高研磨性地层特征与钻头研究应用

川北地区陆相须家河组天然气资源丰富,但须家河组地层具有岩性致密、地层高研磨性、可钻性差的特征,导致钻头磨损严重,机械钻速慢。该文在分析各类钻头适应性的基础上,本着提速增效的目标,开展钻头优选研究,提出PDC+牙轮复合式钻头,并进行应用实践,现场应用取得良好的试验效果,PDC+牙轮复合式钻头在地层中具有较高机械钻速、进尺和使用寿命。

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。

混合钻头在元坝须家河组高研磨性地层的应用

元坝气田主力气藏埋深超过7 000 m,是中国埋藏最深的海相气田。陆相地层岩性致密、硬度高、非均质性强,机械钻速低,特别是须家河组地层,硬度高、研磨性强、可钻性极差,牙轮钻头磨损速度快、进尺短,PDC钻头难以满足高研磨性的要求,钻头合理选型困难。针对须家河组地层硬度高、砂泥岩交错的地层特点,研制出了KPM系列牙轮-PDC混合钻头,采用3刀翼和3牙轮设计,兼具牙轮和PDC钻头两者的优点。在元坝须家河组应用3井次,较好克服了地层硬度高、软硬交错的影响,进尺和机械钻速均获得大幅提高,为元坝钻井提速探索新的方向。

阿克纠宾高研磨性地层钻井提速关键技术

阿克纠宾地区的扎纳若尔与北特鲁瓦油田含有丰富的油气资源,主要油气藏位于二叠系以下的石炭系地层。由于二叠系至石炭系厚度大(2 000~3 000 m),且普遍发育致密岩层,尤其是石炭系的MKT、KT1和KT2层研磨性高,导致深部地层机械钻速低(1. 05~2. 50 m/h)。因此,提高本井段的破岩效率是实现该油田高效开发的关键。分析了旋冲钻井及锥形齿钻头破岩受力机理,通过现场试验证明了该项技术在深部高研磨性地层的适用性,并进行了推广应用,实现了阿克纠宾地区深部地层钻井提速1~3倍。基于理论分析和现场实践,形成了以旋冲钻井及锥形齿钻头为主体的阿克纠宾高研磨性地层钻井提速关键技术,对滨里海盆地及发育类似地层区域的高效钻井具有积极的指导和借鉴意义。

高研磨性地层异形加长齿PDC钻头研发及应用

低渗气藏典型高研磨性地层具有埋藏深、岩石致密、砂泥岩互换频繁、研磨性强、可钻性差、石英含量高的特点,常规PDC钻头在此类地层破岩效果不佳,钻头进尺和钻头寿命得不到有效保障。为此,从钻头齿形设计、布齿结构、复合片加工、钻头制造、检测等一系列关键技术出发,设计并制造了一种新型PDC钻头——异形加长齿PDC钻头,并开展了室内模拟实验和现场入井试验。通过现场应用表明,该新型钻头能突破高研磨、强非均质性地层PDC钻头的应用禁区,在行程进尺和机械钻速方面,与国外优质钻头性能相当,实现了针对高研磨性地层PDC钻头的国产化研发,具有较高的推广应用前景。

下扬子区临古1井高研磨性地层钻井技术

临古1井是下扬子区中古生界地层的一口重点预探井,设计井深3 200 m。该井在泥盆系和志留系钻遇高研磨性石英砂岩和白云岩,造成钻头寿命短、磨损严重。针对高研磨性地层钻井难点,开展了岩石力学特性分析,优选T1376B型PDC钻头进行个性化设计,钻头进尺提高179%,最高机械钻速2.78 m/h。同时采用自激振荡式旋转冲击钻井技术改善底部钻具组合力学特性,延长钻头使用寿命,同比机械钻速提高36.45%,对高研磨性地层钻井提速有显著效果。

高研磨性地层PDC钻头的研究和应用

高研磨地层不但埋藏深,而且研磨性比一般地层要强,石英的含量也比较高,甚至很多地方处于你砂岩石交换的地方,因此,需要研制一种新型的PDC钻头,文章对高研磨性地层PDC钻头做详细的分析。

元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术

四川元坝地区陆相下沙溪庙组—须家河组地层岩性复杂、可钻性差、研磨性强、地层压力高,使用牙轮钻头、PDC钻头等常规钻井技术钻速慢、周期长、效率低,引进扭力冲击器+PDC钻头、孕镶金刚石钻头+涡轮等进口提速工具费用昂贵,提速效果明显,但经济效益差。为降低钻井成本,结合地层地质特性,开展了个性化钻头及配套提速工具的研制及优选,形成了元坝高研磨性地层提速提效集成钻井技术,即自流井组珍珠冲段以上地层采用研制的KS1362ADGR型PDC钻头+国产大扭矩螺杆马达;珍珠冲及须家河组地层优选国产NR826M型孕镶金刚石钻头+高转速螺杆马达。通过3口井现场试验表明:同比2012—2013年完钻井指标,平均机械钻速提高64.7%;在井段长度增加8.7%的情况下,平均钻井周期缩短36.3%。该技术将对川东北、川西须家河组等高研磨性地层钻井具有指导作用。

孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻井技术在元坝陆相高研磨性地层的应用

元坝陆相高研磨性地层岩石硬度大、可钻性差，前期的技术攻关试验在钻头选型、钻井新工具、新技术的探索方面虽然取得了一些进步，但效果还不尽人意，仍然是元坝陆相高研磨性地层钻井提速提效的瓶颈。为此，在总结前期钻井施工经验的基础上，开展孕镶金刚石钻头＋高速螺杆钻井技术研究，优选出适用于高研磨性地层的孕镶金刚石钻头和与孕镶金刚石钻头相匹配的高速螺杆，并在YB12—1H、YB102-3H井开展了现场试验，自流井组地层机械钻速达1．04m／h，较前期施工井机械钻速提高了52．94％，上三叠统须家河组机械钻速达1．18m／h，较前期施工井机械钻速提高了73．53％，共计节约钻井周期46．35d，节约钻井成本309．28万元，提速提效取得了显著成果。研究试验认为，该技术为元坝陆相高研磨性地层实现钻井提速提效寻求了一种新的途径。

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。

高研磨性地层PDC钻头优选方法

高研磨性地层岩性致密、坚硬,导致机械钻速低、钻头消耗量大,是制约钻井提速的关键因素。为实现提速,试验应用了各种新型井下工具,但效果参差不齐。本文通过分析地层特征,提出了研磨性评价指标,以此划分岩石研磨性等级,并根据岩石研磨性等级匹配相应的钻头,以达到钻井提速的目的。经过现场实验验证,取得了较好的提速效果,证明了本文方法的可行性和应用价值。

高研磨性硬地层钻井提速技术分析

本文基于高研磨性地层钻井工程现状,深入探寻造成钻井工程施工效率较低,工程成本较高的原因。并结合国内外先进的钻井施工技术,提出对应的优化策略,旨在为我国高研磨性硬地层钻井的技术研究提供借鉴。

高研磨及硬地层开窗工艺探讨

在高研磨地层开窗铣锥磨损严重,可通过两种途径改善铣锥效果:一是减小合金颗粒粒度、增加颗粒密度增加铣锥寿命,二是提高磨削材料硬度和耐磨性以从根本上解决合金材料耐磨性差的问题;在硬地层开窗容易发生"无扭矩、轻磨损、无进尺"的情况,可通过提高铣锥磨削材料硬度、改进切削结构来改善磨铣效果。新型高效开窗铣锥采用高耐磨材料并优化生产工艺,大大提高了在高研磨地层及硬地层中的开窗效率。

PDC钻头在高渗砂岩层钻进时卡钻分析与预防

目前国内石油钻井现场,普遍采用PDC钻头+单弯螺杆钻具+MWD随钻测量施工,来提高钻井效率,但PDC钻头在螺杆钻具高转速工况下钻进时,钻头轴向保径齿磨损先于冠部切削齿的磨损,尤其是在高渗透性、高研磨性、粉砂岩钻进时,PDC钻头外径磨损速度大大增加,井径缩小,钻具环空间隙减小,且井壁易形成虚泥饼,从而会进一步恶化井下环境,导致卡钻,且极易发生在上提钻具过程中。通过对盘40-斜203井卡钻事故的原因分析,从而剖析出研磨性导致PDC钻头外径缩小和渗透性导致的虚泥饼,是导致上提钻具时卡钻的主要原因,并找到解决方法,具有一定的普遍性和指导性。

Megadontm高效PDC钻头

塔里木油田库车山前地区油气资源富集,然而库车山前的巨厚砾石层,难以控制的高压盐水层以及坚硬且高研磨性的超深目的层严重影响了钻井周期和钻井成本。为解决塔里木库车山前钻井提速难题,休斯敦中心和塔里木油田联合项目组,以目标地层岩石可钻性和现场钻头使用情况的分析为基础,以复合片评价、优化和钻头个性化设计为突破口,通过现场测试—改进—再测试,最终形成以钻头应用技术为主的拥有自主知识产权的提速技术系列,取得重大技术突破,打破了国外钻头厂商的技术垄断。

适合柯柯亚区块的PDC钻头优化设计与现场应用

柯柯亚区块是吐哈油田2009年的主要开发区块之一,针对该区块地层岩石强度高、研磨性高、夹层多、倾角大的特点,优化设计了一种个性化钻头——215.9 mm七刀翼M433PDC钻头,该钻头拥有浅锥轮廓的冠部形状、螺旋刀翼、高密度布齿、合适的后倾角（10~15°）及灵活性较强的非对称布置喷嘴和深水道布置的水力结构设计等特点。在柯19-10井的试验钻进过程中,在降低钻井周期、提高平均机械钻速（157%）、缩短复杂时效等方面取得了较为理想的效果,达到了降低钻井成本、提高综合经济效益的目的。

松南气田登娄库组地层提速用PDC钻头研究

在深井和超深井高硬度高研磨地层中钻进,会遇到钻速过低、钻头使用时间短、施工周期长、成本巨大等情况,直接制约了钻井施工劳动生产率的提高。松南气田钻井技术这几年有了较大发展,但提速潜力依然巨大。该次研究之前,在松南气田青2段-登娄库组高硬度高研磨地层已经使用了多种PDC钻头,效果并不明显,钻井效率低下。因此针对松南气田登楼库组地层的特点,以岩石特性分析为基础,在冠部外形、刀翼形式、布齿等方面进行分析研究,设计出了适合该地层特点的PDC钻头,并在腰平10井现场试验中达到了预期目标。

混合钻头在涪陵页岩气田的应用

涪陵页岩气田是中国第一个正式投入商业开采的海相页岩气田,历经2013年的开发评价试验阶段及2014-2015年的一期产能建设阶段,通过攻关研究与现场试验应用,创新形成了适合涪陵页岩气田勘探开发的钻完井技术系列,二期产建推进以来,由于埋深的增加、地层的不确定性,对钻井提速提效造成了巨大的阻碍,其中部分复杂层系的钻头选型显得尤为困难,主要体现在常规钻头行程钻速低、起下钻趟次多、定向困难等几个方面。通过对岩石可钻性及定向难点分析,针对平桥区块小河坝组地层研磨性强、砂泥岩交错的特点,优选了121/4in高研磨性混合钻头;针对二开深层大三维井定向托压严重的问题,优选了121/4in高效定向混合钻头;针对三开龙马溪组(含浊积砂岩)定向段高造斜率及研磨性强的特点,优选了81/2in硬地层定向混合钻头。截止2019年2月,3种型号混合钻头在涪陵工区累计使用200余井次,平均减少起下钻4~5趟次,缩短钻井周期6~7d。混合钻头的优选应用,为二期产建的钻井提速提效提供了技术保障,为下步页岩气田的高效开发提供了钻头选型方案。

浅谈涡轮钻下使用元素分析在岩屑录井中的作用

伴随着石油工业不断发展,近些年来钻井新技术在现场的应用也越来越广泛,如涡轮钻具+孕镶钻头的钻井新技术,直接提高了高研磨性地层的钻井速度,但是与传统钻井技术相比,涡轮钻具+孕镶钻头却给岩屑录井工作带来了不好的影响,直接导致岩屑无法识别和分辨。但是借助元素分析的技术,就能解决岩屑无法识别的尴尬。这样既能保证钻井速度,同时又能保证岩屑录井的质量。

关于深井硬地层钻井技术的探讨

我们针对四川地区典型的深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井存在的难题,研究开发了新型系列化钻井工具,期待能达到解决问题的目的,在此介绍这些工具和工艺技术,希望能够起到抛砖引玉的作用,更好的找到解决深井硬地层、超硬地层和高研磨性地层钻井的问题。