高效钻头优选及设计-2

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针对特殊需要设计专用钻头

针对特殊需要设计专用钻头

--——148..—— 石油机械 CHINA PETROLEUM MACHINERY 2008年第36卷第9期 ._专题综述 

针对特殊需要设计专用钻头 

马德坤 (西南石油大学) 摘要 随着钻井区域扩大,现有钻头已不能满足某些特殊的作业要求,现场希望开发能适应 具体情况的新钻头。国外钻头公司采用以仿真技术为核心的设计方法设计专用钻头,既为公司创 造了利润,又为钻井队节约了成本。从现场资料和试验资料积累,钻头一岩石一下部钻柱系统计算 机仿真,以及钻头优选和优化设计软件开发等方面阐述了专用钻头设计技术的要点。 

关键词 专用钻头 计算机仿真 优化设计 软件开发 

引 言 

近年来,由于石油涨价,钻井区域扩大,钻井 深度增加,遇到许多复杂地层,新的特殊钻井工艺 也层出不穷。所谓“深井”、“复杂地层”或“特 殊工艺”都只是总称。其实每一地区,每一井段 的具体条件各异。必须根据具体条件采用针对性的 工具、工艺和钻头, 才能又好又快地打井。其中钻 头的作用十分关键。 钻井队习惯从钻头厂的产品目录中选用钻头, 或请钻头厂推荐,但常常选不到合适的钻头。经常 听说,某某地区、某某井段钻速奇慢,钻头单只进 尺特短,现有的钻头性能都差。于是希望钻头厂研 究开发针对性的专用钻头。然而,我国钻头厂常不 能做到,只能花高价求外国公司,或继续忍受低钻 速、勤起下钻及高钻井成本之苦。 在20世纪80~90年代,外国先进的钻头公司 曾经努力增加钻头品种来提高钻头的适用性。每个 IADC级别,仅一家公司就有几个乃至十几个品种。 总体适用性虽有好转,但批量生产的钻头,品种再 多也有限,不可能满足千变万化的具体情况。 20世纪末开始,先进钻头公司不仅提高优选 钻头技术,更致力于针对具体复杂条件,设计制造 专用钻头的新技术。近几年,客户针对各自的特殊 情况向钻头公司定制专用钻头的情况增多了。 专用钻头比原有钻头性能提高,成本降低的例 子许许多多。如美国Hughes公司2003年发表的文 章…举了Oklahoma州Stephens和Garven县的例 子。那里的产层在4 300 m左右的奥陶系。1990年 平均要花53 d用l3只钻头打1口井;经过优选和 设计专用钻头(包括牙轮钻头和PDC钻头),2000 年花40 d用12只钻头;到2002年,同样的井只 需23 d用7只钻头。 美国Halliburton公司报道 J,在Oklahoma州西 北部Anadarko盆地组,专门设计的钻头的指标比原 有钻头明显提高(见表1),节约成本近30%。 表1 专用钻头与普通钻头性能对比 

新疆油田吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术

新疆油田吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术

2021年

01月江汉石油职工大学学报

Journal of Jianghan Petroleum University of Staff and Workers第

34卷第

1期

新疆油田吉木萨尔页岩油区块优快钻井技术

高爱庭

(

中石化江汉石油工程有限公司钻井二公司,湖北武汉430042 )

[摘要]在新疆油田吉木萨尔页岩油的钻井施工中存在诸多难题。通过地层可钻性研究,制定出二开及三开

井段“三个一趟钻”钻井技术目标,开展钻井工艺技术优化和钻丼液体系性能优化研究,主要从钻头系列优选、钻

具组合和提速工具优化、钻井液体系优化及钻井液性能维护措施等手段开展技术攻关,形成了一套吉木萨尔页岩

油区块优快钻井技术方案。通过现场应用.效果显著。

[关键词]吉木萨尔页岩油;泥包;井漏;钻井液体系性能优化;优快钻井技术

[中图分类号]TE

243 [文献标识码]A

[文章编号]1009—301X

(2021)01—0044—03

DOI

: 10. 3969/j

.

issn

. 1009 —301X

. 2021. 01. 014

开放科学(资源服务)标识码(OSID

):

1地质概况及钻遇难点

吉木萨尔页岩油区块位于新疆吉木萨尔凹陷,自

2012年以来发现二叠系芦草沟组页岩油,截至2018年

底共完钻探井、评价井20 口及水平井28 口,2019年

在致密油区块布井82 口。

1.1地质基本情况

吉木萨尔页岩油区块构造位于准噶尔盆地东部吉

木萨尔凹陷。自上而下钻遇地层为第四系(Q

)、新近系

(1^)、古近系$),侏罗系齐古组(_^)、头屯河组(_[20、西

山窑组(J

2x

)、三工河组(J

,s

)、八道湾组(Lb

),三叠系韭

菜园组(T

」),二叠系梧桐沟组(P

3wt

)、芦草沟组(P

21)。

1.2钻遇难点

从区块地层岩性及完钻井统计资料可得,影响提

速的因素至上而下主要有以下几点。

1) 古近系、侏罗系齐古组、头屯河组大段软泥岩及

膏质泥岩发育,水敏性强,易分散造浆,易膨胀,造成钻

国标-》新型PDC钻头设计及应用

国标-》新型PDC钻头设计及应用

孙明光

(|j9剂石油管哩国

摘要POC钻头在钻井破岩中所占的比蝌越来越大,但在软硬交错的多夹层

地 层钻进时效果却不理想,常常发生先期损坏。本文针对胜利油田多夹层地层

栈点 进行了PDC钻头的优化设i十‟根据该设计制造的一种新型复合式PDc钻头在

多彳 层挝L层中取得了轼好的应用竞贮果。与牙轮钻头相比,复合PDC钻头机榭}阽速

高, 寿命长,进尺多等特点,对船∞由田勘探开发速度、降低钻井成本有积极的意

义c

主黝PDC钻头谢十桃嬲牙}徽谶

作者简介孙明光,1965年生。1994年毕业于石油大学北京研究生院石油工

程专业,获硕士鞘立,1999年毕业于西南石浊学院机械谢十及理论专业,获博士

前言

早4E 80年f{=中期,胜乖蝣由田就开始试用PDC钻头,但只在渤南等少数地层岩|生柜对较为埝

质的地因驭}导了鞍好的效果,在H烯0油阳大部分地区鼎卜一直没有好的指标和效益其主要原因在 于

胜利油田大多数I电l动电J犁i雯=勾复杂,夹层较多且软哽交瞧使常规PDc钻头钻进时,庄隆籍9躺

坏而影响其使用寿命。本文针对胜f蛐罔地层榻髓行了专题研究,设计了一种适合多夹层地层

的新型复合PDc钻头,为提高胜利油田的钻井速度、降低钻井成本提供了有效的破岩二[具。

1常规PDc钻头的损坏特征

从回收使用过PDC钻头来看,绝大部分I,DC钻头损坏的主要特征为齿柱折断、

复合片碎裂、掉片、冲蚀、钻头基体冲蚀等现象,从POC钻头的损坏特征来看,

POC 钻头在井下工作时,除了正常的切削地层而受到的反作用力和地层岩石磨损

外, 还受到了额外作用力的影响,这个额外作用力是造成PDC钻头非正常损坏

的主要 原因。在统计和分析POC钻头的使甩睛况后,结合PEC钻头使用的地区

和地层层 段,认为POC钻头的损坏有下面几点原因:

1)、地层硬夹层较多。地层中硬夹层较多是POC钻头上复合片碎裂、掉片或

齿 拄式切削齿断裂的主要原因,因为PDc钻头在钻进过程中,从软地层钻至硬

小直径钻头层次优选AHP模型的确立及应用

小直径钻头层次优选AHP模型的确立及应用

146 内蒙古石油4L:r- 2006年第8期 

小直径钻头层次优选AHP模型的确立及应用 

甘一风 ,石晓兵 ,常 伟 

(1.西南石油大学;2。中国海洋石油渤中25—1作业分公司) 

摘 要;钻井中,钻头费用在1 1:7井的总投资里所占的v ̄ffl一般不大,但钻头的使用效果会直接影 响整个钻井 由于小直径钻头的特殊性,轴强度低,落井后不易打捞,以及转速、钻压、井下工具等因素的 限制,小直径钻头的优选较常规尺寸更重要,在进行小直径钻头评价和优选时,每种类型的小直径钻头 

都包含有各类技术经济指标,很多指标既相互依赖,又相互矛盾,因而给决策、评价带来很大困难。另外, 

决策人员有时很容易受某一具体指标的影响,常常会单凭一项经济或技术指标而肯定或否定某一类型 E 的钻头。为此,本文对中原油田小井眼(4昔”)钻头尝试运用综合评价法中的层次分析(AHP,Analytic 0 Hierarchy Process)理论进行评价与优选。 关键词:层次分析法;小直径钻头;层次分析模型 

引官 

中原油田经过20多年的开发,已进入油田开发 的中后期。利用老井侧钻技术挖潜剩余油受到油气 

生产单位的重视。中原油田自1996年开展开窗侧 

钻,老井套管开窗侧钻中采用小直径钻头钻进,已累 

计完成开窗侧钻井近5O口,分析这些井的实钻资料 

发现这些井钻井周期长,侧钻成本高。导致这钟结果 的原因很多,小井眼钻井机械钻速较低的问题非常 

突出,全油田统计平均钻速仅为0.85m/h,为提高 各钻头的综合效果,对钻头优选很有必要。本文运用 

综合评价法中的层次分析理论“ 对小直径钻头进行 

评价与优选。 1 小直径钻头优选层次模型的建立 

通过调研老井在该井段所钻遇的地层情况和钻 

头使用情况及邻井钻井情况,初步提出4个较好的 待选方案,分别记为U1,U2,U3,U4(U1:三牙轮钻 

头IU2:QDI 钻头(加液力推进器);U3:改进YA系 

列单牙轮钻头;U4:改进PDC钻头)。有5项指标可 以表征小直径钻头的使用效果,即进尺、机械钻速、 

绥中36-1油田新型钻头的优化设计及应用

绥中36-1油田新型钻头的优化设计及应用

第l8卷第5期 刘亚军,等.绥中36—1油田新型钻头的优化设计及应用 67l 3现场应用效果 绥中36—1油田L平台共施工12口井,其中2口 井使用了新型钻头,实现了二开 311.15 mm井眼1只 PDC钻头钻穿明化镇组、馆陶组,钻至东营组地层完 钻井深的突破。 3.1 提高钻井时效 从表1可以看出,新型钻头的优点主要表现在:1) 单只钻头进尺多,达到1 660 In,实现了单只钻头钻穿 馆陶组底部砾岩地层,且能在东营组继续保持较高的 机械钻速;2)机械钻速高,在明化镇组、馆陶组及东营 组地层都表现出了较高的机械钻速.甚至在馆陶组地 层平均机械钻速达到90.67 rrgh,可见优化后的钻头与 绥中36—1油田地层的配伍性更好。 东营组地层的机械钻速虽然满足了现场作业要 求,但是仍有很大的提高空间。东营组地层的抗研磨性 和抗压强度都比馆陶组低.但u井在东营组与馆陶组 机械钻速基本持平,L6井甚至在东营组的机械钻速比 馆陶组低很多,且钻头使用后磨损较严重,存在齿、刃 掉块现象。钻头磨损是导致东营组机械钻速不高的主 要原因.应进一步完善钻头切削齿结构的抗冲击能力. 增强对切削齿的保护措施。 表1 各地层机械钻速对比 

注:L1、L6井在馆陶组地层未进行滑动钻进。 3.2降低作业费用 一口常规定向井二开西3l1.15 mill井段由原来的 起下钻3次,降至1次,节省了2次,节约时间O.5 d; 同时,新型钻头保证了较高的机械钻速,提高了作业时 效,每只钻头平均节约工期1.26 d(见表2)。L平台作 业时钻井日费用为150万元,Ll井和L6井共节约钻 井日费用378万元。 表2工程经济效益 

4结论 1)根据地层特性,进行“量体裁衣”式的钻头优化 设计,实现了1只新型PDC钻头钻穿馆陶组底部砾 岩,钻至东营组完钻井深的新突破。 2)新型钻头在单只钻头进尺和机械钻速方面均取 得了良好的成绩,且减少了起下钻次数,节约了工期, 提高了经济效益,适合在该区域推广使用。 参 考 文 献 [1]李晓明,燕静,袁玉宝,等.胜科1井钻头选型与应用效果分析[J]. 石油钻探技术,2007,35(6):22~26. Li Xiaoming,Yan Jing,Yuan Yubao,et a1.Drill bit selection and application result analysis in Well Shengke 1[J] Petroleum Drilling Techniques,2007,35(6):22—26. [2]朱海燕,祝效华,刘清友.PDC钻头选型方法研究[J].矿山机械, 20(18,36(10):14—16. Zhu Hmyan,Zhu Xiaohua,Liu Qingyou.Research on type selection of PDC bit[J].Mining&ProcessingEquipment,2008,36(10):14—16. [3]潘起峰,高德利,李光胜,等.利用地层综合系数法评价及优选钻头 [J].石油钻探技术,2003,31(5):36—38. Pan Qi ̄ng,Gao Deli,Li Guangsheng,et a1.Selection and evaluation of bits based Oi3 integrative formation coefficient[J].Petroleum Drilling Techniques,2003,31(5):36—38. [4]刘宇峰.参数化分析优选PDC钻头[J].断块油气田,2009,16(4): 121—123. Liu Yufeng.Parametric analysis for PDC bits optimization method[J3. Fault—Block Oil&Gas Field,2009,16(4):121—123. (编辑赵卫红)

庆深气田深层钻完井配套技术

庆深气田深层钻完井配套技术

庆深气田深层钻完井配套技术

韩福彬;杜敬安;王忠福;姜玉芳

【摘 要】Since the breakthrough of deep natral gas exploration in well 1 of

Qingshen gas field, Daqing oilfield has stepped into the stage of both oil

and gas exploration and development.For the low drilling technical level,

only 123 wells were completed during 2004—2010 with average well

depth 4118m and drilling cycle 141d.Since 2011, by using the experience

of speed increasing technology for deep drilling both in China and abroad,

and based on the rock features, the speed-raise countermeasures were

worked out.By the well structure optimization, high-efficient PDC bits

selection and independent-re-search on new tools, deep drilling level was

greatly improved.During 2011—2013, 19 wells were completed with

everage depth of 4075m, drilling cycle was shortened 48.6d.According to

深井和超深井钻井技术全套

深井和超深井钻井技术全套

深井、超深井钻井技术问题主要包括:复杂深井井身结构及套管柱优化设计,深井高效破岩及钻井参数优选技术,深井用系列高效钻头,深井钻井装备以及其他配套技术在深井中的应用等问题。

一、复杂深井井身结构及套管柱优化设计

1.井身结构设计

传统的井身结构设计方法对生产井和探井没有区分,都是自下而上进行设计,这种设计可以使所设计的套管层次最少,每层套管下入的深度最浅,节省成本。对于深井钻井,尤其是深探井钻井来说,一般对所钻地区的情况掌握不清,要切实保证钻达目的层、提高深井钻井的成功率,就必须有足够的套管层次储备,以便一旦钻遇未预料到的复杂层位时能够及时封隔,并继续钻进。但目前的套管、钻头系列有限,只能有2~3层技术套管,只能封隔钻井过程中的2~3个复杂层位。因而,希望每一层套管都能尽量发挥其作用,希望上部裸眼尽量长些,上部大尺寸套管尽量下得深一些,以便在下部地层钻进时有一定的套管层次储备和避免小井眼完井。

自上而下的设计方法能很好地体现上述想法,可以使设计的套管层次最少,每层套管下入的深度最深,从而有利于保证实现钻探目的,顺利钻达目的层位。

自上而下的设计方法的基本过程是:根据裸眼井段必须满足的约束条件,首先从地表开始向下确定表层套管的下入深度,然后向下逐层设计每一层技术套管的下入深度,直至目的层位裸眼井段必须满足的约束条件均为

式中i一—计算点序号,在设计程序中每米取一个计算点;

Pmmax ------ 裸眼井段的最大钻井液密度,g/crrP;

Ppmax——裸眼井段钻遇的最大地层孔隙压力系数,g/cm3;

Sb——抽吸压力系数,g/cm3;

Pcmax一—裸眼井段的最大井壁稳定压力系数,g/cm3;

Ppi——计算点处的地层孔隙压力系数,g∕cm3;

Hi——计算点处的深度,m;

△P——压差卡钻允值,MPa;

Sg——激动压力系数,g/cm3;

Sf——地层破裂压力安全增值系数,g/cm3; Pfi——计算点处的地层破裂压力系数,g∕cm3;

钻头选型方法研究

钻头选型方法研究

张厚美;张良万

【期刊名称】《天然气工业》

【年(卷),期】1994(014)005

【摘 要】随着钻头品种的增多,地层优选钻头类型日益受到重视。本文对常用钻头选型方法进行了分析,提出了存在的问题,没有考虑钻井参数对钻头使用效果影响,选型指标缺乏可比性;选型指标单一,不能全面反映钻头使用效果,针对这些问题,作者提出以下改进措施,一是应用多元回归分析方法,从现场钻头使用求出钻头的钻速模式及寿命模式,据此将选型指标实际值转化到某统一钻井条件下的修正值,二是选取与钻头使用效果有关的各指标,应用主成

【总页数】4页(P38-41)

【作 者】张厚美;张良万

【作者单位】不详;不详

【正文语种】中 文

【中图分类】TE241

【相关文献】

1.钻头选型通用方法研究 [J], 张辉;高德利

2.基于虚拟强度指数的钻头选型方法研究 [J], 陈志学;孙宁;史东辉;王世永;余金海;杨华斌

3.一种钻头选型新方法研究 [J], 杨进;刘书杰

4.一种PDC钻头选型新方法研究 [J], 幸雪松;楼一珊 5.地层抗钻能力相似性评价及钻头选型新方法 [J], 闫铁;许瑞;孙文峰;刘维凯;侯兆凯;袁圆;邵阳

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动力钻具配合高效钻头技术在中原油田钻井的应用

动力钻具配合高效钻头技术在中原油田钻井的应用X

于 伟1,汪海兰1,刘学国2,于在宽2,栗广科2(1.中原油田普光分公司采气厂;2.中原油田分公司天然气产销厂,河南濮阳 457162)

摘 要:中原油田随着开发后期对开采剩余油气藏的需要,多目标大斜度定向井、小位移井所占的比重越来越大,对井身质量的要求也越来越高,靶区半径要求由原来的30~50m缩小到目前的10m~20m。按照常规的钻井方式,控制井眼轨迹的难度很大,连续调整钻具严重地制约了钻井速度。中原钻井通过对动力钻具优选、高效钻头优选、井眼轨迹控制技术研究,推广应用以井下动力钻具配合高效钻头为核心的钻井技术,提高了机械钻速,取得了很好的效果。关键词:大斜度;小位移井;井眼轨迹控制;动力钻具 中图分类号:TE921 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)03—0101—05

1 技术简介动力钻具配合高效钻头钻井技术是以动力钻具和高效钻头作为下部钻具组合(BHA)进行钻井的一种钻井技术。其BHA的基本形式为:高效钻头+井下动力钻具+无磁钻铤+钻铤+钻杆。该钻具组合的操作方式有两种,一种是与常规定向钻进一样的滑动钻井方式,可实现定向、造斜、扭方位等作业;另一种是转盘和动力钻具同时驱动钻头旋转的复合钻井方式,可实现直井段、稳斜段、水平段等井段的钻进。两种钻井方式交替进行,可实现井眼轨迹的连续控制。该技术与常规转盘钻井相比,其优点表现为:钻头寿命长,钻井速度快,井眼轨迹控制容易,下部钻具结构相对简单,井下复杂和事故少等。表1卫城油田分层位h值计算表地质分层馆陶东营沙1沙2沙3沙4h值0.049790.025650.026260.051270.026890.01813

表2卫2块地层构造特征层位倾角倾向上倾方向明化镇乱乱馆陶5乱东营5-870-130250-310沙15-730-115210-295沙26-12340-115160-295沙3上18-38110-115290-295沙3下28-38110-115290-295沙430110-120290-300

宣城页岩气井岩石特性室内实验分析及钻头优选

宣城页岩气井岩石特性室内实验分析及钻头优选󰀁

贺 庆,张 斌

(华东石油局工程技术设计研究院,江苏南京 210031)

摘 要:宣城地区处于我国富集页岩气的下扬子江盆地,地层老、钻井速度慢。本文借助岩石可钻性

测定仪和自动岩石工程力学特性参数测定仪,对皖宁1井、皖宁2井的6块岩心做岩石特性室内实验,分

析得出本区块属高硬度地层,可钻性极值平均为6.7,最大值为10;泥岩比例、泥质含量极高,抗拉强度

大。同时根据室内试验结果对该区不同地层钻头合理选型提出方案,一定程度上提高了该地区的钻进速

度,对提高该区钻井效率具有重要意义。

关键词:页岩气;岩石特性;室内实验;钻头;提高钻速

中图分类号:P617.9 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)23—0006—03

我国南方海相页岩地层(如扬子地区)是页岩的

主要富集区,从震旦纪到中三叠世连续发育了广泛

的海相沉积,分布面积200余万平方公里,黑色页岩地层厚度数百米。本文以处于我国下扬子盆地的宣

城地区皖宁1井、皖宁2井为例,使用室内岩石可钻

性测定仪和自动岩石工程力学特性参数测定仪,对

岩心进行了岩石硬度及塑性系数实验和抗拉强度实

验,以及牙轮和PDC两种模式下的可钻性实验,得到岩石可钻性等参数;并以实验结果为依据,对钻头

进行优选,探讨了本区块提高钻速的方法问题[1~3]。

1 岩石特性分析1.1 岩石薄片鉴定

图1、2为本实验对皖宁1井,皖宁2井共6个层

位的岩心进行的偏光显微镜下的岩石薄片鉴定情况。

6块岩心薄片鉴定结果如下。1号岩心(井深683m):滴冷盐反应较剧烈,微

染手-不染手。岩石致密、性脆。泥质50%,呈星点

状、纤维状,部分炭质与之共生,色暗,分布不均,呈层纹状富集,部分粉砂岩分布其中。方解石42%,呈粉晶-泥晶状,分布欠均,局部地方富集成灰岩。白

云石8%,呈粉晶状,分布较均。少见磁铁矿。一条由

方解石充填的裂缝大致垂直层面分布。6内蒙古石油化工 2012年第23期 󰀁2号岩心(井深790m):具水平层理构造,局部

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