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.     

浅谈PDC钻头对常规地质录井的影响

本文针对PDC钻头的特点以及对地质录井的影响,从定性、定量录井方法的对比分析入手,阐述了定量油气录井方法在PDC钻头钻井时的优势。重点介绍了PDC钻头钻井特点及对地质录井影响、取样要求、DC钻头钻井过程中的岩性描述归位等等。供各位朋友指正批评。     

智能仿生PDC钻头的破岩数值模拟

为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact, PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在钻头底唇面安装传感器进行岩性识别,可选择合适形态破岩的智能仿生PDC钻头(智能钻头)。利用机器学习,基于现场钻井数据对岩石性质进行分类。分析了智能钻头切削结构针对软中硬地层和硬地层具有两种工作形态,基于建立的切削模型和岩石失效准则,对智能钻头和普通钻头的破岩过程进行数值模拟对比,结果表明：机器学习的加权KNN(K-nearest neighbor)算法可很好避免样本重叠问题,可精确对岩石性质分类,其训练模型可提供给传感器进行岩性识别。破碎砂岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面和仿生底唇面保持同一高度破岩,对比普通钻头,其破岩比能和切削力明显更小,表明其效率更高、切削更稳定;破碎花岗岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面下放破岩,其破岩效率明显高于普通钻头,也更稳定。研究成果对石油钻井设备智能化发展有重要意义。     

柯柯亚区块西山窑组地层PDC钻头优化设计

柯柯亚区块钻井技术虽然有了很大发展,但仍然具有很大的提速潜力。根据柯柯亚区块西山窑组的地层特点,结合岩石特性分析,设计出了新的PDC钻头,并且在现场试验中取得了明显效果。从柯193井的现场试验情况分析,钻井提速效果明显,钻头磨损程度较小,仍可继续入井使用。     

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.     

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。     

焦石坝区块钻井技术与应用

焦石坝气田目前探明储量达2.1万亿方,其勘探开发已进入快速发展阶段,但该区块存在地层复杂,稳定性差,一垮塌,富含硫化氢,导致钻头选型以及井眼轨迹控制困难。通过优选合适与焦石坝钻进的钻PDC钻头,优化钻具组合,应用油基钻井液完成水平段钻进,达到了提高钻井速度,缩短钻井周期的目的,为该区块优化高效钻井提高参考。     

PDC钻头条件下录井岩性划分及应用

自国内引进POC钻头技术以来,PDC钻头以其较高的钻井时效和较大的经济效益而受到钻井公司的青睐.然而由于PDC钻头条件下上返的岩屑整体细小、混杂给常规录井技术中岩性、油气显示和识别带来较大的干扰.     

PDC钻头的岩石研磨性试验研究

利用微型钻头模拟PDC钻头的切削破岩过程,对PDC钻头的岩石研磨性进行了试验研究.根据有关磨损理论,提出以PDC切削刃在单位正压力下经过单位摩擦路程的体积磨损量作为岩石的研磨性系数,建立了根据研磨性系数预测PDC切削齿磨损寿命的理论模型.用试验方法测定了泥板岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等不同岩样的研磨性系数,其数值范围为10-6～10-3 mm3/(kN*m).采用公比为10的等比级数分级方法,将我国石油钻井地层的研磨性分成四级.对直径216 mm的PDC钻头的磨损分析表明,在研磨性系数小于5×10-5 mm3/(kN*m)的低研磨性地层中,切削齿的磨损寿命可达350 h左右;而在研磨性系数大于5×10-4 mm3/(kN*m)的高研磨性地层中,切削齿磨损寿命在10 h以下.     

PDC钻头的岩石研磨性试验研究

利用微型钻头模拟PDC钻头的切削破岩过程 ,对PDC钻头的岩石研磨性进行了试验研究。根据有关磨损理论 ,提出以PDC切削刃在单位正压力下经过单位摩擦路程的体积磨损量作为岩石的研磨性系数 ,建立了根据研磨性系数预测PDC切削齿磨损寿命的理论模型。用试验方法测定了泥板岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等不同岩样的研磨性系数 ,其数值范围为 10 -6～ 10 -3 mm3 / (kN·m)。采用公比为 10的等比级数分级方法 ,将我国石油钻井地层的研磨性分成四级。对直径 2 16mm的PDC钻头的磨损分析表明 ,在研磨性系数小于 5× 10 -5mm3 / (kN·m)的低研磨性地层中 ,切削齿的磨损寿命可达 35 0h左右 ;而在研磨性系数大于 5× 10 -4mm3 / (kN·m)的高研磨性地层中 ,切削齿磨损寿命在 10h以下。     

鄂尔多斯盆地塔巴庙区块下古生界储层及含气几率分析

根据对巴庙区块几口探井膏盐岩层的油气显示特点和储层分析,认为膏盐岩层储集了大量油气,油气前景广阔.     

PDC钻头在鄂北工区的应用

针对鄂北工区的地层特点和现场掌握的PDC钻头现场使用资料,按照工区不同区域,将钻头的选型、改进、磨损分析等因素结合起来,分井段优选出较符合该区地层的PDC钻头型号,并提出PDC钻头在鄂北使用时选型的依据。     

川中—川西地区茅口组顶部地震相特征与成因

为解决川中-川西地区钻井资料匮乏、受玄武岩喷发影响地层纵横向分布发生变化等问题,利用地震资料开展中二叠统茅口组及上覆地层地震相特征分析。通过地震识别,茅口组顶界在地震剖面上主要表现为强波峰地震反射,川中-川西地区茅口组顶界存在明显的弱振幅杂乱地震反射特征连片分布。根据沉积背景分析,认为川西南部地区、川西中部地区、川西北部地区、川中地区茅口组顶界弱振幅地震异常响应特征为火山喷发、火山沉积与碳酸盐岩喀斯特等不同地质作用所引起;结合茅口组上覆地层的差异,将川西-川中分为4个地震相区域。四川盆地上二叠统玄武岩在成都-简阳地区分布,早期可能为火山口爆发区,为油气勘探有利区带。     

聚晶金刚石复合片钻头喷嘴倾角组合的流场特性

为了解决番禺地区珠江组快速钻进中出现的PDC钻头泥包问题,在实体PDC钻头计算模型基础上,运用数值模拟方法,采用标准 两方程模型对主喷嘴和辅助喷嘴不同喷射倾角组合进行井底流场特性研究,最优化喷嘴角度组合。结果表明：主刀翼1号喷嘴喷射倾角20°、3号喷嘴喷射倾角15°能使井底流场分布最优;远离主刀翼的4号和5号喷嘴喷射倾角变化对井底流场影响较大,适当增加这两个喷嘴喷射倾角有利于井底岩屑快速排出;2号喷嘴喷射倾角在限定范围内变化,对井底流场影响有限。最后,1-5号喷嘴喷射倾角分别按照20°、25°、15°、25°和25°组合布置,应用于个性化215.9mm五刀翼PDC钻头设计中,在实钻中取得了良好的进尺和机械钻速,成功解决钻头泥包。     

塔里木盆地北缘塔里克地区砂岩型铀矿目的层成岩演化与铀成矿作用

前人研究认为,塔里克是塔里木盆地北缘砂岩型铀矿有利的成矿地区。为了查明该区含矿目的层克孜勒努尔组岩石学特征、成岩序列与铀富集的关系,通过野外露头岩性观察、剖面测量和系统的取样,对塔里克地区目的层砂岩进行系统的研究;并对塔里克地区的铀矿石进行电子探针分析,对铀的分布规律进行总结。研究表明,塔里克矿点目的层砂岩属岩屑砂岩,为近源沉积产物;成岩作用较弱,主要分为碎屑沉积阶段、早成岩阶段、中成岩阶段、晚成岩阶段、表生流体改造阶段五个阶段,电子探针分析结果显示,塔里克地区铀的主要存在形式为沥青铀矿,铀矿分布与沥青、有机质密切相关。研究将为塔里克地区以及塔里木盆地北缘的下一步找矿工作提供理论依据。     

PDC切削齿破岩受力的试验研究

试验模拟了切削面积、接触弧长、切削面形状、切削齿后倾角和岩石性能对PDC切削齿破岩受力的影响。结果表明,采用接触弧长、切削面积和岩石可钻性表征切削面的几何形状和岩石性能与PDC切削齿破岩的实质相符。PDC切削齿单位切削面积上的切向力和正压力随着接触弧长、切削面积、切削齿后倾角和岩石可钻性级值的增大而增大,并与切削面积与接触弧长的乘积呈显著的线性关系。当后倾角小于10°时,切削齿受力较小。根据试验结果,建立了PDC切削齿破岩的受力模型。     

鄂尔多斯盆地塔巴庙区块太原组沉积微相研究

在了解区域沉积背景的情况下,综合运用岩心观察、岩相分析、测井相分析等手段,确定鄂尔多斯盆地北部塔巴庙区块太原组为有障壁海岸沉积体系和无障壁海岸沉积体系的滨浅海相沉积与湖泊-三角洲相沉积.以此为基础,进行井间横向对比,编制不同层位的沉积微相平面展布图,揭示各沉积微相演化规律,从而指出勘探开发的有利相带,为油田的进一步勘探开发提供依据.     

环渤海地区及海域中、新元古界分布特性分析

中朝板块从震旦纪（680Ma）开始分裂为华北块体（NCB）与胶辽朝块体（JLKB）,环渤海地区及海域元古界主要分布在该板块。华北块体为环渤海地区的陆上区,由于燕辽裂陷槽在华北北部展布,主要发育有中元古代地层;渤海海域区分布在胶辽朝块体上,完全缺失中元古代地层。1000Ma芹峪运动后,华北块体主体抬升为陆,新元古代华北板块沉积范围主要分布于东部,而胶辽朝块体却有较完整的新元古代沉积。在收集野外露头资料的基础上,借助地震、测井数据,对全区中、新元古代沉积特征做了综合分析,特别对争议比较大的海域区作出合理预测。     

山西省屯留县文王山地垒中煤炭赋存特征

通过对山西省屯留县文王山地垒中的煤炭普查,初步查明了该区含煤地层、含煤性、可采煤层层位、厚度和分布范围,大致确定了可采煤层煤类和煤质特征。估算出该区333+334?煤炭保有资源量5.6亿t,为一大型煤炭矿床。