沙特B区块高效破岩钻井技术
沙特B区块高温高压深气井配套钻井技术
中 图分 类 号 ： ２ ５ ＴＥ ４
文献标识码 ： Ｂ
文 章 编 号 ： 。 卜 Ｏ ９ （ ０ ０ ０ — ０ 卜Ｏ ｌ ０ ８ ０ ２ １ ） ５０ ５ ５
ｃ ｕｎ ｅ ｅ ｏｍ ｐｌｘ ｃ ｎｄ ｔｏｎ ｒ ｎ ｉｌｎ ｅ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ， ｎ ｌ ｉ ｏｓ ｉｃ ｌ ｔｏ ｎｄ ｐ ｐ ｔｃ ｉ ｎ ｏ ｔｒ ｄ ｃ ｅ ｏ ｉｉ ｓ ｄｕ ｉ ｇ ｄｒｌｉ ｇ ｗ ｒ ｎａ ｙ ｅ ｉ ｃ ｕｄ ｎｇ ｌ ｔ ｃｒ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｉ ｅ ｓ ｉ ｋ ｎｇ ｉ
层、 中部 地 层 存 在 高低 压 夹层 、 下部 为 高 压 气层 的 地 层 特 性 ， 析 了钻 井 过 程 中 可 能 遇 到 的 井 下 故 障 ， 分 包括 上 部 地
层 严 重 漏 失 、 钻 ， 下部 地 层 机 械 钻 速慢 、 层 保 护 困 难 等 难 题 ， 出 了 相 应 的 技 术 措 施 ， 卡 中 储 给 包括 井 身 结 构 优 化 、 钻
Ｂｌｃ ｆＳ ｕ ｉＡｒ ｂ ａ ＨＰＨＴ ｓ Ｗ ｅｌＤｒ ｌ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｋ Ｂ ｏ ａ ｄ ａ ｉ Ｇａ ｌ ｉ ｉｇ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｌ
Ｑｉ ｉｎ Ｙａ ｇＳ ｕ ｈ ｉ Ｓ ｎ ａ ｐ ｉ Ｚｈ ｎ ｏ ｎ Ｊａ ｇ ｎ ｈ ｎ ｕ ｏ ｇＺｈ ｎ ｅ ａ ｇＧｕ
ｔ ｐｐ ｒ ｓ ｃ ｉ ｈｅ ｕ ｅ ｅ ｔｏｎ，Ｏ ｐｅ ｅ ｒ ｔｏ ａ ｅ ａ ｌ ｌ Ｗ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｒ ｔ ｔ ｏｗｅ ｅ ｔｏｎ ａ ｉｆｃ ｌｉ ｓ ｉ ｏ ｍ ａ ｉ ｎ ｐ ｏｔ ｃ ｉ ．Ａ ｕｉｅ ｏ ｒ ｓ ｃ ｉ ｎｄ ｄ ｆｉ ｕ ｔｅ ｎ ｆ ｒ ｔｏ ｒ ｅ ｔｏｎ ｓ ｔ ｆ
控压钻井在沙特B区块MTLH-0001井中的应用
并 取得 了一些 新 的认 识 ， 使 该技 术越来 越成 熟［ ３ ＿ ６ ］ 。
３ 井 身结构
该井 井下 情况 复杂 ， 设计深度为 ５ ４ ０ ７ ｍ， 采 用 六 开 井身 结构 ， 井身 结构如 图 １所示 。 ４ ＭＰ Ｄ钻进 中主要 钻 井参数 的确定 ４ ． １ ＭＴ Ｌ Ｈ－ －０ ０ ０ １井 ＭＰ Ｄ井段 欠压值 选择 根据前 期沙 特 Ｂ区块 Ｕｎ ａ ｙ ｚ ａ ｈ组 和 Ｓ ａ ｒ ａ ｈ组 井 眼 扩径 情况 ， Ｕｎ ａ ｙ ｚ ａ ｈ组上 部和整 个 Ｓ ａ ｒ ａ ｈ组都存 在 较 为
回压 ， 较 好 实现 了控 制 井底 当量循 环 密度 （ Ｅ Ｃ Ｄ） 不超过 期 望值 的 目标 ， 钻进过 程 中的溢 流量表 明整 个 施 工过程是 在 欠平衡 状 态下进行 的 。该技 术在 沙特 Ｂ区块 深 井 中的成功 应 用 ， 为控 压钻 井在 深 井复
杂地 层 中的推广 应 用 ， 积 累 了宝贵 经验 。
模式， 充分 了解储层含 油气情 况 ， 避 免 污染油 气层 并促 进 油 气发现 ， 对 主要 产 层 Ｕｎ ａ ｙ ｚ ａ ｈ和 Ｓ ａ ｒ ａ ｈ进 行 了控 压钻 井。在施 工过 程 中 ， 根 据返 出岩 屑和 实钻 情 况 ， 在 保 证安 全 钻进 的前提 下 ， 适 时调 节 井 口
２ ０ １ ３年第 ６ 期
西部 探矿 工程
５ ３
控 压 钻 井在 沙 特 Ｂ 区块 ＭＴ Ｌ Ｈ－ －０ ０ ０ １井 中 的 应 用
张君 亚
（ 中石化集 团国际石油勘探开发有限公 司， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
《石油钻探技术》2011年分类索引
崔海林 陈建隆 ５ １ 等 ・４ 大庆油田 超短半径水平 井钻井技术………… 宫 华 郑 瑞￣＇５ １ － ・９ ４ －
… … … … … … … … … … … … … … … … …
页岩 气开发 地质理论创新与钻完 井技术进步…………… 蒋 恕３ １ ・７ 关于 工程信息化需求与建设 石油 策略的 思考 ………… ………………
全尺寸深井钻井模拟装置 对钻井技术发展的影响 ……………………
… … … … … … … … … … … … … … … … … … … …
松辽盆地深 井钻井技术难点与 对策 ……… 陈 张进双等４ ｌ 安明 ・１ ９ 定向钻井 轨道设计与轨迹计算的 关键问 题解析 ……… 刘修善５ １ … ・
川东北河坝区块井身 结构的 优化与实践… ……………… 唐志军１ ７ ・３
对《 套管柱井口 悬挂载荷计算方法》 的几点 意见 ………… 韩志勇１ １ ・ 高含硫探井 转开 发井的 腐蚀评价……… …… 陈惟国 邵 理云 等１ １ ・８
油气田 设备硫化氢腐蚀行为研究… 金属 …… 程珊珊 王 等１ ３ 金刚 ・ ２ 考虑渗流作 套管错断口 用的 井壁围岩应力 场分析 ……………… ……
… … … … … … … … … … … … … … … … …
艾 池 刘国勇 １ ４ 等 ・Ｏ
二维绕障井轨道设 计中障 线的计算方法 ………………………… 碍曲 鲁 港 鲁天 琪等１ ６ ・１ 深水钻井气体沿井 筒上升的 膨胀规律……… 路继臣 任美鹏等２ ３ ・５ 深水钻井隔水管单 命管理方法…… 根寿 …… 刘秀 陈国明等２ ４ 全 ・０ 南海深水钻井作业面临的 挑战和 对策……… 王友华 王文海等２ ５ ・０ 空气锤钻具防斜机理 研究……………………… 郑德帅 高 德利２ ５ ・６
沙特UTMN-619钻修井技术
１ １ 套管 层次 ．
１ ２ 水泥塞 的深 度为 ６ ３ ． ８ ３英尺 至 ６ ６ 英 尺 ９５ １ ３ ７英 寸 Ｐ ＫＥ ４ ３ ７ ． ＡＣ Ｒ ６ ０ ． ４英尺
１ ４ ４ ／ ，Ｓ ３ ４ ７ 英 尺 ． —１ ２Ｓ Ｄ ６ ５ ． ９ ，
２ 前期 修井 ２ １ 钻机 搬 迁 安装 ， 证 井 口与转 盘 、 车在 一 条 ． 保 天 直线 上 。 查井 口压 力结 果为 ： 检 油管 内５Ｐｉ油管 与 ０ ｓ， 套管 环 空 ４ ０ ｓ， ３ ３ ８与 ９ ／ ４ Ｐ ｉ１ — ／ ” —５ ８套管 环空 ０ ｓ。 Ｐｉ 记录 井 口操作 阀的方 向 ， 圆井发 现 Ｌ Ｂ与 １ —３ 挖 ／ ３ ／ ８套 管 已严重 腐蚀 。 ” ２ ２ 安 装连 接 放 喷管 线 对 ＴＵＢ及 ＴＣ Ｃ Ａ 放 ． Ａ、 Ｃ 喷， 并用 ６ Ｃ ８Ｐ Ｆ的 盐水 对 其 试 压 １ ０ Ｓ ， 油 管 ０ ０Ｐ Ｉ对
割掉被腐蚀 的部分 １ —３８套管 ， ３ ／ 安装新的套管头
② 回接 ７尾管 至 井 口③ 在 ７尾 管 中开 窗 ， 钻定 向 ” 侧 井 至阿 拉伯 一Ｄ地 层垂 深３英尺 以上 ④下４ ／ ” —１ ２尾 管 ⑤钻 ３ ／ ” 平井 段 至垂 直井 深 Ｚ ＮＥ－ ２ 地 —７ ８水 Ｏ － Ａ 层 的 ｌ 英 尺 以上⑥ 以 Ａｒｂ １ ａ —Ｄ、 ｏ ｅ Ａ 水 平 井 Ｚ ｎ 一２ 段裸 眼 完钻 ， 下入 ７封 隔器和 ３ ／ ” 完井 。 ” —１ ２油管
冒试 压 １ ０ Ｓ 。 ５ ０Ｐ Ｉ ． ２３ 钢 丝 作业 ： ２ ７” ． 用 ． ５的通 经 规通 至 “ ＸＮ” 子 Ｐ 塞
收稿 日期 ：０ Ｏ ２ ５ ２ １ —Ｏ 一ｌ
沙特高温高压钻井难点与技术应用研究
质情 况， 深入分析该 区块复杂地质情 况， 相应地制定合理 井身结构 、 选用配套钻井工艺技术 ， 配套 固 井技 术 ， 提 高该地 区钻 井 速度 与效 率 、 低 钻 井作 业成 本 ， 提 高勘 探 开发 效 率 。沙特 区块 的勘 探 难 点与 技 术 应 用研 究对其 他 项 目有极 其 重要 的借 鉴 意 义。
高温 高压增 加井控 风 险 。在 下部 地层 钻井 过程 中 ，
将钻遇多个高压气层 ， 井底温度超过 １ ６ ０ ￣ （ ２ ， 井底压力超 过７ ０ ＭＰ ａ Ｕ ｎ — ａ ｙ ｚ ａ ｈ 地层和 Ｓ ａ ｒ ａ ｈ 等高压地层 易发生气侵 、 井涌 ， 对井
钻 井液 性 能 的维 护处 理 较 为 困难 ， 若 维护 处 理不 当 ， 易 造成 井 下复 杂 、 损害储 层 并增 大钻 井 液 的成 本 费用 。 高 温 高压 增 加井 下 工具 选 择难 度 。高 温高 压 对入 井 的井 下 工 具 仪 器 也 是 一项 严 峻考 验 ， 特 别 是像 井下 马达 、 尾管 悬挂 器 、 ＭＷ Ｄ等这 类 专用 工具 仪 器 ， 给钻 井
西部 探矿 工程
２ ０ １ ４ 年第４ 期
沙特 高温 高压钻 井难点 与技 术应 用研 究
王 学杰
伸 石化 集 团 国际石 油勘探 开发 有 限公 司， 北京 １ ０ ０ ０ ２ ９ ） 摘 要 ： 沙特 Ｂ 区块 是 中石 化 国际勘 探 公 司与 沙特 阿 美公 司合 作 的一 个 勘探 区块 ， 也是 国 际勘探 公
度大 、 钻 井周 期 长 。已完 钻 井 的井 深 接 近 ６ ０ ０ ０ ｍ， 井 眼
高效破岩前沿钻井技术综述
石 油 矿 场 机 械
ＯＩ Ｆ ＥＬ Ｌ Ｉ Ｄ ＥＱＵＩ ＰＭＥＮＴ
文 章 编 号 ：Ｏ －４ １ ０１ ３ ８２（ ０１ ） － ０５ — ６ ２ ２ ０１ ０ ０ ０
高效 破 岩 前 沿钻 井 技 术综 述
闰 铁 杜 婕 妤 李 ， ， 玮 毕 雪 亮 ， 尚林 。 ， 姚
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 （０ ７０ ９ ； 家 重 点 基 础 研究 发展 计 划 （７ 计 划 ） 深 井 复 杂 地 层 安 全 高效 钻井 基 础 研 究 ” ５９ ４ ２ ） 国 ９３ “
（ ０１ ＣＢ２ ７ ２ Ｏ ２６ ０３）
作者简介 ： 闫
铁 （９ ７）男 ， 龙 江肇 州 人 ， 授 ， 士 生 导 师 ， 士 ， 要 从 事 油 气 井 工 程 力 学 等 方 向 的教 学 和 研 究 工 １５ ， 黑 教 博 博 主
石 油 矿 场 机 械 ，０ ８ ３ （ ） ９ ３ ２ ０ ，７８ ：１９．
２ 世纪 连续 管钻机 将成 为 主要 的钻 井 装备 ， 我 国 １ 且
具有 广 阔的连 续管钻 井市 场需求 ， 在这 种背 景下 ， 国
王海涛 ， 相方． 李 连续 油 管 技 术 在 井 下 作 业 中 的应 用 现 状 及 思 考 ［］ 石 油 钻采 工艺 ，０ ８ ３ （ ） Ｉ０１ ４ Ｊ． ２ ０ ，Ｏ ６ ：２—２ ． 单代伟 ， 清友 ， 刘 陈 俊 ， ． 续 油 管 钻 机 现 状 和发 展． 续 管 钻 机 技 术 研 究 及 开 王 杨 等 连
发 建 议 ｍ］石 油矿 场 机 械 ，０ ９ ３ （ １ ：６４． Ｊ． ２０ ，８ １ ） ３—０
沙特多底分支水平井钻井技术应用探讨
沙特多底分支水平井钻井技术应用探讨【摘要】沙特油田是海相沉积地层,采用分支井钻井技术,在同一地层或不同产层内侧钻形成多底分支井眼,可大幅提高油气井产量,降低油气井综合成本。
目前主要形成套管自上而下开窗侧钻多底分支井、套管自下而上开窗侧钻多底分支井和裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井等三种不同类型的多底分支井,在HRDH、UTMN等钻井区域的现场应用,取得良好效果。
【关键词】多底分支水平井可取式斜向器侧钻沙特根据地质结构条件和地层岩性特征,在同一主井眼系统内,采用分支井钻井技术,在同一地层或不同产层内侧钻形成多底分支井眼,可大幅提高油气井产量,降低油气井综合成本,是目前众多油田采用的先进技术之一。
沙特油田的区块都是海相沉积地层,地层为中生代和新生代,以流沙、白云质石灰岩、页岩和硬石膏为主,主力油层在Arab-C和Arab-D地层。
上部多为流沙和松软的白云岩、少量页岩及石灰岩,下部多为石灰岩、硬石膏和砂岩。
为最大限度提高油气井产量,沙特油田在主要油区采用分支井钻井技术,解决多底分支井钻井所面临特殊工具多、工序复杂;同一主井眼内存在多套地层压力系统,发生漏喷几率大等技术难点,主要形成套管自上而下开窗侧钻多底分支井、套管自下而上开窗侧钻多底分支井和裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井等三种不同类型的多底分支井,在HRDH、UTMN等钻井区域的现场应用,取得良好效果。
1 不同类型多底分支井钻井技术1.1 套管自上而下开窗侧钻形成多底分支井多底井钻井涉及多方面的特殊工具,其中可取式斜向器是实现多次套管开窗侧钻的关键工具之一。
利用可取式斜向器在套管内多次开窗侧钻形成多个井眼。
HRDH-171井老井Φ473mm表层套管下深24.4m,Φ339.7mm技术套管下深638.11m,Φ244.5mm技术套管下深1115.55m,Φ178mm尾管至2245.12m,Φ155.5mm 井眼水平段至2907.31m,裸眼完井。
沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术!!!
沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术提要：本文从水平井的轨迹控制技术、钻井液技术、井控及H2S防护、井下安全等到几方面，论述了沙特阿拉伯UTMN油田水平井钻井技术，并从中得出了一些认识。
对今后在该地区及中东其他地区钻井都具有一定的参考价值。
关键词：水平井钻井、钻井液、井控、H2S防护、井下安全、沙特阿拉伯UTMN 油田一．概述：沙特阿拉伯UTMN油田位于沙特阿拉伯的中部，属于热带沙漠气候。
近年来的开发井型为基本为水平井（包括新钻水平井和套管开窗分支水平井）其基本井身结构为：开窗井：井身结构同上，7”套管开窗钻6 1/8”或5 7/8”井眼裸眼完井或7 “套管开窗，造斜段6 1/8”或5 7/8”井眼裸眼完井；二．地质特性该地区是一个海相沉积的油田，地层为中生代和新生代，以石灰岩和硬石膏地层为主，主力油层在阿拉伯“C”和阿拉伯“D”地层。
从岩性特证上看，上部地层多为松软的白云岩和少量的页岩以及少量的石灰岩，下部地层多为石灰岩、硬石膏和砂岩。
但由于地层压力梯度各层厚不等。
井漏上、井涌时有发生，并且某些区块产层含有H2S气体，因此对井控及防H2S的要求非常严格。
三．水平井钻井技术（一）技术1．设计内容极为复杂。
如：地流产数的计算，井口经纬度的计算，井口坐标采用网格坐标等；某些井为多靶点绕障水平井，由于地层层位客观要求，耙点垂深和方位均是变化的，需考虑的因素较多，给设计和施工造成了很大的困难。
2．水平段轨迹控制要求十分严格。
要求轨迹控制在上下2英尺的范围。
对于水平段超过千米，控制范围精度如此苛刻的井眼的安全施工是一个巨大的挑战。
3．长水平段钻进，由于钻具与井壁之间摩阻力，扭矩较大，造成控制过程中摆放工具装置角十分困难。
4．多层位产层对井身轨迹造成不利的影响。
UTMN油田主力油层为阿拉伯C和阿拉伯D地层，其中阿拉伯C又细分为多个层位，各层位之间夹杂有较硬地层。
某些水平井需穿越多个层位，由于层位之间的岩性不一样，软硬交错，使钻头在钻进过程中受力不均，给轨迹控制带来了相当的难度。
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沙特B区块高效破岩钻井技术安本清;赵向阳;王成亮;刘卫东【摘要】沙特B区块为典型的高温高压低孔低渗砂岩储层,平均机械钻速2.25m/h,平均钻井周期250 d.为了提高机械钻速,缩短钻井周期,进行了沙特B区块高效破岩技术研究与应用.根据建立的沙特B区块岩石可钻性剖面,以岩石可钻性为基础,不同类型钻头的现场实钻效果为依据,与钻头厂家共同研究优选出了该区块不同地层的钻头推荐方案;参照沙特B区块地层的可钻性,根据螺杆钻具和涡轮钻具工作特征参数,优选出了适用于该区块的螺杆钻具和涡轮钻具.现场应用表明,沙特B区块采用优选出的钻头推荐方案"螺杆钻具+PDC钻头"和"涡轮钻具+孕镶金刚石钻头"复合钻井方式可以实现高效破岩,使该区块平均机械钻速提高46,8%,钻井周期缩短23.3%.%Saudi Block B is a typical HPHT,low permeability and low porosity sandstone formation with average ROP of 2. 25 m/h and average drilling cycle of 250 days. In order to increase ROP and shorten drilling cycle, the high efficiency rock breaking technology was conducted. Based on rock drillability profile and actual drilling results of Saudi Block B,the drill bit program for different formation was optimized by an adjoint research with drill bit manufacturers. With the consideration of the Saudi Arabia Block B rock drillability and working characteristics of PDM and turbodrill,the PDM and turbodrill was optimized. Application results indicate thatPDM/turbodrill drilling tools and impregnated diamond bit can increase ROP by 46. 8% and shorten drilling cycle by 23. 3%.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2011(039)003【总页数】6页(P66-71)【关键词】高效破岩;钻头设计;螺杆钻具;涡轮钻具;机械钻速;沙特;B区块【作者】安本清;赵向阳;王成亮;刘卫东【作者单位】中国石化国际石油勘探开发有限公司,北京100083;西南石油大学石油工程学院,四川成都610500;中国石化国际石油工程有限公司,北京100011;中国石化石油工程技术研究院,北京100101【正文语种】中文【中图分类】TE242沙特B区块位于沙特阿拉伯鲁卜哈利盆地腹地东部区西部和利雅得区东部,鲁卜哈利盆地是在前寒武纪末由裂谷作用形成的一个含盐地堑的基础上发育起来的,古生界地层以碎屑岩为主,中生界和新生界地层以碳酸岩盐为主;地层不整合面多,纯泥岩少,为典型的高温高压低孔低渗砂岩储层,储层埋深4 200.00～5 700.00 m,地层压力系数1.65～1.70,地层温度132～182℃,平均机械钻速2.25 m/h,平均钻井周期250 d。
钻井周期长,机械钻速低,严重制约了该区块勘探开发的进程。
为此进行了沙特B区块高效破岩钻井技术攻关,在3口井的应用效果表明,平均机械钻速提高46.8%,钻井周期缩短了23.3%。
1 钻头优选利用根据测井资料建立的岩石可钻性剖面,预先确定全井的钻头选型方案,然后通过对比分析钻头的实钻效果,评价适合各地层特点的钻头,同时与钻头厂家交流,共同优选钻头,确定钻头使用方案,并根据现场的实钻效果及时调整优化[1-2]。
1.1 岩石可钻性分析1.1.1 岩石可钻性剖面的建立收集了沙特B区块的部分岩心,测试了岩石的可钻性、硬度、塑性、声波速度、密度、抗压强度、抗拉强度和弹性模量等岩石力学参数,结果见表1。
表1 沙特B区块岩心的岩石力学参数Table 1 Saudi Block B core test data地层岩性井段/m 纵波速度/ m·s-1可钻性kg·L-1 硬度/MPa 抗压强度/ MPa密度/牙轮钻头 PDC钻头Khuff 碳酸盐岩 3 918.0～3 925.8 5 383 9.26 ＞10.00 2.86 1 891 213.63 Juwayl 砂岩 4 087.4～4 095.3 3 563 5.34 3.45 2.54 588 29.74 Qusaiba 页岩 5 355.3～5 364.5 1 260 3.79 4.60 2.67中东地区地层主要为碳酸盐岩地层,目的层为砂岩,以灰岩为主的地层中夹有泥岩、砂岩。
由于实际的岩心数量较少,笔者采用以往研究成果中类似地层的可钻性模型,对该区块岩心的测试结果进行对比标定[3-4]。
碳酸盐岩地层可钻性预测模型为:砂泥岩地层可钻性预测模型为:式中:vp为纵波速度,m/s;Kd为可钻性级值,无因次;Δt为纵波时差,μs/m。
应用以上模型,对沙特B区块的测井资料进行了处理,结合地层岩性,建立了该区块地层的可钻性剖面:Khuff地层为碳酸盐岩地层,致密坚硬、破碎困难,可钻性级别达到Ⅸ级以上;Juwayl地层为砂岩地层,可钻性级值为5.34,属于塑脆性中硬地层; Qusaiba地层为页岩地层,属于塑脆性软—中地层。
从钻头与地层的配伍与适用性方面分析,Khuff地层应以使用牙轮钻头为主,不宜使用PDC钻头,Juwayl地层适于使用PDC钻头,Qusaiba地层适于使用牙轮钻头。
1.1.2 岩石抗压强度剖面的建立单轴抗压强度与泥质含量、动态杨氏模量间的数学关系式为:式中:σc为单轴抗压强度,MPa;Vcl为砂岩的泥质含量,无因次;Ed为砂岩的动态杨氏模量,MPa。
依据弹性力学的运动微分方程、几何方程及物理方程,可以推导出动态杨氏模量与纵、横波速度之间的关系为:式中,ρ为砂岩的密度,kg/m3;vs为横波速度,m/s。
由于纵、横波速度可以直接从声波测井解释曲线中得到,因此根据式(4),利用声波测井资料,建立了沙特B区块深部岩石抗压强度剖面。
该区块地层抗压强度较高,由于区块较大,不同构造上的井也存在差异,但大部分地层的抗压强度都在140 MPa以上。
利用地层可钻性级别与钻头类型之间的对应关系,形成了利用岩石可钻性优选钻头型号的方法。
根据地层可钻性级值与钻头IADC编码之间的对应关系,结合实钻地层岩性特征,对牙轮钻头类型进行了优选。
1.2 钻头实钻效果分析Φ406.4 mm井段使用PDC钻头和牙轮钻头钻进,钻头的生产厂家为 Smith公司、Reed-Hycalog公司、Best公司和 Hughes Christensen公司。
其中,10只PDC 钻头与Φ241.3 mm螺杆配合使用,2只PDC钻头与Φ244.5 mm螺杆配合使用。
该井段的平均机械钻速为3.74 m/h,单只钻头最大进尺达1 117.70 m(MTL H-0001井),该钻头是 Hughes Christensen公司的 HC607型 PDC钻头。
该井段单只钻头钻速最快达到9.47 m/h,与创造最大进尺的钻头为同一钻头。
Smith公司的M919型钻头和Best公司的M1995SG型钻头在该井段的使用效果也较好。
Φ304.8 mm井段使用PDC钻头和牙轮钻头钻进,钻头的生产厂家同样为Smith公司、Reed-Hycalog公司、Best公司和 Hughes Christensen公司。
其中,6只PDC钻头与Φ203.2 mm螺杆配合使用。
该井段的平均机械钻速为3.05 m/h,单只钻头最大进尺1 321.92 m(QSBA-0001井),该钻头是Best公司的M1674SS型PDC钻头。
该井段单只钻头钻速最快达到8.24 m/h(MTL H-0001井)。
Φ212.7 mm井段使用PDC钻头和牙轮钻头钻进,钻头的生产厂家也是Smith公司、Reed-Hycalog公司、Best公司和 Hughes Christensen公司。
其中,21只PDC钻头与Φ171.5 mm螺杆配合使用,3只PDC钻头与Φ212.7 mm涡轮配合使用。
该井段的平均机械钻速1.40 m/h。
Hughes Christensen公司的M409Z型钻头和Smith公司的MS816型钻头在该井段的使用效果较好。
1.3 钻头设计优化针对沙特B区块地层抗压强度高、研磨性强的特点,分析了各钻头厂商不同型号钻头的使用效果,提出了地层适应性改进方案,与国内钻头生产厂家Best公司联合,对钻头进行了改进。
提高了钻头胎体的烧结强度和抗冲击性钻头胎体烧结屈服强度改进前是527 MPa,抗冲击力4.2 J,改进后屈服强度为839 MPa,抗冲击力12.6 J。
使用了高抗研磨性切削齿新一代高抗研磨性切削齿(A K)在国内外高研磨性地层的使用中表现突出,延长了钻头的使用寿命。
钻头力平衡设计钻头在井下运转稳定是钻头出色表现的基础,如果钻头运转不平稳很快就会损坏,改进钻头的不平衡度能够控制在3%以内。
钻头水力设计在设计钻头时,对喷嘴的配置和倾角进行了优化,提高了钻头的清洗和冷却效果,并有利于防止泥包。
合理选择PDC切削齿的尺寸和布齿密度钻速随布齿密度的增大而降低,因为在同样的钻压下,布齿密度增大,切削齿嵌入地层的能力降低,而且布齿密度对破岩效率的影响与所钻地层的可钻性密切相关。
因此,在设计PDC钻头时,应根据所钻地层的性质和切削齿尺寸,合理设计切削齿数量。
根据试验结果,可钻性为三级以下的软地层,应选用直径19.0 mm或更大尺寸的切削齿;可钻性为四～五级的地层,选用直径16 mm左右的切削齿。
在可钻性大于五级的地层中,无论是采用Φ19.0 mm切削齿还是Φ16.0 mm切削齿,最佳后倾角均为15°。
对可钻性级别更高的地层,若采用Φ13.0 mm切削齿,最佳后倾角为20°。
1.4 钻头推荐方案根据沙特B区块岩石可钻性和抗压强度剖面、现场实用钻头数据对比分析结果,与钻头厂家共同研究改进钻头设计,提出了沙特B区钻头选型及钻井参数优选推荐方案(见表2),并在钻井过程中逐步得到完善。