚晶金刚石复片钻头(PDC)复合钻井技术和旋转导向配合PDC钻头,提速效果较为明显,但随着降本增效的压力越来越大,需要进一步提高机械钻速,提高作业时效,降低作业费用。基于此,分析了在南海东部某井试用的两种提速工具,分别是液力锤和扭冲工具,对这两种提速工具的工作原理及提速效果进行了深入的分析;认为提速工具的提速效果主要取决于工具与地层及钻头的配伍性;建议后续应用提速工具时需首先分析工具与地层和钻头的配伍性。

深层钻井提速工具寿命影响因素研究

随着全球能源需求的不断增长,深层钻井技术成为提高石油、天然气等能源产量的关键手段。在深层钻井过程中,提速工具的寿命往往受到多种复杂因素的影响,进而影响钻井效率与成本。为此分析了深层钻井技术的难点,重点探讨了提速工具使用寿命降低的表现及其内在失效原因,包括高强度下的疲劳破坏、钻井液化学腐蚀、固相颗粒冲蚀以及井下高温环境等。提出了延长提速工具使用寿命的技术对策,包括个性化钻头设计、钻井液体系优选、钻井工艺参数调整以及井身结构优化等方面。通过综合应用这些对策,有望有效延长提速工具的使用寿命,提高深层钻井的整体效率和经济性。

松辽盆地低渗水平井钻井提速工具研制及应用

水平井能有效扩大油气储层的裸露面积,日产量平均为直井的4倍以上,所以水平井已经成为低渗油藏高效开采的主要方式。松辽盆地低渗透致密油水平井由于目的层青一段水平段易出现井壁失稳、工具面不稳、钻头泥包等问题,导致机械钻速慢,钻井周期长,因此通过PDC钻头、螺杆钻具、井壁修复工具等提速工具的个性化设计及一体化配套优化技术研究,降低钻井成本,实现效益化开采。

集减振、脉冲和冲击于一体的钻井提速工具设计及仿真

钻井过程中,为了减少钻柱振动带来的危害,提高破岩效率,节省钻井成本,设计了一种以井下轴向振动作为动力源,同时可实现脉冲射流和轴向冲击的多功能提速工具。其中的减振装置可减少钻柱轴向振动对钻头、钻柱造成的损伤,并作为动力带动中心轴进行往复运动;中心轴的运动改变了钻井液的过流面积,从而形成了脉冲式射流,加快井底携岩效率,增强水力辅助破岩效果;中心轴带动冲锤给钻头施加周期性的冲击力,实现冲击辅助破岩。通过钻具轴向振动规律的研究,优化工具的结构设计;模拟分析过流面积变化对井底压力的影响,提高脉冲射流压差;建立冲击破岩力学模型,分析不同岩性条件下冲击力与破岩效率的关系,提高冲击破岩效果。该工具结构中易损件极少,结构可靠,满足钻井复杂条件下对工具寿命和强度的要求。

SLTIT型扭转冲击钻井提速工具

在我国钻井大提速的背景下,提出了一种集机械剪切、水力和扭转冲击3种破岩方式共同作用的复合钻井工艺新技术及装备。旋转钻井过程中,在不影响钻进的情况下,扭冲工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反复的扭转冲击,将部分流体能量转换成一定频率、周向扭转、冲击型的井底机械破岩能量,并直接传递给钻头。5口井的现场试验结果表明,扭转冲击复合钻井技术与装备适合我国的钻井技术环境,能够有效消除PDC钻头的卡滑现象,减轻钻柱扭转振荡,能够有效保护钻头和钻具等配套部件,有效降低钻井成本。

扭转冲击提速工具在文安区块的现场应用

钻具黏滑振动现象造成PDC钻头过早失效是限制PDC钻头在深井、超深井硬地层应用的一个重要因素。针对该问题,研制了扭转提速冲击工具。该工具通过给钻头提供一定频率的扭转冲击力,从而抑制钻具黏滑振动,提高钻速。通过室内实验验证了周期性扭转冲击外载能够有效地抑制PDC钻头的黏滑效应。现场试验结果表明,使用扭转冲击提速工具后的机械钻速提高了102%。该研究为扭转冲击提速工具在钻井过程中的合理应用提供了理论依据。

钻井提速工具经济性预测评价方法

目前常用的提速工具经济性评价方法都是在钻后进行评价,不能为特定井段优选提速工具提供依据,为此,以单位进尺成本为准则,提出了一种钻井提速工具经济性评价新方法。该方法首先结合提速工具性能指标进行钻前预测,然后利用提速工具第一趟钻的实钻参数,对后面几趟钻的经济性进行随钻预测,并根据单位进尺成本预测最后一趟钻应用提速工具的经济性,完钻后计算应用提速工具井段的钻井总费用,并与邻井未应用提速工具相同井段的钻井总费用进行对比,以确定提速工具的经济性。实例验证及研究结果表明,钻井提速工具经济评价新方法可指导特定井段提速工具的优选和快速及时地预测提速工具的经济性。

频率可调式脉冲钻井提速工具的研制和应用

苏里格西区致密气藏居高不下的钻井成本与难以提高的钻井速度严重制约了长庆对苏里格气田整体开发的部署。针对苏西地区中深井下部地层钻井机械钻速低的难题,研制了频率可调式脉冲钻井提速工具。该工具通过涡轮带动的阀组将连续流动的钻井液转换成脉冲流动,改善井底流场,增强射流冲击力,以最大限度地提高水力破岩效率与井底净化能力,达到提高机械钻速的目的。实验与现场应用结果表明:研制的工具入井工作时间超过120 h,能提高机械钻速20%以上,具有广阔的应用前景。

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。

提速工具配套钻头的优化改进

近年来,提速工具发展迅速,在深部难钻地层取得了很好的应用效果,但配合工具使用的钻头在深部地层易出现钻头损坏。为提高提速工具配套钻头使用寿命,从冠部曲线、布齿、复合片优选等方面对其进行优化改进,使其更契合提速工具的工作特点,进一步提高单趟钻进尺和机械钻速,以满足深井钻井提速和降低钻井成本的需要。

频率可调脉冲提速工具深井提速现场试验研究

脉冲射流技术是提高钻井机械速度的一种有效方法。根据机械强制脉冲与自激振荡脉冲相结合的原理，研制了频率可调脉冲提速工具。现场2口井的试验结果表明，频率可调脉冲工具在深井井段提高机械钻速21．30％～59．17％，提高钻头进尺36．07％～148．15％。频率可调脉冲提速工具结构简单、可靠性高，在现有钻井设备和工艺参数基本不改变的情况下，能在深井下部地层取得较好的提速效果。作为一种能有效提高钻井机械钻速的技术，频率可调脉冲提速工具在深井钻井中具有广阔的应用前景。

钻井提速工具设计与井下安全的探讨

钻井提速工具研发和推广过程中,结构不合理或是其他原因导致工具失效而引起的井下事故时有发生,一次事故极有可能导致提速工具无法再进入现场推广应用,通过分析扭力冲击器、液动冲击工具、旋冲螺杆钻具等提速工具应用过程中出现的井下事故的原因,给出了相应解决措施,为钻井提速工具进一步优化完善和推广提供了借鉴和参考。

减震稳扭旋冲钻井提速工具可变节流口特性分析

底部钻具组合耦合振动,不仅降低了钻头的稳定性和攻击性,还易造成钻具疲劳破坏,诱发井下事故。目前,大部分常规的辅助破岩工具只能抑制单一形式的钻具振动,针对多种振动形式耦合的复杂工况,提速效果有限。为此,提出一种减震稳扭旋冲钻井提速工具,该工具集复合冲击和减震稳扭功能于一体,可有效抑制钻头不规则振动,保证钻头平稳快速钻进。以该工具冲击能量发生单元为研究重点,建立了动静阀盘可变节流口数学模型,基于MATLAB仿真模型数值分析得到了可变节流口过流面积与节流压差之间的关系,确定了动静阀盘的几何结构参数。最后完成样机试制和地面性能测试,节流压差测试结果与仿真分析结果相符,满足现场应用需求。

提速工具在大庆深层天然气井中的应用

为提高深层天然气开发效率,解决深部地层机械钻速低、钻井周期长等技术难题,大庆钻探经过多年的科研攻关和技术储备,相继开发出液动旋冲、复合冲击、涡轮钻具等一系列深井提速工具,并对工具结构和配套工艺流程进行不断优化,最终形成了适合于深部难钻地层的钻井提速技术及配套工艺。通过现场的规模化应用,深部地层机械钻速得到明显改善,同比提高20%以上,钻井周期平均缩短20d以上。为保障深层天然气的高效开发提供了有效的技术保障。

扭力冲击器提速工具在南海东部油田应用分析

南海东部油田随着油气资源勘探开发的不断深入,深井、超深井越来越多,钻遇地层胶结致密、硬度大、抗压强度较高、研磨性强、可钻性差[1]。严重影响了深部硬地层的机械钻速和勘探开发成本。针对机械钻速低、钻头因黏滑振动失效快、钻井成本高等问题,在南海东部油田某口深井上应用扭力冲击器提速工具,取得了显著效果。实践表明,该提速工具使用可提高钻头在高硬度、高研磨性地层的钻进能力。

深井、超深井钻井提速工具的分析及应用

随着浅层油气资源的枯竭,国内油气勘探目标逐渐向深层转移。深井、超深井井下复杂、机械钻速低,严重制约了深层油气资源的开发。提速工具可有效提高深井、超深井机械钻速,减少井下复杂,降低钻井成本。主要介绍了涡轮钻具和扭转冲击器的提速原理及提速效果。

弱胶结砂砾岩地层钻头研制及提速工具配套研究

针对弱胶结砂砾岩地层钻井过程中面临的PDC钻头崩齿、碎齿严重,钻头先期损坏使得单只进尺少,钻井成本高等技术难题,从弱胶结砂砾岩地层岩石力学特性分析、锥齿PDC钻头研制及提速工具配套等方面着手,研究形成了适合弱胶结砂砾岩地层钻井提速的锥齿微心PDC钻头;并通过选用恒扭矩工具配合该型钻头在胜利油田利567区块进行现场应用,取得了良好的效果,大大延长了钻头的使用寿命,起到了提高机械钻速和降低钻井成本的目的。

螺杆马达与提速工具失效机理及动力学分析

基于实际作业工况,建立了螺杆马达定转子和复合冲击器提速工具动力学特性的有限元分析模型,对其服役期间的动力学失效机理进行了研究,得到了螺杆马达和提速工具的动力学强度薄弱环节,并对其进行了参数敏感性分析。结果表明:螺杆马达应力集中处位于定子橡胶衬套齿根处,随着定转子装配过盈量和井底温度增加,螺杆马达失效风险增大;复合冲击器强度薄弱点位于外筒螺纹底部退刀槽和齿根凹键处;复合冲击器外筒的疲劳损伤主要取决于转矩的变化情况,钻压和转矩的波动都会对复合冲击器凹键处的疲劳损伤产生较大影响。

双摆提速工具在港深1604井的现场试验

双摆提速工具是一种抑制钻头或底部钻具的轴向、径向两个方向摆动的工具,它是依靠钻井液提供动力,依靠内部结构提高钻头切削地层的效率,从而达到钻井提速的目的,并能减少钻头磨损。详细阐述了双摆提速工具在大港油田唐家河区块港深1604井的应用情况,通过数据分析与邻井对比,有效地提高了机械钻速。