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钢体pdc钻头 桓业机械进入鄂尔多斯盆地进行气井钻井施工(组图)发布日期:2022-11-24 浏览次数:

姜文春、杜海滨(黄河钻探五公司,山东东营) 大牛地气田是中国石化近年来重点开发的气田之一。2003年桓业机械开始进入鄂尔多斯盆地进行气井钻探施工。遇到的主要问题 问题是地层年代久远,岩性可钻性差,磨蚀性强,岩性变化大。很难选择 钻头 类型。一般用牙轮钻头,机械钻孔速度慢,钻孔周期长。钻头在工作区实验成功后,在工作区取得了很好的应用效果。为了更好的适应工作区的发展需要,根据大牛地气田鄂北工区地层特征,结合近几年的实际钻井资料和测井资料,提出了选用钢体PDC的施工方案,并通过现场应用取得了良好的效果。大牛地气田湖北工区钢体PDC锐角切齿山西斜坡东北部,南部为长庆141井区(榆林气田)。其天然气储量可达数亿立方米,气层埋深一般在3000米左右。含气层均在古生界。地层压力系数低,一般在0.90~1.0之间,气层渗透率低,岩性可钻性差。气层的开采需要进行压裂作业,各区块产气量差异较大。2003年,桓业机械开始在鄂尔多斯盆地打气井。主要遇到地层古老、可钻性差、磨蚀性强、岩性变化大等问题。钻头选型困难,一般情况下,钻进速度低、钻进周期长的场合,一般选用牙轮钻头、机械。

继2005年PDC钻头工区试验成功后,胜利钻研所生产的钻头在工区取得了良好的应用效果。平均机械钻孔速度达到7.03m/h。振幅提升。近年来,随着工区规模化发展,工作量不断加大。目前的机械钻井速度已经不能满足气田开发的需要。进一步优化PDC钻头成为提高气田开发速度的关键。重要的工作。根据大牛地气田鄂北工区地层特征钢体pdc钻头,结合近年实际钻井资料和测井资料,笔者提出选用钢体PDC的施工方案,并通过现场应用取得了良好的效果。区内地层有:白垩系志丹组、侏罗系安定组、直螺组、延安组、二叠系延长组、二马营组、河上组、刘家沟组、三叠系石千峰组、上石盒子组、下石盒子组、山西组、石炭系太原组。主要目的层系为三叠系石盒子组、山西组和石炭系太原组。上述地层稳定至延长组,岩性以泥岩为主,夹砂岩,可钻性差,硬度高,特别是延长组底部为砂砾岩。河上沟至太原组上部地层以砂岩为主,夹泥岩,煤层成岩作用强,属中硬、硬地层。太原组底部至马家沟组为白云岩和碳酸盐岩,可钻性极差,硬度高。通过近几年的钻井作业发现,鄂北地区地层变化大,地质条件复杂,钻井作业难度大。机械的钻孔速度普遍较低。主要表现为:志丹组、志洛组、延安组等地层岩性以粉砂、细砂岩、泥质砂岩为主。砂泥岩互层厚度不均,胶结松散,易缩径,下钻难度大,容易出现井斜。

延安组和上石盒子组底部发育多套含卵石中粗砂岩地层。地层松散,胶结差,软硬交替,平均抗压强度差异大。困难。延长组—河上沟组硬夹层多,易出现频繁的差钻,造成钻头早期伤害。刘家沟组—山西组相对坚硬,含有大量砂岩、中粗砂岩、含卵石砂岩,磨蚀性较强,易对钻头检具和齿造成损伤,具有较大的可塑性值(高达 70% 至 80%)很容易造成钻头泥浆颠簸。山西组底部地层磨蚀性强,砾石层多。有的井夹层坚硬砂岩,偶有菱铁矿,造成严重钻头磨损、掉牙、断牙、钻具失效。第四系浅灰黄色含砾中细粒松砂层 白垩系志丹群红砂泥岩 安定组紫红色泥岩及浅灰色砂岩 侏罗系灰绿色紫红色泥岩及浅灰色细砂岩 延安组灰色泥岩、灰白色细砂岩延长组灰绿色、棕紫色泥岩、粉砂岩、灰色砂砾岩及上沟组棕红色、紫红色泥岩夹砂砾岩为主河子组深紫色泥岩和浅灰色,灰色细砂岩山西组黑色泥岩浅灰色细砂岩太原组灰褐色灰岩碳质本溪组黑色泥岩、煤层发育奥陶系马家沟组白云岩为主的碳酸盐岩地层。2003年以前,湖北气田一直采用传统的锥形钻头钻井,机械钻速低,单进尺少,起下次数多,严重影响了钻速,导致超钻井周期长。湖北气田9口井采用41215.9mm锥体钻头,平均进尺306.4m,平均纯钻时间64.64h,平均机械钻速4.74m /H。煤层发育奥陶系马家沟组白云岩为主的碳酸盐岩地层。2003年以前,湖北气田一直采用传统的锥形钻头钻井,机械钻速低,单进尺少,起下次数多,严重影响了钻速,导致超钻井周期长。湖北气田9口井采用41215.9mm锥体钻头,平均进尺306.4m,平均纯钻时间64.64h,平均机械钻速4.74m /H。煤层发育奥陶系马家沟组白云岩为主的碳酸盐岩地层。2003年以前,湖北气田一直采用传统的锥形钻头钻井,机械钻速低,单进尺少,起下次数多,严重影响了钻速,导致超钻井周期长。湖北气田9口井采用41215.9mm锥体钻头,平均进尺306.4m,平均纯钻时间64.64h,平均机械钻速4.74m /H。导致钻井周期过长。湖北气田9口井采用41215.9mm锥体钻头,平均进尺306.4m,平均纯钻时间64.64h,平均机械钻速4.74m /H。导致钻井周期过长。湖北气田9口井采用41215.9mm锥体钻头,平均进尺306.4m,平均纯钻时间64.64h,平均机械钻速4.74m /H。

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从2005年开始,工区开始大规模推广PDC钻头,工区钻孔速度明显提高。平均机械钻孔速度已达7.03m/h,但基体使用PDC钻头,钻头严重磨损易导致细孔,机械部分井段、区块钻速仍不理想,钻头泥球时有发生。通过对湖北区块已钻钻头井的使用分析,总结了钻头井的磨损特征:(1)复合板在鼻肩处坍塌,尤其是内排牙齿和外排牙齿,损坏的特点是复合片材金刚石层的塌陷和塌陷;(2) 钻头 下层胎体磨损严重;(3) 钻头无侵蚀破坏;(4) 存在钻头包泥现象。(1)地质因素:三叠系上部延长组、二马营组岩性区域化大,夹层多,软硬交替频繁,可钻性差,导致钻井跳钻严重,造成钻头早期损坏;(2) 高机械机械钻速被过分强调,钻头被设计成刀具暴露量大,导致在软硬交替地层钻进时钻入深度不同,引起钻头振动,造成钻头 切割齿的早期损坏;(3) 钻头的设计没有充分考虑钻头的稳定性。暴露在交替的硬地层和软地层中。(4)工区地层对钻压敏感系数大,钻进一般采用高钻压、低速施工方案。由于地层磨蚀性强,钻头的刀片在切齿折断或磨损后会损坏。严重磨损。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。(4)工区地层对钻压敏感系数大,钻进一般采用高钻压、低速施工方案。由于地层磨蚀性强,钻头的刀片在切齿折断或磨损后会损坏。严重磨损。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。(4)工区地层对钻压敏感系数大,钻进一般采用高钻压、低速施工方案。由于地层磨蚀性强,钻头的刀片在切齿折断或磨损后会损坏。严重磨损。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。钻井一般采用高钻压、低转速的施工方案。由于地层磨蚀性强,钻头的刀片在切齿折断或磨损后会损坏。严重磨损。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。钻井一般采用高钻压、低转速的施工方案。由于地层磨蚀性强,钻头的刀片在切齿折断或磨损后会损坏。严重磨损。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。(5) 由于胎体钻头的刀片较短,在松软的地面上很容易包泥。针对湖北气田地层特点和技术要求,胜利石油管理局钻井技术研究院研发了多种创新结构,提高了钢体技术水平和性能指标PDC钻头。

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下面简单介绍以下创新结构:采用锐角PDC切削齿作为钢体PDC钻头(如图1所示)的切削元件,提高机械钻孔速度。原理:PDC刀具外露部分金刚石层平面与母线夹角小于90°。与常规PDC钻头使用整体圆柱PDC刀具相比,PDC刀具的几何结构保证了钻削过程中磨损面缓慢增加,降低了承压面积的增加率,提高了钻头 进入编队,这样它可以在更高的压力下使用更长的时间 削减编队,导致更快的 机械 ROP。根据工作区地层特征和胎体PDC钻头的磨损规律,钢质PDC机翼减小了钻头与井底的接触面积,使得钻头具有较好的钻压吃性。钢刀片柔韧性好,抗冲击能力强,可防止刀具遇到碎石层时的冲击损坏。破坏。钢钻头独特的深水渠水利设计,能很好的防止钻头泥浆包袋,对延长钻头使用寿命,提高机械机械钻速有很好的效果。第一级切削结构由大尺寸PDC刀具组成;第二级切削结构由小尺寸PDC刀具组成。大尺寸PDC刀具的曝光高度大于小尺寸PDC刀具,一级切削结构的大尺寸PDC刀具的底孔覆盖系数大于1(但更小) . 在使用初期,大尺寸PDC刀具主要参与切削地层,因此可以获得较快的机械钻进速度。

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而当钻头使用到后期钢体pdc钻头,当第一级切削结构的大尺寸PDC刀具出现较大磨损时,第二级切削结构的小型PDC刀具开始参与切削形成,从而确保钻头具有较长的使用寿命和较高的机械 ROP。5、钢体PDC钻头在湖北工区的应用我们在D66区块试验应用的钢体PDC钻头为胜利钻研设计生产的/M322-215.9(图2)。钻头牙冠关键部位焊接有高强度复合陶瓷加强层,增强了钻头的抗冲蚀能力。切割元件采用16mm和13.4mm优质PDC复合芯片,刀翼切割结构。中密齿,深槽水工结构,适用于钻软至中硬地层,可用于转盘和井下马达钻井。使用区块 D66 中的三口井实现了更高的 机械 ROP。D66地块位于陕蒙交界处,陕西省榆林市榆阳区小壕图乡沙子汗村三队辖区内,构造位置为鄂尔多斯盆地伊山斜坡东北部. 该区块设计井深为2850米至2890米。钻穿台二段后,再钻50m,完成钻探。完井层位为石炭系马家沟组,主要目标层位为下石盒子组和太原组。采用套管射孔完井方式。从上层第二个开口到延长组底部,一般用锥形钻头钻进,一个钻头钻到1000米左右,用H517钻进通过延长组。下层钻井采用PDC钻头代替PDC钻头,多采用胜利钻探设计院设计的156M钻头(如图3所示)。

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机械 的平均钻孔速度为 7.59 米/小时。D66-下入Φ215.9mm钢体PDC钻头2米处,成型钻约0.5米(耗时0.5小时),约10米后试钻,控制转速70~80r/min,钻压控制在30-40KN进行钻进。随着井眼的加深和地层岩性的硬化,钻压逐渐增大,直至达到120kN,才拔出钻头。钻头遇到了从三叠系二马营组到二叠系上石河子的地层。钻井段1474-2457,进尺983米,纯钻时间92.5小时,平均机械钻速11.74m/h。D66-28m钻入Φ215.9mm异型钢体PDC钻头,异形钻约0.5m(取0. 5小时),以70-80转/分的转速,40-60KN的钻头压力钻入参数。随着井深的增加,钻压逐渐增大,2853米钻完井出钻时钻压增加到140KN。钻头钻遇二叠系石千峰组至奥陶系马家沟组。钻井间隔2291-2853米,进尺562米,纯钻井时间43.5小时。平均 机械 钻孔速度为 13.88 m/h。其中,太原组2803米至2852米,马家沟组钻井过程中,钻遇了可钻性极差的灰岩和致密白云岩。纯钻孔时间为 5.74 小时,平均 机械 穿透速度为 8。71 D66- 33井钻至1438米时,Φ215。9mm 钢体 PDC 钻头, 钻具 钻入组合:Φ215。9mm++Φ177.8mm根+Φ165mm根+Φ214mm扶正器+Φ165mm根+Φ127mm钻杆

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钻进参数70~80 r/min、WOB 60~80KN钻进时,随着井深的加深,WOB逐渐增大。钻至1705米时,实测偏差达到2.68。1.27 加上 1.41,拉出 钻头 发现 钻头 只是轻微磨损。钻深2340至2812米,纯钻时间31.5小时,平均机械 ROP高达14.98 机械 ROP (m/h)钻头 型号 D66-2 1474~2457 983 92.5 11.74 钢体 PDC D66-19 1901~2408 567 57.17 8.62 胎体 PDC D66-28 2291~2853 562 43.5 13.88 钢体 PDC D66-28 2803- 体 2805~28353 D6 4 2812 472 31.5 14.88 钢体PDC D66-33 2812~2852 40 7.00 5.71 PDC 可以看出钢体PDC的穿透率机械 远高于同区块同地层矩阵PDC钻头,单钻进尺不逊于胎体钻头。通过D66-28井与D66-33井对比可知,太原组和马家钻头平均机械钻速比基质PDC钻头高3 m/h > ,增长52.53%。

从表 2 中,我们可以计算出 D66 块钢体 PDC 的平均 机械 渗透率为 12.04,而基体 PDC 的平均机械 渗透率 钻头7.59 D66地块近年增加4.45m/h,增加58.62%。与基体PDC钻头相比,钢体PDC与基体PDC钻头相比具有明显的机械穿透率优势。同时,由于钢体PDC钻头刃长和材质较软,更容易造成井斜,因此选择合理的钻具组合和钻井参数对保证井筒质量尤为重要在使用钢体 PDC 钻头 期间。六、结论与建议钢体的应用PDC钻头 提高了延长组以下地层机械的钻速,缩短了建井周期,创造了较高的经济效益。值得在工作领域大力推广。2、钢体PDC钻头上层软弱地层易出现井斜,优化钻具组合和钻井参数是保证井筒质量的必要措施。3、鄂北工区地层纵向可钻性差,定向井机械钻速低,钻井周期长。钢体PDC钻头为定向井钻头的优化提供了更多选择。霍飞。鄂尔多斯盆地气井PDC钻头优化技术。科技咨询导报,2007。24 闫永辉。PDC钻头在鄂北工区的应用探讨。西部勘探工程, 2006.5 张锡民,男,汉族,1982年出生,2005年2010年毕业于长江大学石油工程专业,目前从事钻井技术研究、新技术推广和技术管理工作。

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