浅谈滑动导向钻井过程中钻具的选择与配置

对滑动导向钻井过程中常用钻具在使用过程中表现出的特点进行了总结,得出牙轮钻头造斜效果较好,定向施工过程中工具面稳定,PDC钻头造斜效果相对较差,工具面不易稳定,且稳斜过程方位飘动严重;动力钻具上部及本体的稳定器关系到造斜效果、稳斜效果及钻进摩阻,配置时需要根据现场条件进行选择;在能满足造斜率要求的情况下,一般应尽量使用弯角较小的动力钻具;无磁钻铤应尽量安装在靠近钻头位置的结论.     

浅谈复合钻井技术在油田的应用

复合钻井技术是采用滑动导向钻具组合进行钻井,可适时变更定向和开动转盘两种工况,连续完成定向造斜、绕障、增斜、稳斜、降斜及扭方位操作,而不用起钻变更钻具组合,就能快速钻出高质量的井眼轨迹,从而减少起下钻次数,提高钻井速度和精度。本论文从复合钻井技术特点出发,结合复合钻井技术在我国安塞油田和长庆油气田的应用现状,认为：（1）复合钻井技术的最大优点就是明显提高了机械钻井速度,采用复合钻井技术,可以使得轨迹控制简化,保证井眼轨迹圆滑,保障井身质量;（2）复合钻井技术能有效控制井斜,并提高井眼控制精度,实现连续控制井眼轨迹。     

推靠式旋转导向井眼轨迹预测与控制方法

旋转导向钻井系统是现代导向钻井技术的发展方向。通过导向机构调节导向参数来预测和控制井眼轨迹,是旋转导向钻井系统的关键技术之一。为解决推靠式旋转导向钻具的导向力和工具面角对井眼轨道的控制问题,对导向力分别在井斜平面和方位平面进行解耦;并应用了纵横弯曲理论建立了底部钻具组合三维力学分析模型,得出了导向参数与钻头侧向力和转角的定量关系。在考虑钻头和地层的各向异性因素的影响下,利用在UPC模型基础上提出的有效钻力的概念,通过计算钻头有效钻力来预测实钻过程中的钻进趋势。在此理论基础上,计算了按设计的井眼轨道钻进所需要的导向参数,并讨论了井眼轨迹参数、钻压、钻头各向异性参数和地层参数对钻具导向性能的影响;分析了其中的规律,并得出只有综合考虑上述各项因素,才能准确计算出导向参数,确保钻头沿设计轨迹钻进,也为旋转导向井眼轨迹控制提供了理论依据。     

苏里格气田区小井眼二开水平井优化设计

小井眼二开水平井具有周期短、节省钻井成本的优点,但在钻进过程中会出现的井眼轨迹控制难、机械钻速慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对小井眼水平井进行井身结构设计、井眼轨道优化设计、钻具组合优选、钻井液配置。井身结构的设计采用自下而上的设计原则,确定井身结构为小井眼二开水平井,二开结构可以减少下钻次数,缩短钻井周期；井眼轨迹设计采用五段制中的“直-增-稳-增-水平”井眼轨道设计,增加稳斜段弥补造斜不足的问题；井眼轨迹的控制应用旋转导向钻井技术,提高井眼轨迹控制准确度；最后对钻井液进行研究分析,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。解决了井眼轨迹控制、机械钻速慢、井壁稳定问题。     

连续循环阀钻井技术在番禺油田大位移井的应用

番禺油田大位移井φ215.9 mm井段钻进过程中,面临井段深、稳斜段长、稳斜角度大、岩屑易堆积、钻遇断层、钻井液安全密度窗口急剧减小、全井段采用油基钻井液钻进、黏度高、静切力大等钻井技术问题。为此,引入连续循环阀钻井技术,分析了该技术在PY10-5-A1H井φ215.9 mm井段的应用效果。结果表明,全井段1 026 m当量循环密度波动值小于2.3%,井内循环压力稳定,扭矩波动平稳,平均机械钻速高达19.30 m/h,井眼清洁状况良好,减少不必要的循环划眼和短起下钻,缩短非钻进时间,提高钻井效率,安全平稳钻过断层,未发生任何漏垮卡等井下复杂情况。总结了现场应用中出现的切换循环通道瞬间对钻杆和水龙带的冲击、MWD信号传输受干扰等问题,提出了应对措施和改进方案。     

水平井段旋转钻进时钻头侧向力及钻进趋势试验研究

进行水平井段旋转钻进时钻头侧向力的试验研究,并将钻头侧向力分解为方位力和井斜力,以这两个力的变化规律为基础,对待钻井的钻进趋势进行预测。结果表明:随着钻压和转速的增加,方位力和井斜力的变化规律不同,增加钻压,两个力波动的频率变小,波动的能量变大,但方位力的波动频率大于井斜力的波动频率,方位力的波动能量小于井斜力的波动能量;增加转速,方位力的波动频率变大,波动能量几乎不变,井斜力的波动频率变化不大,但波动能量变大;在实际的钻进过程中,为避免"方位漂移"现象的加剧,建议使用较低钻压或者高钻压钻进;为避免井斜加剧,建议使用低钻压和低转速钻进。     

四合一快速钻井在镇泾油田的应用

介绍了"四合一"钻井技术,基于现场应用,指出该技术具备塔式钟摆的防斜性能、多稳定器结构稳斜稳方位能力、复合钻井的滑动可调性、PDC钻头的快速钻进等综合优势,是钻井提速的有效钻具组合.     

长庆姬塬油田定向井下部钻具组合研究

"四合一"钻具是把PDC、单弯螺杆、短钻铤和稳定器四种工具合并运用的一种定向井钻具。它的应用改变了以往定向后强增斜的轨迹控制思路,既利用了单弯螺杆的滑动可调能力,又具备了双稳定器刚性结构的稳斜稳方位性能,还充分发挥了PDC的快速钻进优势,因而能够满足直井段防斜、定向造斜、复合稳斜稳方位钻进、稳斜段轨迹调整控制要求,成功实现二开"一趟钻"完钻,把姬塬油田定向井技术推上了规模化提速的快车道。     

防斜打快技术在准噶尔盆地石炭系地层的试验应用

准噶尔盆地石炭系地层倾角大,岩石可钻性差,不易控制井斜。在优选多种防斜打快技术的情况下提出了螺杆加PDC钻头复合钻井技术控制井斜和提高石炭系机械钻速。结果表明,复合钻井技术在石炭系可用于纠斜后采用原钻具直接稳斜钻井,能够达到稳定井身结构,提高机械钻速的目的。     

数据挖掘技术在井斜控制中的应用

在直井钻进中防斜工作一直是重点和难点,而井斜变化受多种因素影响,难以准确判断具体造斜原因,导致防斜工作盲目进行,难度大,效果差.针对此问题提出应用数据挖掘技术从钻井数据中发现关键致斜因素,为后续的钻井作业中的防斜工作提供可靠依据,并为井斜控制技术提供了新的发展方向和思路.     

大斜度稳斜段导向钻具复合钻进特性模拟分析

利用纵横弯曲连续方法建立了导向钻具复合钻进特性分析模型,分析了导向钻具结构参数、上稳定器位置和直径、钻压等因素对导向钻具组合复合钻进效果的影响.结果表明：适当减小导向钻具的弯角和稳定器直径有利于提高复合钻进稳斜效果;上稳定器直径和位置对复合钻进效果影响均比较明显,上稳定器安放位置可以依靠短钻铤长度来调节;转盘转速对复合钻进效果影响不明显,钻压则较为明显;常规Φ215.9 mm井眼,复合钻进时的增斜趋势随钻压的增加而变弱,适当增大钻压有利于提高复合钻进稳斜效果.     

机液控制可变径扶正器的结构及应用研究

在定向钻井中，造斜、稳斜及降斜是主要的工艺过程．目前在实际钻井时，实现这几个工艺过程，需要通过起下钻具，改变钻具组合来完成，这样就使得钻井作业辅助时间增长．本文将介绍一种机液控制的可变径扶正器．该扶正器的特点是工作时直径可调节，因而，不需要起下钻就可实现钻具组合的改变，从而完成造斜，稳斜及降伴等工艺过程．使用该扶正器将大大节约钻井成本，提高钻进速度．给出了这种可变径扶正器的主要结构设计、工作原理、主要的水力计算方法及简单的应用操作．通过计算分析可知：该扶正器可在任意深度的井段内实现变径，从而完成特殊作业要求．     

液动冲击旋转钻井技术在石油工业中的新进展及发展方向

液动冲击旋转钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术,是在钻头上部联接冲击器,将冲击钻进和旋转钻进相结合的一种钻井方法。调研了液动冲击旋转钻井技术的技术特点,和液动冲击器在国内外的最新发展和现场的应用情况。总结了液动冲击旋转钻井技术的破岩机理及钻井参数的优选方法和钻柱的动力学理论。基于目前液动冲击旋转钻井技术的发展现状,结合目前正在兴起的旋转导向钻井技术,对该技术的发展趋势进行了展望。     

捷联式旋转导向井斜方位动态解算方法

针对捷联式垂直钻井现场试验,对测量系统井下存储数据进行回放分析,提出捷联式旋转导向井斜方位动态解算方法,即在钻柱不旋转的情况下同时采用三轴实时滤波信号计算井斜方位并存储滤波后的x、y轴信号,在钻柱旋转的情况下采用滤波后的实时z轴信号,不旋转情况下采用存储的x、y轴信号进行计算。将井下钻具的黏滑状态也看作是一种不旋转的"静止"状态,提出利用井下测量数据实时判断钻柱旋转状态的方法,给出井斜方位角解算公式以及动态解算方法流程,并在Matlab软件中编制程序进行仿真验证。结果表明:钻柱旋转过程中的振动是引起井斜方位测量误差的主要原因;所提出的动态测量算法能够有效提高测量精度,减少钻柱振动对井斜方位解算结果的影响。     

直井防斜打快技术分析

钻井过程中影响井斜的因素很多,且井斜给钻井、完井等作业带来一系列的危害,并造成巨大损失。针对复杂深井钻井中多次出现井斜问题,目前在现场使用较多的除钟摆钻具和满眼钻具防斜技术外,主要发展了偏轴钻具防斜技术、螺杆钻具配合PDC钻头防斜技术等,但总体来看在直井防斜打快方面进展不大。国外近年来则研制了VDS、SDD、VertiTrak、PowerV等具有主动防斜能力的自动化井斜闭环控制系统,成功地解决了高陡构造、断层、盐层等情况下钻进时的井眼质量问题。复杂构造地区井斜问题非常普遍,因此应尽快开展新型防斜打快理论研究,研制新型工具和工艺技术势在必行。     

旋转导向系统现状及关键技术分析

旋转导向系统是一种具有高科技含量自动化钻井新技术,对石油天然气钻井提高井眼轨迹精确度和钻进能力、降低钻柱摩阻等方面具有重要作用.针对当前旋转导向系统研究的热点和问题,总结分析了中外旋转导向背景意义、技术组合、工作原理和发展水平等,并对典型旋转导向系统重点做了详细阐述,具体阐明了推靠式旋转导向技术的难点和关键点.为了获得在钻井领域对未来技术制高点的掌控,最后对旋转导向系统进一步的实际工程价值和技术趋势做了展望和分析,将对开发旋转导向系统和研究方向具有切实的指导意义.     

姬塬油田长8油藏高效钻井技术

姬塬油田采用的由PDC钻头＋单弯螺杆＋短钻铤＋扶正器组成的＂四合一＂钻具组合,具有提高造斜点,缓增斜稳方位,从而延长复合钻进井段,减少滑动调整等优点,大幅度提高了丛式定向井井眼轨迹控制能力和防碰绕障能力。使用这种钻具组合可一次性完成直井段、定向造斜段、增斜段、稳斜段的钻井作业,实现了使用一只钻头、一套钻具组合、一趟起下钻打完一口井的高效钻井。同时对钻井液和完井液体系做了改进：浅表层钻井液以防漏为主。二开钻井液以防塌为主。在打开主力油层前50m将聚合物钻井液预转化为低固相分散型钻井液。在打口袋或者完钻循环时,使用适量CMC,SM-1,RSD-4,白土配制稠浆清扫井底,之后按照特定配方整体处理钻井液。     

自动垂直钻井工具的理论与技术研究

实施垂直钻井中的主动纠斜需要解决诸如井斜动态测量、纠斜机构动力的获取和可靠控制等问题.通过滤除迭加在重力加速度计上的振动信号,以及对由于加速度计随钻杆转动产生的离心力带来的信号失真进行补偿,可有效解决井斜实时控制中的井斜测量问题;通过对液控导向机构的理论建模和动力学仿真,确定了可适用于井下恶劣工况的导向纠斜装置的动力机构,并且井下超常环境压力还可使这种机构具有更好的响应性能;返程泥浆对旋转中的导向活套的冲击将会产生阻碍活套随钻杆转动的反向扭拒,从而可使活套与钻杆之间产生转差,便于导向机构从钻杆的转动中获得足够的动力,用计算流体力学软件给出具体的结果.     

万米科学超深井钻完井现状与展望

 概述了美国、苏联、德国、日本、冰岛、中国及其他国家科学钻探工程项目情况，指出了万米科学超深井钻完井存在的难题，主要包括地质条件复杂、地层温度高、钻井周期长、井斜控制难、井身结构设计困难、超长钻杆柱适应性等问题。针对存在的难题，分析了地质工程一体化技术、高效破岩技术、高温钻井液技术、高温固井技术、井身结构设计优化技术、精细控压钻井技术、复合钻柱设计技术、膨胀套管技术、井斜控制技术、激光钻进技术、钻井工程自动化及信息集成技术、钻井工程智能化技术、钻井工程无人化等关键技术在万米科学超深井钻完井中应用的发展趋势。     

双水平井导向钻井磁测距计算方法

对旋转磁场测距导向系统应用于双水平井导向钻井中的工作原理进行阐述,把旋转磁短节看成旋转的磁偶极子,推导旋转磁短节周围空间远场的磁场分布规律,并在此基础上论证探管记录的轴向磁信号两个振幅最大值之间的距离等于双水平井水平段间距,导出根据探管探测的磁信号计算双水平井水平段相对方位的方法。根据测距导向计算方法,利用旋转磁场测距导向系统可以引导正钻井沿着与已钻井水平段平行的路径钻进。