深井管柱降摩减阻措施应用

深井钻探开发中管柱摩阻一直是困扰施工的难题,尤其是在定向调整轨迹、起下钻井下安全、处理井下复杂等方面尤为突出。本文分析了钻进参数、管串结构、井眼曲率、钻井液性能等影响深井管柱摩阻的相关因素,探讨了关于降低井内管柱摩阻的应对措施。针对提出的管柱降摩减阻措施在胜利东部桩西区块深井钻采中进行了现场应用,提出了现场解决管柱摩阻大的问题的思路,研究了不同管柱降摩减阻措施在该区块的实际应用效果。通过现场实际应用研究,分析了管柱摩阻大的主要影响因素,得出了该区块影响深井管柱摩阻的主要是由于上部异常高压、下部常压,压差作用下管柱摩阻急剧增加。针对压差作用导致的管柱大摩阻,提出了塑料小球解决该区块管柱摩阻大的针对性技术举措,并取得良好的现场应用效果。

渤海深井降摩减阻技术研究与应用

摩擦阻力大、扭矩传递困难是渤海深层开发井钻井技术面临的关键技术难题。在摩擦阻力的影响下钻具易发生屈曲和卡死现象,进而导致钻具扭矩过大,产生钻具断裂、顶驱能力超限、套管和钻柱磨损等问题,严重影响钻井作业效率和钻井成本。为此,在分析现有降摩减阻工具优缺点的基础上,研制了一套新型降摩减阻工具,该工具通过接在钻柱中,与钻柱相对转动,实现降摩减阻功能。然后,通过Landmark软件计算各井段的侧向力大小,确定降摩减阻工具数量及安放位置。最后,选用ZHH3井和ZHH3k井两口重点井,通过模拟计算和实测数据对降摩减阻工具的使用效果进行验证,结果显示,安装降摩减阻工具后,ZHH3井深层扭矩降低了14%,ZHH3k井深层扭矩降低了15%,降摩减阻效果明显,有效提高了钻井作业时效,可为渤海深层开发井钻井降摩减阻作业提供充分参考。

机械振动降摩减阻技术在滑动钻井中的应用

摩阻问题是目前各种复杂结构井钻井作业中最突出的问题,尤其体现在滑动钻进中,托压、粘阻严重。大摩阻和大扭矩的存在使得钻柱发生屈曲,钻压无法传递至钻头,井眼的延伸自动停止,钻井作业很难继续甚至出现危险事故。文中主要介绍了井下摩阻产生的原因及其危害,阐述了机械振动降摩减阻方法的原理及其在此领域的优势,并选用了周向水力振动器为减阻工具进行现场实验,通过对比两口井的现场开采数据,分析了机械振动方法在井下减摩中的可行性以及该技术给石油开采行业带来的效率提升。

长庆致密气田超长水平段钻井降摩减阻技术

为了保护生态环境,提高单井产量,长庆气田部署了多口水平段超过3 000 m的井。针对超长水平段井裸眼段长,存在井下摩阻大、扭矩大的问题,选取了S135钢级钻柱和清砂钻杆减阻工具,采用旋转导向井眼轨迹控制技术,优化了钻进参数:最佳钻井液环空返速为1.20~1.30 m/s、最低钻柱转速为60 r/min,选用氯化钾、石灰石和高性能润滑剂提高钻井液及其所形成滤饼的润滑性,控制钻井液有害固相含量,其动塑比提高至0.5 Pa/(mPa·s),最终形成了一套长庆致密气田超长水平段降摩减阻技术。将该技术应用于水平段长度为5 256 m的靖51-X井,其水平段平均全角变化率为0.74 (°)/30 m,钻井液固相含量最高为16%,完钻后最大起钻摩阻为380 kN,下钻最大摩阻为280 kN。实践表明在超长水平段应用该技术具有良好的降摩减阻效果。

延页平3井大偏移距水平井减阻降摩技术研究

减阻降摩技术是大偏移距水平井成功完钻的关键技术之一。通过对井眼轨迹参数优化,优选出具有低摩阻系数的井眼轨迹;建立摩阻/扭矩分析模型,分析了钻井液粘滞力和管柱屈曲对摩阻的影响,推导出摩阻/扭矩计算公式,提出了摩阻/扭矩预测的方法;采用低摩阻系数的油基钻井液,将摩阻系数降低了65.2%;采用漂浮下套管技术,极大地降低了下套管过程中的摩阻。延页平3井中成功应用上述技术,准确地预测了钻井过程的摩阻,解决了大偏移距水平井钻井过程中的托压问题,实现了套管一次性下放到位。延页平3井的应用表明:上述技术可以在大偏移距水平井中推广使用,并对国内其他地区大偏移距水平井施工有一定借鉴意义。

超浅层大位移水平井“三低”钻井液技术

针对东部超浅层水平井水平段钻井中降摩阻扭矩大、托压严重等问题,分析了该区块的储层特征,构建了“低摩阻、强携砂、防水锁”的思路,优选了低成本的关键处理剂,形成了低摩阻、低成本和低伤害的水基钻井液体系,评价了其主要性能,并进行了现场试验。研究结果及试验表明,羧甲基纤维素(CMC)增黏提切效果好,最优加量为0.3%~0.5%,聚丙烯酸钾(KPAM)降失水明显,最优加量为1.0%~1.5%,复合润滑剂中固体润滑剂(SH-2)和液体润滑剂(RY-838)最佳复配比例为3∶7,防水剂为0.5%F-113。该钻井液体系渗透率恢复平均值为85.38%,中压失水小于5 mL,泥饼粘滞系数为0.0524~0.0612,动塑比为0.52~0.55。现场应用1口井,未出现严重托压,较邻井钻速提高13.5%,钻井液成本降低5.3%,有效解决了超浅层水平井钻井难题。

高难度复杂井钻井液用润滑剂研究进展

要提高深井超深井、大斜度定向井、水平大位移井等高难度复杂井的开发效率,必须降低钻井、下套管和电测等作业过程中的井下摩阻系数和扭矩大小。对于钻井液来说,减小摩阻系数和扭矩大小最快捷有效的方法是在体系加入润滑剂,提高其润滑性能。综述了国内外高性能钻井液用润滑剂的种类、机理和应用进展,并评述了各自的优缺点,分析了现有润滑剂技术局限性与发展趋势,并预测了未来改性废弃植物油类等润滑剂的研究前景与方向。

化学抗磨减阻剂CX-300的评价及在大位移井中的应用

在大位移井实施过程中存在高难度井段井壁易失稳、井眼轨迹复杂和长稳斜段、套管与套管或钻杆与套管之间摩阻高、地层易漏失等问题,采用机械法,如加装减磨减阻工具,造斜段加装NRDPP类工具、稳斜段加装LoTAD等,容易导致管柱外径变大,从而导致井下摩阻扭矩和ECD增高。因此,通过化学方法降阻是大位移井降摩减阻的另一种有效途径。本文通过对CX-300降摩减阻剂的评价和现场应用,为大位移井化学降摩减阻摸索了一套有益的方法,应在此基础上,不断探索和完善降摩减阻体系。

定向钻井电控式扭矩离合控制工具研制与应用

旋转导向工具由于尺寸大,在钻井过程中井壁不稳定时容易发生卡钻、埋钻等复杂故障,处理难度大,现场应用受到一定限制。针对这种情况,文章研究了一种适用于定向钻进过程中的电控式扭矩离合控制工具。该工具在定向过程中可以将下部钻具与上部钻具的扭矩进行分离,实现上部钻具随钻盘低转速旋转送钻,下部钻具与螺杆工具配合滑动定向钻进。该工具由两部分组成:地面信号下传单元和井下信号接收及离合控制单元。井下信号接收及离合控制单元安放在近钻头位置,地面信号下传单元通过钻井液将信号传递到井下,离合控制单元接收指令后,用电液控制方式执行钻柱扭矩分离与结合动作。该工具使用的关键点是安放位置和反扭矩的控制,通过对下部钻具摩阻扭矩的分析,运用Landmark软件计算工具安放位置,抗反扭矩工具可抵抗并吸收螺杆钻具的反扭矩。现场应用表明,该系统可有效缓解托压,降摩减阻,稳定工具面,提高钻压传递效率,较大幅度提高机械钻速,实现低成本代替旋转导向工具,具有广阔应用前景。

致密气藏二开结构水平井钻井液体系及现场应用

为解决苏里格气田致密气藏二开结构水平井钻井施工中地层塌漏矛盾突出、降摩减阻及井眼净化困难等技术难题,基于地质特性和泥岩坍塌机理分析,建立摩阻扭矩计算模型,对比变更井身结构摩阻及扭矩变化规律。通过室内研究筛选采用纳米乳液、软硬结合的封堵剂、多元复配的润滑剂和高效提切剂,研发出新型强封堵超润滑水基钻井液体系。室内研究显示,该钻井液体系具有强抑制性和封堵防塌性,能够有效延长硬脆性泥岩失稳周期,进而深度维持井壁稳定,同时也具备良好的流变性和润滑性,且含砂和固相含量低,降摩减阻效果显著。现场应用表明,应用该钻井液体系后下套管摩阻控制在350 kN以内,钻进下放摩阻降低24.21%,扭矩降低34.31%,平均钻井周期为29.04 d,平均机械钻速为17.64 m/h,较三开结构水平井提速36.5%,井塌划眼损失时间降低89.50%,为苏里格气田致密气藏二开结构水平井推广应用提供了有力保障。

高温高密度钻井液的润滑剂研究与应用

随着深层油气资源的勘探开发需求,井身结构的不断优化,深层大斜度大位移钻井对钻井液体系的润滑性能提出了更高的要求,高温高密度水基钻井液的润滑性研究是目前深层油气资源勘探开发的关键技术之一。高密度水基钻井液在高温环境、高固相及高矿化度条件下,润滑性能普遍较差,摩阻较大,严重影响钻井施工时效及质量。根据目前钻井施工过程中的工程需求,以植物油及植物油酸为原材料,通过酸酯化反应,生成含有不饱和双键的酯基基团的长链脂肪酸酯,通过接入含氯、硫、磷具有极压抗磨能力的化学元素,同时引入羟基、氨基等吸附基团,研制一种热稳定性好、吸附性强的高效钻井液润滑剂HLG。评价结果表明,润滑剂HLG抗温能力达到180℃,抗盐抗钙能力强,可以满足密度达到2.2 g/cm^(3)的高密度水基钻井液需求,有效提高钻井液体系润滑性能,降低摩阻,适合深层复杂地层及大斜度大位移井型的勘探开发,应用前景良好。

中国海洋石油大位移井钻井技术现状及展望

大位移井是海洋油气资源开发的重要方式,可以减少生产平台的建造以及实施油气滚动勘探开发,近年来中国海洋石油大位移井钻井技术有了新发展。阐述了大位移井井眼轨道优化设计与定量评价、钻井液与含油岩屑处理、井眼高效净化与监测方法、降摩减扭安全钻井、套管高效下入等技术研究现状,总结了拟悬链线轨道设计、海上岩屑深度固控处理、井眼清洁监测方法、降摩减扭工具、管柱下入辅助工具等技术进展。在此基础上,对未来大位移井面临的需求和挑战进行了展望,指出应持续加大大位移井裸眼延伸能力、水力延伸能力、机械延伸能力的科技创新研究,进一步满足各海域边际油气田开发、老油田二次调整对大位移井技术的更高需求。

神木双山三开优化水平井钻井液技术应用

神木双山区块作为长庆气田主要产建区块之一主要指榆林周边的区域。神木双山区块具有延安组地层易缩径,延长下部和纸坊上部地层易垮塌,刘家沟地层承压能力低易漏失的地质特点,三开优化水平井的井身结构虽然在一定程度上解决了上部坍塌和刘家沟容易发生井漏的问题,但是,斜井段和水平段在同一裸眼段,又带来一系列新的问题。最为突出的是,大斜度井段和水平段在同一裸眼段,浸泡周期长,井壁容易失稳,后期钻井施工摩阻扭矩大的问题。加上该区块的层垂深浅,直井段的钻具重量相对轻,加重了这些难题。针对这些特点与难点,通过理论分析和现场实验,初步形成了相对应的一套钻井液技术方案和措施,结合现场实际应用出现的一些问题,总结了经验,改善了措施,完善了神木双山区块三开优化水平井的钻井液技术。

长庆致密气超长水平段水基钻井液技术

2020年长庆气田在致密气井区先后完成了3口超长水平段水平井,水平段长度分别为3321、4118和4466 m,均使用水基钻井液完成施工,不断刷新亚洲陆上最长水平段记录。超长水平段给降摩减阻、钻屑清洁、泥岩防塌等工作带来极大难度,针对这些难点并结合地层岩石结构特点进行了针对性的技术攻关,形成了超长水平段井眼净化、井眼稳定等技术和CQSP-RH水基钻井液体系,现场应用效果良好,水平段井壁保持稳定,完钻钻具下放摩阻控制在500 kN左右、套管摩阻控制在350 kN以内,顺利完井。随着长庆油气田开发力度的加大,为了动用水源保护区、林区并提高单井产量,长水平段井的开发成为必然,这些井的顺利完成,为油气田的后续开发带来了极大的示范作用。

防托压冲击器在盘40-斜501井的应用

为了解决临盘油田40块区域内定向井长稳斜段的托压问题,提高机械钻速,缩短建井周期,试验应用了防托压冲击器。通过防托压冲击器水平井模拟试验,验证了其在水平井、定向井应用的可行性,并进行了性能参数测试及寿命评价试验。测试结果表明,防托压冲击器的冲击力为20～160kN,冲击频率为8～20Hz,工作寿命达120h以上。依据施工井钻井设计,模拟计算了应用井段的钻柱摩阻,在此基础上优化了钻具组合及钻井参数。3套防托压冲击器在盘40-斜501井进行了3井次现场试验,总进尺1 080m,降摩减阻提速效果明显,防托压冲击器的井下有效工作寿命均达到了100h以上。应用结果表明,防托压冲击器是解决水平井、定向井长井段托压问题的有效工具。

?228mm射流冲击器在涪陵二开的应用研究

为了解决涪陵区块页岩气水平井在钻进中遇到的地层可钻性差,直井段茅口组钻速慢,以及定向段托压问题,开展了?228 mm射流冲击器的研制工作。通过对?228 mm射流冲击器进行结构参数优化、台架性能测试和现场施工工艺优化,形成了?228 mm射流冲击器直井段提速和定向段防托压2套技术。在涪陵二开茅口组和韩家店组的应用中,进尺797.14 m,纯钻时间97.9 h。茅口组钻进机械钻速为8.6 m/h,韩家店组钻进机械钻速为13.1 m/h,较邻井同比提速45%以上,较上部相邻井段提高93.4%。现场应用结果表明:该射流冲击器可提高机械钻速,缩短建井周期,降摩减阻效果明显。

水力振荡器在长宁威远区块页岩气水平井中的应用

长宁威远页岩气三维水平井钻井过程中摩阻扭矩大、托压严重,严重影响了页岩气勘探开发速度.水力振荡器能够使钻柱周期性振动,将钻柱静摩擦变为动摩擦,降低钻井过程中摩阻扭矩,保证钻头钻压的有效施加,提高机械钻速.为此,介绍了水力振荡器的工作原理和安装位置方法,并在现场推广应用,应用效果表明,水力振荡器加螺杆方式提速效果明显,可以部分替代水平段旋转导向,降低作业成本,提高页岩气勘探开发效益.

页岩气长水平段水平井井眼轨迹控制技术

利用长水平段水平井提高单井产量是页岩气开发的发展趋势,涪陵页岩气田开发调整阶段将超长水平井作为增产提效的主要措施之一。但随着水平段的增加,钻井技术挑战进一步加剧:长裸眼水平段延伸极限预测难度大、井筒净化困难、摩阻扭矩大、井身剖面优化难度大、轨迹控制难度高。为此,本项目通过井眼轨道优化设计、极限延伸能力预测分析、钻具组合优配、降摩减阻技术配套和井眼清洁技术配套,形成了页岩气长水平段高效轨迹控制技术体系。形成的研究成果指导了焦页2-5HF和焦页30-5HF井的定向钻井工程实践,创国内长水平段纪录。

涡轮式水力振荡器在涪陵页岩气水平井中的应用

涪陵页岩气田长水平段水平井钻井施工中面临着轨迹调整频繁、摩阻扭矩大、定向钻井托压等技术难题和挑战。涡轮式水力振荡器通过机械振动将滑动钻进时钻柱与井壁的静摩擦转变为动摩擦,取得了良好的降摩减阻效果,大幅提高长水平段一趟钻完钻成功率。介绍涡轮式水力振荡器结构及其降摩减阻机理,开展结构及性能专项优化,分析涪陵地区该水力振荡器的应用情况,对下一阶段该水力振荡器在涪陵页岩气田中的推广应用提出建议。

长庆靖边储气库关键钻井技术

长庆靖边储气库随着规模化开发逐渐暴露出钻井中存在的难点,严重影响了储气库的生产运行。为此着重分析了储气库钻井中井眼轨迹控制、311.2 mm井眼侧钻、煤层碳质泥页岩钻井、井眼净化、215.9 mm水平段钻井等关键钻井技术,为储气库的持续开发奠定一定的钻井技术基础。