旋冲钻井在塔河工区超深井段的应用

为提高新疆塔河工区深部地层机械钻速,在该区块试验应用了旋冲钻井技术。针对新疆塔河工区深部地层岩性特点和钻头选型情况,优选出旋冲钻井匹配钻头,优化并确定出射流冲击器结构性能参数。使用改进后射流冲击器首先在塔河工区S116-3井中配合PDC钻头在超深井段进行探索性应用,验证射流冲击器＋PDC钻头的可行性,应用井深达6 086 m。随之,在TP324井进行了长井段现场应用,实现了液动射流冲击器与PDC钻头配合实质性应用。S116-3井应用井段：5 998.41~6 086 m,TP324井应用井段为6 151.65~6 912 m,总进尺847.94 m,总纯钻时间314.02,机械钻速同比提高32%~45%。S116-3、TP324井应用结果验证了该技术在深井超深井的提速效果及可靠性,为塔河工区深部地层探索了新的途径。

沙特HWY区块HWY-116井提速技术

为提高沙特HWY区块三开直井段钻进坚硬、强研磨性地层时的机械钻速,在HWY-116井三开井段进行了液动射流冲击器旋冲钻井技术试验。根据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数的关系,与HWY-116井钻井设计结合,优化了钻具组合,选择了与液动射流冲击器配合的PDC钻头,优化了旋冲钻井参数,形成了适用于HWY-116井的ϕ228.6 mm液动射流冲击器旋冲钻井提速技术。应用该提速技术后,HWY-116井三开井段机械钻速为9.40 m/h,与邻井相同井段相比提高了45.5%。这表明,应用液动射流冲击器旋冲钻井技术可以提高沙特HWY区块坚硬、强研磨性地层的机械钻速。

适应于PDC钻头的液动射流冲击器改进及应用

现有液动射流冲击器在高温高压固相钻探时存在射流元件易损坏、缸体密封结构失效及元件压盖结构易松动等问题。为此,首先对该液动射流冲击器射流元件和砧子结构进行改进,增设了导向块及滑轮,并对导向块进行了弧面设计,以减小冲锤往复运动摩擦阻力;同时对缸体结构进行优化,对缸体材料进行优选,对运动副金属进行密封设计,并对元件压盖进行机构优化。现场应用结果表明:改进后的液动射流冲击器可与PDC钻头相配合,与常规钻井相比,其提速达到42. 9%;在进尺基本相同的情况下,纯钻时间缩短14 h。研究结果可为油气田深部坚硬地层提供一种钻井提速新方法。

重庆南川页岩气钻井关键技术与思考

重庆南川SY14-3HF井和SY14-4HF井是中石化在国内为钻完井日费制市场化管理试行实施的第一和第二口页岩气井,钻遇地层存在缝洞发育、漏失风险高、倾角大、研磨性强和可钻性差等特点,钻井过程中面临浅表地层坍塌掉块、漏塌同存、蹩跳钻严重、机械钻速低、压裂气窜以及异常高压等诸多复杂难题。通过新技术集成应用,一开井段采用电磁波随钻测量仪器监测井身质量,保障井下安全;二开井段采用高效射流冲击器提高机械钻速,研制“三低两强”钾基聚合醇钻井液体系降低井下复杂风险;三开优选高效破岩钻头,采用旋转导向配合高扭矩低转速螺杆精准控制井眼轨迹,研发低黏高切油基钻井液体系保持井壁稳定,创新性使用高、低速离心机串联回收重晶石清除有害固相,形成安全高效的钻井关键技术;两口井在钻完井周期、复杂情况时效及平均机械钻速等方面实现了突破,SY14-4HF井平均机械钻速10.75 m/h,钻完井周期较同平台其他井缩短11.95%;SY14-3HF井平均机械钻速9.70 m/h,生产时效96.89%,钻完井周期较同平台其他井缩短39.01%,创南川胜页工区井深超过5000 m页岩气水平井钻完井周期最短记录。技术已经在南川工区得到了推广应用,实现了可复制和可推广的目的。

托甫台地区超深井优快钻井技术研究与应用

在分析托甫台地区钻井现状与技术难点基础上,研究了大排量35 MPa高压喷射优快钻井技术,优化了水力参数和钻进参数,并在3口井的一开和二开井段进行试验。与常规技术相比,钻速可提高50%～260%,钻井周期可缩短38%～58%。在深部地层推广应用了螺杆+PDC钻头复合钻井技术,试验了等壁厚螺杆复合钻井技术、扭力冲击器钻井技术,与邻井相比钻速可提高57%～81%。

钻井用射流式液动冲击器防空打机构改型设计

当今油气钻井向4000m以深的深井和超深井钻井发展成为主流,原传统回转钻井工艺已经很难适应,应用冲击器很有前途和意义,但需要对其进行改进以适应需要。为此,针对原射流式冲击器防空打机构存在伸缩节处密封圈过早损坏、射流元件磨蚀、冲蚀大及不适应划眼作业等缺点,对其防空打机构做了改型设计:改变了密封方式、增设了分流接头,消除了原冲击器的缺点,并延长了射流式冲击器使用寿命。

NPJ-1型高效破岩脉冲射流轴向冲击器研制

冲击器是提高深井机械钻速的主要井下工具。针对冲击器核心部件易损坏,寿命短,提速效果不明显等问题,设计了NPJ-1型高效脉冲射流轴向冲击器。该工具通过水力调节机构使钻头在旋转的同时产生纵向振动,可显著改善钻头与井底附近岩石的受力状况,有效提高机械钻速。通过数值模拟分析,室内强度试验、原理试验,该脉冲射流轴向冲击器工作原理正确,结构简单、可靠,明显提高了钻井速度,且使用寿命长。

复合冲击钻具的研制及现场试验

为了进一步提高硬地层的机械钻速,同时控制PDC钻头的黏滑振动,将扭力冲击器和旋冲钻具的特点相结合,研制了同时给PDC钻头提供高频单向轴向冲击和往复扭转冲击的复合冲击钻具。通过地面试验验证了复合冲击钻具的可行性并测试了其性能,结果表明,复合冲击钻具能实现轴向冲击和扭转冲击功能,冲击频率、冲击功和压降随排量增大而增大,随喷嘴直径增大而减小。在葡4-32井的现场试验结果表明:使用复合冲击钻具后,与邻井"螺杆+PDC钻头"复合钻井相比,机械钻速提高了60.2%;试验过程中,PDC钻头未出现黏滑振动和崩齿现象。研究结果表明,复合冲击钻具能提高硬地层机械钻速,并能控制PDC钻头的黏滑振动,起到保护PDC钻头的作用。

石油钻井用液动破岩工具及研究进展

液动破岩工具是高效钻井破岩技术研究的重点,是石油勘探开发的钻井基础装备,也是安全、快速钻井的基本保障。针对当前国内外常用的液动破岩工具(包括超高压水射流工具、井底射流振荡工具、轴向液动冲击器和周向液动冲击器等),介绍了破岩工具的基本原理、性能特点和研究现状。分析结果表明:水射流、冲击器等传统破岩技术拥有明显的提速效果,在一段时间内仍然会是液动破岩技术的主体;井底负压工具、水力脉冲空化射流工具,目前多与机械破岩配合使用。这2类工具在近几年应该会得到快速发展,并逐渐成为破岩的主体;自激振荡式旋冲工具和弹性蓄力液动冲击器发展还不够完善,仍然处于探索阶段,但会逐渐成为液动破岩技术的发展方向。

铀矿科学深钻液动冲击器射吸结构仿真分析

液动冲击器是铀矿科学深钻采用的关键技术,采用固定射吸单元结构的液动冲击器可降低启动流量,稳定冲击频率。为探究固定射吸单元结构对冲锤抬升的作用机理,采用FLUENT软件对冲锤射吸结构流场进行了模拟仿真,分析了喷嘴射流长度和冲锤下腔压强变化,优选了射流卷吸结构参数。结果表明:冲锤射吸结构可提高冲锤上下腔压强差,降低冲击器的启动工作流量;喷嘴结构影响有效射流长度,建议喷嘴出口圆柱长度取值范围为5~10 mm,喷嘴收敛角取值范围为22°~23°,收敛段长度范围为40~60 mm;承喷距离和承喷喉管的增大,均可造成冲锤下腔压强减小,建议当喷嘴直径为10 mm时,承喷距离在12~14 mm之间,承喷喉管直径在16~17 mm为宜。分析结果可为优化绳索取心液动冲击器性能和改进结构设计提供参考。

?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。

小井眼侧钻冲击器力学性能分析

通过分析小井眼侧钻工况下冲击器运动过程,建立了冲击器动力学模型。并介绍了一种小井眼侧钻用控流式液动射流冲击器,然后以该冲击器各参数为基础运用所建立的力学模型编制了仿真程序。通过仿真分析得到以下结果:获得在不同泵量与活塞直径下冲击器的冲击功、冲击末速度和频率的变化规律,得到该冲击器的冲击功范围是(187～332)J,当活塞直径为35.6mm时冲击功最大。研究结果为小井眼侧钻井用液动射流冲击器的设计提供了指导。

旋冲钻井在塔河工区超深井段的应用

旋冲钻井技术在石油钻井领域内属于比较先进的钻进技术,这项技术具备诸多优点。在分析旋冲钻井技术概念的同时,分析在塔河地区深井钻井中的运用。在工区深部地层机械钻井中使用旋冲钻井技术,针对深层岩石的特性选择出合适的钻头在合理的运用中证实这项技术的效果与性能,对塔河工区深部底层井下工作的开展探索了新的途径与方式。

多维冲击器在北疆深部硬岩地层钻井提速中的应用

文章针对北疆二叠系和石炭系地层岩石硬度高、研磨性强及可钻性级值高的特点,展开多维冲击器提速应用。现场应用结果表明,在硬岩地层钻进过程中,使用多维冲击器能够使PDC钻头以较小钻压获得较大的机械钻速,与邻井相比,应用井在二叠系平均提速104.4%,在石炭系平均提速57.6%,此次应用为多维冲击器在北疆区块的推广奠定了实践基础。