改进型PDC钻头在辽东油田群的探索与应用

辽东湾海域分布着多个大型油田群,贡献突出,但特有的底砾岩层常导致PDC钻头过快损坏,严重制约了作业时效再提升。为攻克此难题,联合PDC钻头厂家,在分析已钻数据及岩石特性的基础上,对力平衡设计、结构稳定性、刀翼防涡设计、井底流场优化等方面进行针对性改进优化。改进型PDC钻头从根本上解决了PDC钻头钻砾岩层及毗邻砂泥岩复合层的难题,节省了大量作业时间,经济效益明显,具有重要的推广应用价值。     

PDC钻头侧钻现场应用

介绍了当前侧钻井的状况,随着油田的持续开发,原油储量越来越少,为了加大勘探开发力度,滚动评价井、探井相对较多,钻遇油气层的风险越大,侧钻作业增多,为了减少侧钻费用,就要对常规的侧钻方法进行改进,采用PDC钻头侧钻是一种有效的途径。分析了PDC钻头侧钻的难点,有针对性地提出了解决难题的方法和技术要点;通过现场应用,侧钻成功率百分之百,井身质量合格。证明了PDC钻头侧钻的可行性,形成了一套PDC钻头侧钻的方法,以及解决技术难题的措施,为侧钻井施工提供了参考依据和技术支持。PDC钻头侧钻缩短了钻井周期,提高了生产时效,大大降低了工程施工成本,取得了良好的经济效益,具有一定的实用价值。     

砂砾岩地层的岩石力学特性及钻头优化方法

 为了提高珠江口盆地含砾地层的钻井速度,对该油田的矿物组份及岩性进行了分析,开展了含砾地层的强度、可钻性和研磨性室内实验,弄清了该油田砂砾岩地层的岩石力学特性.根据地层的岩石力学特性和邻井钻头的使用效果,从聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的复合片、冠部轮廓、布齿方式和水力结构等方面,对PDC钻头进行结构优化.优化后的新型PDC钻头进尺比普通PDC钻头提高131%以上,钻速提高82%以上,钻井成本每米减少28%.本文提出了考虑地层岩石力学特性、钻头使用效果和钻头综合性能相结合的优化方法,该方法简单有效.     

不同钻井参数、不同磨损期PDC钻头岩屑分析

随着钻井工艺水平的不断提高PDC钻头受到广泛地应用，PDC钻头在提高钻井速度、降低钻井成本、增加经济效益的同时，却由于钻屑细小而给岩屑录井、钻时卡层等带来诸多困难。笔者根据在川西气田十余口井PDC钻头钻井的岩屑录井经验，总结出根据不同钻井参数条件下的PDC钻头使用期法来识别细小真实岩屑，从而提高PDC钻头钻进中的地层剖面恢复符合率。     

采用遗传算法的PDC钻头侧向力平衡优化设计

PDC钻头侧向力平衡优化设计时,散布式钻头与刀翼式钻头相比优化对象数目大幅度增加,最优解搜索空间成指数增长.为了突破PDC钻头结构对侧向力平衡优化设计的限制,采用比率选择、单点交叉、均匀变异和代沟操作等多项技术,利用遗传算法建立了PDC钻头侧向力平衡优化设计方法.利用该方法对刀翼式和散布式PDC钻头进行了侧向力平衡优化设计,优化后侧向力与钻压比值小于1/1 000,算法收敛速度快,且算法复杂度受刀翼数量和切削齿数量影响较小.     

长深D平12井优快钻井技术

长深D平12井是位于吉林油田长深气田的一口小井眼长水平段水平井,设计井深5322m,水平段长1500m。该井在施工过程中针对邻井二开井段青山口—泉头组无法使用PDC钻头,以及三开水平段无法使用PDC钻头等难题开展技术攻关。对二开部分层位PDC钻头先期损坏和三开PDC钻头卡钻现象的关键细节进行研究;通过降低二开的钻井液失水增强了井壁的稳定,为PDC钻头的使用提供了条件;分析得出了三开PDC钻头卡钻的原因并采取有效措施,使得PDC钻头在三开井段顺利使用;并将"经验中总结得出的科学规律"作为指导下部施工的依据。大幅度提高了钻井速度,圆满完成了该井的施工任务,创造了该地区多项钻井记录,降低了该井二开、三开井段的钻头使用数量。     

采用遗传算法的PDC钻头侧向力平衡优化设计

PDC钻头侧向力平衡优化设计时，散布式钻头与刀翼式钻头相比优化对象数目大幅度增加，最优解搜索空间成指数增长。为了突破PDC钻头结构对侧向力平衡优化设计的限制，采用比率选择、单点交叉、均匀变异和代沟操作等多项技术，利用遗传算法建立了PDC钻头侧向力平衡优化设计方法。利用该方法对刀翼式和散布式PDC钻头进行了侧向力平衡优化设计，优化后侧向力与钻压比值小于1／1000，算法收敛速度快，且算法复杂度受刀翼数量和切削齿数量影响较小。     

锥形齿PDC钻头台架试验研究

设计并加工锥形齿PDC钻头、锥形PDC齿与常规PDC齿混合的复合式钻头、常规PDC齿钻头,在不同性质的岩样上进行台架试验研究,分析锥形齿PDC钻头钻进硬地层的破岩效果以及钻压、转速等钻进参数对其钻进性能的影响规律,并与常规PDC钻头的破岩效果进行对比。结果表明:锥形齿PDC钻头具有钻进硬岩能力,机械钻速随钻压和转速的增加而增大;锥形PDC齿与常规PDC齿混合的复合式钻头在硬岩中可获得较高的破岩效率,机械钻速可提高90.6%。     

强研磨性硬地层聚晶金刚石复合片孕镶块混合钻头优化设计试验

为更加合理地设计适用于强研磨性硬地层的混合金钢石复合汽钻头(PDC)钻头,首先对东北油田、青海油田钻进火成岩地层磨损的PDC钻头进行收集,运用ST—500A电子显微镜和ⅤⅢⅢ2.2C相机测量软件分别从宏观和微观两个方面观测PDC切削齿的磨损形态,分析其磨损机理,找出失效原因。测量钻头冠部刨面线上切削齿的磨损高度,绘制PDC钻头切削齿磨损分布曲线,为PDC钻头的改进提供理论指导。设计并加工PDC孕镶块混合微钻头进行室内钻孔实验,研究不同切削齿出露量对钻头破岩效率的影响规律,并对PDC孕镶块混合钻头进行优化后设计了一种PDC孕镶块全尺寸混合钻头,用于东北油田辽松盆地金山区块金谷1-1HF井的基底地层钻进,相比同井段的PDC及牙轮钻头,钻速与进尺均有较大提升。     

坚硬砂岩的PDC钻进特性试验研究

基于目前PDC钻头在钻进硬地层过程中技术性能得不到充分发挥的现状,在专用试验装置上用微型PDC钻头对坚硬石英砂岩进行了钻进特性的模拟试验,并对试验数据进行了数理统计分析;依据建立的经验公式及其钻速模拟计算结果进行PDC钻进特性的分析研究.试验研究证实和得出了PDC钻头钻进硬地层的可能性和各技术参数对其敏感程度的定性结论,首次提出了影响其技术性能发挥的"低钻压、高转速"理念应予改变的观点.     

塔河油田PDC钻头泥包原因分析与对策

为了提高机械钻速,减少起下钻次数,避免掉牙轮事故,塔河油田已经普遍使用PDC钻头,但由于PDC钻头没有自洁功能,在某些井段常常出现泥包现象,抑制了PDC钻头优势的发挥,本文从钻井液、地质和工程三个方面分析了PDC钻头发生泥包的原因,提出了解决问题的对策,现场应用结果证明其行之有效,将对塔河油田及与其类似油田的使用PDC钻头全面钻进有一定的指导意义。     

关于PDC钻头破岩效率的研究

钻头作为钻进过程中主要的破岩工具,其质量的优劣直接影响钻进速度以及钻井的质量和成本。PDC钻头作为金刚石钻头的一种,其在低钻压下可以获得比较好的进尺和钻速,因而得到了广泛的应用。对于PDC钻头,其切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响其性能的重要参数,本文通过对PDC钻头的室内试验,探讨了切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。     

跨多能源勘探中随钻取心技术的应用

澳大利亚盖里里盆地的能源勘探以煤层气为主,兼探页岩气和常规油气,因地震资料不全,界面不清,取心井次较多,取心需兼顾3种不同能源的作业需求。通过优化井身结构,优选钻机,集中在216 mm井段进行随钻取心,经过3口井的实钻验证试验和3口井的推广应用,结果表明,随钻取心工具设计可靠,入井故障率低,不用起下钻换钻头,钻井时效提高80%～85%,机械钻速比使用常规PDC钻头低12%,单只钻头纯钻时间超过68 h,取心收获率超过91%,可在不同能源勘探取心作业中推广应用。     

个性化PDC钻头发展现状与应用展望

PDC钻头是随着复合材料的发展而发展起来的一类新型钻井工具,这种钻头使用时间长,能显著提高钻井效率。但是聚晶金刚石复合片的性能制约了PDC钻头的使用范围,使其在钻软到中硬地层效果显著。本文介绍了目前个性化PDC的发展现状、最新的设计理论下的个性化PDC产品。最后对PDC钻头的发展做了展望。     

PDC钻头钻进的岩石可钻性研究

用微型PDC试验钻头模拟全尺寸PDC钻头的切削破岩方式在岩样上钻孔,测定了石油钻井所遇地层岩心的微PDC钻头可钻性指数(PDT).研究了微PDC钻头可钻性指数和微牙轮钻头可钻性指数(UDT)的关系.研究表明,基于牙轮钻头钻进特点的油矿地层可钻性分级.同样适用于PDC钻头钻井.在岩石可钻性方面.PDC钻头对地层的适应性较差.PDC钻头钻进时,存在着极限等级值和有效等级值.当地层等级值大于极限等级值时。其破岩效果差,当等于或小于有效等级值时,效果最好.     

PDC钻头技术新进展

PDC钻头是用人造聚晶金刚石切削块嵌于钻头胎体而成的一种新型切削型钻头。极大地提高钻井工作效率和降低钻井成本。本文着重介绍了近几年国内外PDC钻头设计的新进展和PDC钻头制造的新工艺技术。     

PDC钻头在陕西米脂盐井对接井中的应用

应用PDC钻头施工技术,可以进一步提高钻探效率,通过现场应用表明,PDC钻头,具有寿命长,破岩性好,钻效高等特点。我公司首次将PDC钻头应用于盐井对接定向钻井,并使用螺杆钻具进行复合钻进试验,取得了较好的效益。     

利用岩石三轴抗压强度优选PDC钻头

岩石三轴抗压强度是表征地层抗钻性质的重要参数之一,是PDC钻头优选的基础和主要依据。利用测井资料获取地层岩石三轴抗压强度并进行聚类分层处理,建立了PDC钻头切削结构参数与岩石三轴抗压强度之间的定量关系,提出了基于岩石三轴抗压强度的PDC钻头优选方法。通过实例计算得出了311.2 mm PDC钻头切削结构参数设计结果。该方法可为现场PDC钻头优选提供必要的理论依据,具有一定的实用性。     

强研磨性硬地层PDC孕镶块混合钻头优化设计试验研究

为更加合理地设计适用于强研磨性硬地层的混合SPDCS钻头,本文首先对东北油田、青海油田钻进火成岩地层磨损的SPDCS钻头进行收集,运用ST-500A 电子显微镜和ⅤⅢⅢ2.2C 相机测量软件分别从宏观和微观两个方面观测SPDCS切削齿的磨损形态,分析其磨损机理,找出失效原因。测量钻头冠部刨面线上切削齿的磨损高度,绘制SPDCS钻头切削齿磨损分布曲线,为SPDCS钻头的改进提供理论指导,设计并加工PDC孕镶块混合微钻头进行室内钻孔实验,研究不同切削齿出露量对钻头破岩效率的影响规律,并对PDC孕镶块混合钻头进行优化后设计了一种PDC孕镶块全尺寸混合钻头,用于东北油田辽松盆地金山区块金谷1-1HF井的基底地层钻进,相比同井段的PDC及牙轮钻头,钻速与进尺均有较大提升。     

定北深井小井眼钻井技术研究

定北深井小井眼三开井段钻遇奥陶系、寒武系、前古生界,下部地层以石英砂岩居多,可钻性差。定8井实钻资料表明,三牙轮钻头、PDC钻头、巴拉斯钻头、单牙轮钻头与地层不匹配,天然金刚石钻头有望解决该问题。现场采用柔性钻具防斜,或PDC钻头吊打防斜,并加强井斜监测,能够有效控制井斜,还可以提高机械钻速。