深井小井眼定向随钻扩孔技术研究与应用

深井小井眼斜井段钻后扩孔存在扭矩大、工具易折断、周期长、扩孔效果差等技术难题,为此,开展了定向随钻扩孔研究与试验。在分析国内外主要扩孔工具的特点和现场应用效果的基础上,优选CSDR型双心钻头作为扩孔工具,配套475K4570型可调式单弯螺杆钻具为其提供动力。根据水功率合理分配原则,优化了钻头喷嘴组合和水力参数,在THA井进行了现场试验。THA井一趟钻钻进153m,成功实现了井斜14.13°-42.50°段内的定向随钻扩孔,作业段井眼轨迹平滑,平均全角变化率5.554°/30m,平均井径Φ173.99mm,作业周期较设计周期缩短50%。现场试验表明,双心钻头配合螺杆动力钻具可以实现深井小井眼大斜度段的定向随钻扩孔作业,扩孔效果好,作业周期短,是进行斜井段扩孔作业的有效技术手段。

塔河油田盐膏层井段随钻扩孔技术

随钻扩孔技术是钻井工程重要的技术手段之一,在井身结构设计、复杂地层处理、提高套管环空间隙等方面具有广泛的使用价值。分析了随钻扩孔工具与常规水力扩孔器和双心钻头相比的技术优势,介绍了随钻扩孔工具具有的特点,针对于塔河油田石炭系盐膏层地层特点并结合随钻扩孔工具及技术在沙113井的具体应用情况,分析了RWD随钻扩孔工具在盐膏层扩孔钻进中的技术特点及应用效果。

定向随钻扩孔钻压分配及优化

深井大斜度井扩孔难题一直没得到较好解决,传统的方法是采用液力扩眼工具进行钻后扩孔。然而,钻后扩孔实践表明,随着井斜增加,钻后扩孔难度增大,钻后扩孔在定向井中一般在32°以内。为此,引进了53/4 in×51/2 in×43/4 in CSDR5211S-B2定向随钻扩孔钻头。扩孔钻头钻压分配关系对工具面稳定和机械钻速具有重要影响。介绍了定向随钻扩孔钻头特性,分析了钻压分配关系,并对钻压分配进行优化。优化后的钻压应用于塔河油田TH10410CH2井定向随钻扩孔试验。应用结果表明,根据扩孔钻头偏心部分所要求钻压,计算出定向随钻扩孔钻头施工最大钻压不超过40 kN;在20～40 kN钻压工况下,定向随钻扩孔钻进过程中无憋跳现象、工具面平稳、井眼轨迹平滑、机械钻速高,说明该井优化的钻压合理。

定向随钻扩孔PDC钻头优化设计及应用

油气井定向随钻扩孔钻井技术主要用于优化井身结构、提高固井质量及预防复杂地层缩颈卡钻等事故的发生,适用于该钻井技术的破岩工具为扩孔钻头。根据塔河油田深井定向随钻扩孔钻井的实际需要,开展了新型钻头的研发。通过对PDC(polycrystalline diamond compacts,聚晶金刚石)钻头扩孔结构、冠部形状、布齿结构等方面进行优化设计,开发出CK306B型定向随钻扩孔PDC钻头,其中钻头扩孔结构采用二级扩孔设计方案,钻头领眼段的冠部采用"微凸冠顶"结构,钻头的布齿结构根据自平衡原理设置,并对新型随钻扩孔PDC钻头进行稳定性和水力特性的仿真分析。该型钻头在塔河油田深井定向随钻扩孔钻井工程的实际应用中取得良好的使用效果:扩孔井径大于170mm的设计扩孔井径要求,造斜率达到9.9°/30m;扩孔钻头平均进尺达到93m,机械钻速为1.24m/h,分别比国外同类钻头提高50%和4%。研究结果表明:新型定向随钻扩孔钻头在深井条件下钻进是可行的,能够满足井眼轨迹控制和定向扩孔的要求,且将钻头的不平衡系数控制在0.05以内,能提高钻头的稳定性,减少钻头异常失效现象,从而延长钻头的使用寿命。

RWD—152型随钻扩孔工具的研制与应用

针对目前侧钻井固井质量差的问题,在研究分析国内外随钻扩孔工具现状的基础上,研制了RWD—152型随钻扩孔工具。该工具主要由主体、上腔体、弹簧、下腔体、切削钻头和腔体固定螺钉组成。辽河油田5井次的随钻扩孔现场试验表明,这种工具可实现钻井和扩孔同时进行,缩短了钻井周期,有效地提高了侧钻井的质量和固井质量,降低了施工成本,延长油井的服役寿命,成功解决了制约侧钻井技术发展的难题。

定向随钻扩孔技术在塔河油田TH10233CH井的应用

受地层及地质避水要求等限制,塔河油田部分φ177.8 mm套管开窗侧钻水平井采用膨胀管复杂地层封堵钻井技术,该技术实施的关键是对复杂泥岩进行扩孔作业。对已实施的5口膨胀管井的扩孔作业进行分析,通过优选开窗侧钻井井斜角、随钻扩孔钻头和中、高速大扭矩螺杆,优化定向随钻扩孔钻井参数及深井小井眼定向随钻测量技术,TH10233CH井在5 542.66-5 884.00 m井段进行了定向随钻扩孔。扩孔段长341.34 m,最大井斜62°,井径满足膨胀管下入和膨胀大于165 mm的要求,保证了膨胀管复杂地层封堵技术在TH10233CH井的成功应用,为塔河油田同类井实施该技术提供了经验。

浅谈超深井定向随钻扩孔工艺优化技术

定向随钻扩孔在塔河油田二开制侧钻井中具有广泛的应用前景,然而目前面临随钻扩孔螺杆及配套钻头技术不够成熟、施工参数对工具及扩孔效果的影响认识不足、超深井小井眼钻具组合受到限制、轨迹控制难度大等难题。通过剖析高效螺杆工作特性及配套技术措施,对现场实践进行分析对比,总结出一套"以7LZ120×7.0-L-7螺杆及MB1363系列钻头为基础,优化钻具组合,优选钻井参数,强化轨迹控制"的定向随钻扩孔优化措施,在应用中取得了较好的效果,对降低老井侧钻成本具有重要意义。

大洋钻探随钻扩孔下套管关键技术

大洋钻探通常采用无隔水管开路钻进,护壁方式以下套管为主。常规下套管方法作业程序复杂,施工周期长,常因钻孔缩径、坍塌导致套管下不到位,给安全施工带来极大挑战。笔者对大洋钻探随钻扩孔下套管关键技术进行了详细梳理,该技术利用配套专用器具,成功实现扩孔钻进和下套管作业“合二为一”,简化了作业程序,显著缩短施工周期,解决了大洋钻探开路钻进复杂地层下套管作业难度大、风险高等技术难题,为大洋钻探深部取心提供了安全保障。

随钻扩孔器现场应用分析

石油开发钻井过程中,由于井壁不稳和受地层挤压等原因,常会遇到井眼直径缩小,使得钻井难以继续的问题,随钻扩孔器随钻连接,通过本体刀翼实现钻进期间随钻扩眼,起钻期间倒划扩眼,降低定向井中的狗腿度,清除井下的微狗腿、小台阶,减少常规钻井过程中的划眼作业,大大降低了井下复杂问题的产生。

扩张式随钻扩孔器扩孔机构流场分析与优化

随钻扩孔是大洋钻探跟管钻进工艺的关键技术环节,扩张式随钻扩孔器通过压差控制刀翼的张开和闭拢,扩孔率大,可有效实现套管跟管钻进。设计了悬臂式扩孔器,采用偏置式喷射孔布置对刀翼进行冲刷,运用计算流体力学理论,采用标准k-ε湍流模型,对喷射孔在不同角度和直径下的流场进行模拟分析。模拟结果表明:作用于扩孔刀翼切削齿的流体速度和动压力受喷射孔角度、直径和环空钻井液综合影响;随着喷射孔角度α从40°递增至90°,作用于切削齿的流体速度呈类余弦曲线变化;随着喷射孔直径d从4 mm增大到10 mm,作用于切削齿的流体速度和动压力呈抛物线型变化;综合考虑冲刷效果、加工性能和喷射流体与环空钻井液的相互作用,优选α=70°、d=8 mm。陆地试验和浅海试验证明,扩张式随钻扩孔器结构功能可行,扩孔尺寸满足套管正常跟管钻进需求,优选的喷射孔角度和直径可对刀翼形成良好冲刷,有效防止泥包产生。研究成果可为大洋钻探不同规格的随钻扩孔器设计提供参考依据。

液压控制式双向随钻扩孔工具研制

随钻扩孔工具不仅能显著提高小井眼固井质量,而且解决了深井超深井钻井过程中的缩径难题,从而避免了发生井下事故。在分析研究国内外随钻扩孔工具特点的基础上,研制了一种高效随钻扩孔工具,具有随钻同心扩孔、水力可控、强制收翼、双向扩孔的特点。以井深1000 m为例,进行了刀翼收放的水力学校核。同时,运用有限元对其本体进行了不同转矩工况下的强度校核,当转矩高达40 kN·m时,最大等效应力仅为10.6 MPa,满足设计要求。该工具的研制对国内随钻扩孔的研究具有重要意义。

液压随钻扩孔器的研制

针对现有液压随钻扩孔器工作时出现的刀翼不能正常收回、振动剧烈等问题,设计制造出了一套新型液压随钻扩孔器。扩孔器设计锁紧机构,当刀翼张开后,能够将其锁住,减轻扩孔时的振动;采用投球憋压与弹簧回收结合的方式,能够有效地保证刀翼的回收。扩孔器设计直径124 mm,能够扩孔的最大直径为270 mm。本文从结构与工作原理上对该扩孔器进行了介绍,通过流体力学原理分析计算,验证了扩孔器活塞的结构设计,通过有限元分析完成了刀翼的强度校核。

随钻扩孔钻头在TK001井的应用

塔河油田Φ177.8mm套管开窗侧钻,侧钻轨迹将穿过石炭系卡拉沙依和巴楚组泥岩两套不同压力系数的地层,易发生垮塌掉块,钻井、完井管柱无法到位。需在奥陶系一间房组顶部下一层油层尾管。受开窗套管尺寸限制,侧钻井段井眼尺寸小,侧钻井段还需分为两个开次,下一层尾管,施工难度大。采用随钻扩孔钻进技术可解决这一问题,本井采用177.8.mm套管开窗侧钻工艺,侧钻点选择在石炭系卡拉沙依,侧钻成功后开始进行定向随钻扩孔作业,要求扩孔后井径不小于165mm。扩孔结束后,下入139.7mm无接箍套管,封隔石炭系、桑塔木组不稳定泥岩地层。

机械式随钻小井眼扩孔工具研制与应用

为降低侧钻小井眼钻井作业风险,提高固井质量,针对118mm井眼研制了一种机械式随钻扩孔工具。对比计算了传动轴结构强度,分析了切削齿布齿参数对工具破岩效率的影响,并进行了现场试验。该扩孔工具尺寸合理,结构可靠,与常规钻井工具及工艺匹配。现场使用结果证明,扩孔工具可满足套管内侧钻井随钻扩孔工艺技术要求。

可实施随钻管下扩孔的近钻头扩孔器

为了满足开采难度较大油气田开发的技术要求 ,大位移延伸井、深水油气井和高压油气井日趋增多 ,这类油气井在钻井作业中存在着许多问题 ,需要采取安全且高效的管下扩孔措施来解决。美国SecurityDBS公司研制推出的新型近钻头扩孔器 (NBR)可随钻扩孔 ,减少起下钻次数和更换井底组合钻具的频率 ,可以取代常规管下扩眼工具 ,是目前仅有的一种可与导向钻井系统配套使用的钻大尺寸井眼的工具。介绍了这种近钻头扩孔器的作业原理、结构特点。

膨胀管封隔复杂地层钻完井技术在侧钻井的应用

塔河油田为避开老井水体,老井侧钻上提造斜点钻遇上覆石炭系巴楚组或奥陶系桑塔木组泥岩井段,泥岩垮塌掉快堵塞采油井筒。为此,通过深井侧钻技术难点分析、扩孔工具优选、膨胀管关键技术分析及深井φ130.0 mm小井眼定向钻井技术配套,形成了一套适用于塔河油田深井侧钻井的随钻扩孔、膨胀管封隔复杂地层及后续小井眼定向钻井的非常规钻完井方案。同时布置了THA井进行试验,试验井创造了国内单次作业最长428 m和施工最深5 508 m 2项记录。现场应用结果表明,膨胀管封隔复杂地层钻完井技术解决了塔河油田φ177.8 mm套管开窗侧钻泥岩垮塌带来的技术难题,确保了钻井、完井和采油等作业井眼稳定;配套的深井φ130.0 mm小井眼定向钻井所需的钻杆、动力钻具和MWD,可以确保泥岩封隔井二开小井眼顺利钻至完钻井深。

深井侧钻井复杂泥岩封隔技术研究与应用

针对塔河油田奥陶系侧钻井桑塔木和巴楚组泥岩坍塌问题,提出了扩孔后下入φ139.7mm膨胀套管封隔复杂泥岩地层,然后持续钻进两开次的技术方案.优选了53/4 in ×51/2 in×43/4 inCSDR5211S-B2双心扩孔钻头和475 K4570型螺杆进行定向随钻扩孔,并对膨胀套管、小井眼钻井等关键技术进行配套.该技术在塔河油田成功应用3口井,应用结果表明,采用定向随钻扩孔工艺平均井眼扩大率为0.50％～14.77％,解决了塔河油田侧钻井存在的扩孔技术难题;此外,膨胀套管作业长达428 m,施工深达5 508 m,固井优良率达84.9％.深井侧钻井复杂泥岩封隔技术为钻井过程中封隔复杂地层提供了新的技术手段.

塔河油田S106井盐膏层钻井复杂情况对策

S1 0 6井是塔里木盆地沙雅隆起塔里木乡构造上的一口探井 ,该地区盐膏层埋藏深 ,厚度大 ,受高温高压等因素的影响 ,钻井矛盾较为突出。通过对S1 0 6井盐膏层 ( 5 1 42～5 4 0 2m)钻井过程中出现的井漏、掉钻具、侧钻等复杂情况的分析 ,总结了该地区盐膏层钻井难点的解决方法 ,探讨了该地区盐膏层的钻井技术。

塔河油田盐膏层钻井工艺探讨

塔河油田具有盐膏层埋藏深、厚度大、压力高、层间变化大、塑性变形严重的特征。因此,如何解决在盐膏层钻进过程中出现的"溶、缩、塌、胀、漏、卡、喷、损"等复杂问题,是钻井工程的重点与难点。通过分析盐膏层的地层特性,论述了盐膏层的蠕变机理,同时对盐膏层钻井液技术以及特殊钻井工艺方面进行了探讨。研究结果表明,通过调整钻井液密度及增加氯根浓度可有效地抑制蠕变,同时结合承压堵漏及随钻扩孔等工艺措施可有效解决盐膏层蠕变引起的井下复杂事故。

钻孔重入与跟管钻进技术研究与应用

大洋钻探在海底泥面钻孔,需要解决钻探过程泥面坍塌和钻具反复重入钻孔的问题。重入锥是大洋钻探钻孔重入的专用装置,可采用自由落体和跟管钻进2种方式部署。自由落体式重入锥是一种临时性重入井口,用于支撑短期内钻孔重入,而采用跟管钻进工艺部署的重入锥井口,可作为一种永久性的海底装置,支撑现阶段乃至以后多航次的钻孔重入。笔者介绍了钻孔重入和跟管钻进技术的原理、关键器具和工艺流程,并总结了首次浅海试验情况。通过浅海试验验证了重入锥与跟管钻进同步部署工艺流程的可行性,测试了自研套管送入工具及张敛式随钻扩孔器的功能性,发现了送入工具在密封结构方面存在的不足,为进一步开展深海复杂地层钻孔重入和跟管钻进技术研究奠定了理论和实践基础。