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万米深井上部大尺寸井眼钻柱动力学特性研究

天然气工业 2024年第1期44卷 49-57页

作者：祝效华李柯李文哲贺明敏佘朝毅谭宾西南石油大学中国石油西南油气田公司中国石油川庆钻探工程有限公司

油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺... 详细信息

油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺寸钻具使用寿命远低于预期。为此,在对比研究了深地川科1井(以下简称SDCK-1井)和毗邻8000 m超深井上部井段钻柱振动问题基础上,基于全井钻柱系统动力学模型和数值仿真方法,针对性研究了大尺寸井眼中的钻柱动力学特性。研究结果表明:①井眼尺寸越大,钻头和下部钻具的振动越剧烈,SDCK-1井二开大尺寸井眼与邻井中等尺寸井眼相比(井深500 m处),其钻头及下部钻具振动强度均值分别增加了48.0%和41.5%,比SDCK-1井三开中等尺寸3000 m井深的钻头及下部钻具振动强度均值分别高了29.0%和2.9%;②相同井眼尺寸和岩石特性情况下,下部钻具组合比钻柱整体长度对钻头振动的影响更大,优化下部钻具组合能够明显改善钻头振动,保护钻头,同时还可以提高钻头破岩能量利用效率实现钻井提速;③在大尺寸井眼中钻头破岩激励向上传播,横向振动衰减慢于轴向振动衰减,大尺寸钻头扭矩更大且钻压和扭矩波动更加明显,因此从保护下部钻具的角度出发,大尺寸井眼钻具组合对抑制横振更加有效;④大尺寸井眼中下部钻具弯矩和弯矩波动更大,现场频繁出现的钻具裂纹除受控于整体振动强度较大以外,交变弯矩是裂纹发生的重要原因。结论认为,该研究成果揭示了超深井大尺寸井眼中钻柱的动力学特性,指出了应着重控制横振和交变弯矩,该认识可以为超深井上部大尺寸井眼钻井提供技术指导。

关键词：超深井科探井 SDCK-1井大尺寸井眼钻头振动钻柱动力学钻具裂纹

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克拉2气田大尺寸井眼定向钻井技术

西部探矿工程 2024年第7期36卷 51-53页

作者：丁红张宏阜徐广飞张瑞平张汉庆刘福钦董楠西部钻探定向井技术服务公司新疆乌鲁木齐830026

克拉2气田是位于库车山前构造重点开发气藏区域之一,针对区域水平井大尺寸井眼段钻遇泥岩等地层,定向钻井不易造斜、机械钻速低、托压憋卡风险高等技术难点,研究分析大尺寸井眼定向钻井段地质特征及已钻井情况,结合大尺寸井眼定向钻井... 详细信息

克拉2气田是位于库车山前构造重点开发气藏区域之一,针对区域水平井大尺寸井眼段钻遇泥岩等地层,定向钻井不易造斜、机械钻速低、托压憋卡风险高等技术难点,研究分析大尺寸井眼定向钻井段地质特征及已钻井情况,结合大尺寸井眼定向钻井工具、仪器及工艺特点,提出了相应的技术方案,完成两口水平井大尺寸井眼的应用,其中首次在该区域1口水平井φ444.5m大尺寸井眼定向钻井段试验应用,取得了较好的轨迹控制及提速效果,对于类似区域水平井开发大尺寸井眼定向钻井具有很好的借鉴意义。

关键词：克拉2气田大尺寸井眼定向钻井轨迹控制提速技术

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深井超深井大尺寸井眼钻井提速技术应用

西部探矿工程 2024年第2期36卷 69-72页

作者：张茂林张伟王雷杨雅琴陈涛西部钻探工程技术研究院新疆克拉玛依834000 西部钻探克拉玛依钻井公司新疆克拉玛依834009

随着超深层油气资源的勘探开发力度的加大,钻井中上部长井段大尺寸井眼增加,钻机负荷加重,井壁稳定性差,机械钻速低,井身质量保证难,钻井液处理维护等难题,致使钻井周期较长。从准噶尔南缘地层岩性与井眼尺寸在实钻中存在的主要难点出发... 详细信息

随着超深层油气资源的勘探开发力度的加大,钻井中上部长井段大尺寸井眼增加,钻机负荷加重,井壁稳定性差,机械钻速低,井身质量保证难,钻井液处理维护等难题,致使钻井周期较长。从准噶尔南缘地层岩性与井眼尺寸在实钻中存在的主要难点出发,开展了优选钻头及钻井方式,集成垂钻配合螺杆钻具组合、优化强化钻井参数提高破岩能力,优选钻井液体系降低复杂的提速技术研究,逐步形成适合区域工程地质特征的钻井提速技术,实现了优快钻井,为加快勘探开发步伐提供了技术保证。

关键词：南缘超深井大尺寸井眼钻头优选垂钻+大扭矩螺杆钻井参数优化井壁稳定

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深水大尺寸井眼钻进钻井液双循环携岩方法

中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第2期46卷 113-120页

作者：王刚刘刚张悦李祎宸胡轶男谢翠丽王锴中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 非常规油气开发教育部重点实验室(中国石油大学(华东)) 山东青岛266580 中海油能源发展工程技术公司天津300452

深水大尺寸井眼提高泵排量钻进时,易导致钻井液循环压耗增加、泵功率利用率低和井底压力增加等问题,提出一种通过在井筒变径处钻杆上安装分流短节,实现钻井液双循环的方法,基于钻井水力参数优化理论和数值模拟方法,研究分流短节对井筒... 详细信息

深水大尺寸井眼提高泵排量钻进时,易导致钻井液循环压耗增加、泵功率利用率低和井底压力增加等问题,提出一种通过在井筒变径处钻杆上安装分流短节,实现钻井液双循环的方法,基于钻井水力参数优化理论和数值模拟方法,研究分流短节对井筒变径处环空钻井液返速、钻井水力参数和钻杆结构安全性的影响。结果表明安装分流短节后井筒变径段环空钻井液的返速有明显提升;当分流喷嘴直径为14 mm时携岩效果最好;增大泵排量后,与未安装分流短节的常规钻井方法相比,分流短节不仅能有效提升井筒变径段环空钻井液返速,还可以降低钻井泵大排量引起的循环压耗;合理的结构设计可确保钻杆钻进的安全性;所得结论可为深水大尺寸井眼高效、安全钻进提供参考。

关键词：深水钻井大尺寸井眼双循环携岩分流短节水力参数数值模拟

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大尺寸井眼双级注水泥的研究和应用

地下空间与工程学报 2016年第S2期12卷 778-783页

作者：王朋飞王国华熊继有杨代明 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室西南石油大学成都610500 中石化中原石油工程有限公司西南钻井分公司成都610000

随着国内深井超深井的不断增加,在技术套管固井过程中面临着裸眼段长、套管尺寸大、套管下入深、封固段长、水泥浆量大、地层易漏失、水泥浆失重等问题,采用双级注水泥可以解决以上难题。从超大井眼长裸眼段固井面临的难点和双级注水泥... 详细信息

随着国内深井超深井的不断增加,在技术套管固井过程中面临着裸眼段长、套管尺寸大、套管下入深、封固段长、水泥浆量大、地层易漏失、水泥浆失重等问题,采用双级注水泥可以解决以上难题。从超大井眼长裸眼段固井面临的难点和双级注水泥分级箍的结构和工作原理出发,针对川东北马深1井存在气层压稳与漏失窗口小、套管尺寸大下入深等固井难题进行了分级箍位置确定、固井方案设计、反挤固井工艺制定和补救措施制定;并结合现场施工对固井质量进行了分析与评价。川东北马深1井Φ339.7 mm技术套管下深4 295 m,分级箍位置2 700.17~2 701.29 m,固井质量优良率达到了92%,为深井超深井的大尺寸双级固井施工提供了宝贵的经验。

关键词：双级注水泥分级箍大尺寸井眼固井钻井

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大尺寸井眼一体化打捞工具的研制与应用

钻采工艺 2023年第3期46卷 159-164页

作者：刘朕张勇孙小虎闵光平金伟杨中中国石油川庆钻探工程有限公司川西钻探公司中国石油西南油气田分公司川中油气矿中国石油西南油气田分公司川西北气矿抢维修中心

相较于传统打捞作业,大尺寸井眼打捞成功率一直较低,主要原因在于井眼尺寸与落鱼尺寸相比过大,且落鱼钻具倾斜靠边,打捞工具无法有效笼获鱼头并引导鱼头进入打捞工具内部。文章根据打捞工具、鱼头和井眼尺寸三者的关系,通过建立几何与... 详细信息

相较于传统打捞作业,大尺寸井眼打捞成功率一直较低,主要原因在于井眼尺寸与落鱼尺寸相比过大,且落鱼钻具倾斜靠边,打捞工具无法有效笼获鱼头并引导鱼头进入打捞工具内部。文章根据打捞工具、鱼头和井眼尺寸三者的关系,通过建立几何与受力状态模型,分析得到了影响打捞成功率的相关参数和要点,为科学设计打捞工具提供了理论支撑。同时,在制造打捞工具规范化方面,以一体化打捞工具组件集成的方式,实现了规范且快速投入使用的目的,从而提高工具可靠性并节约准备时间。通过现场试验,优化改进后的大井眼一体化打捞工具能显著的提高打捞成功率,对今后同类事故的处理具有推广和指导意义。

关键词：大尺寸井眼一体化打捞工具打捞临界角

大尺寸井眼钻井工艺在渤海油田某探井中的应用和突破

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石油钻采工艺 2014年第4期36卷 18-21页

作者：叶周明刘小刚崔治军侯冠中徐鲲刘峰中海油能源发展工程技术分公司天津300452 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452

经过三压力研究和实钻邻区资料证实渤海油田某区块中深部地层存在高温高压。在该区块某探井实际钻探中,地层压力系数1.3,最高达1.65,井底温度高达178℃,根据地层压力及地质特征进行井身结构优化,ф444.5 mm大尺寸井眼钻进至馆陶组顶部垂... 详细信息

经过三压力研究和实钻邻区资料证实渤海油田某区块中深部地层存在高温高压。在该区块某探井实际钻探中,地层压力系数1.3,最高达1.65,井底温度高达178℃,根据地层压力及地质特征进行井身结构优化,ф444.5 mm大尺寸井眼钻进至馆陶组顶部垂深2 700 m,才能减轻中深部高温高压地层的钻探风险,在渤海地区,ф444.5 mm大尺寸井眼钻进至2 700 m尚属首次,通过钻具组合优化与轨迹控制、海水/膨润土浆钻进、优化水泥浆体系和浆柱结构等技术,使得该井大尺寸井眼钻探过程中,在防斜打快、钻井液工艺及固井技术等方面均取得了突破,为钻开高温高压井段,进行地质评价提供了有力保障。

关键词：大尺寸井眼防斜打快钻井液工艺固井技术

长井段大尺寸井眼钻具疲劳失效分析模型建立与应用

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中国海上油气 2017年第3期29卷 67-72页

作者：马德新刘军波杨鸿波宋林松何世明中海油田服务股份有限公司河北三河065201 西南石油大学四川成都610500

塔河油田开发井均为深井,二开444.5 mm钻头须钻至3 000 m左右,平均钻速8 m/h左右,钻井过程中易出现钻具失效事故,导致该油田万米进尺故障率居高不下。为了有效缩短钻井周期、安全实施快速钻进,分析了长井段大尺寸井眼钻具失效原因,在... 详细信息

塔河油田开发井均为深井,二开444.5 mm钻头须钻至3 000 m左右,平均钻速8 m/h左右,钻井过程中易出现钻具失效事故,导致该油田万米进尺故障率居高不下。为了有效缩短钻井周期、安全实施快速钻进,分析了长井段大尺寸井眼钻具失效原因,在刚杆模型的基础上,建立了长井段大尺寸井眼钻具疲劳失效分析模型。塔河油田TH1井实例分析表明:扶正器的存在是导致钻具疲劳失效的主要因素,钻井参数不合理也易导致钻具的疲劳损坏;实施钻具组合和钻井参数的优化设计能有效降低钻具疲劳失效的风险。本文研究成果可为长井段大尺寸井眼的钻具组合和钻井参数的优化设计提供技术支持。

关键词：长井段大尺寸井眼钻具失效疲劳损坏分析模型塔河油田

莫深1井φ444.5mm大尺寸井眼钻井技术

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天然气工业 2008年第7期28卷 63-65页

作者：潘仁杰中国石油西部钻探公司

莫深1井位于新疆准噶尔盆地中央坳陷莫索湾凸起莫索湾背斜,设计井深7380m,其中φ444.5mm井眼钻达4436m,为当前国内最深的大尺寸井眼。根据莫深1井的实际情况优化水力参数,采用合适的钻头选型技术、个性化的PDC钻头设计及应用技术、有效... 详细信息

莫深1井位于新疆准噶尔盆地中央坳陷莫索湾凸起莫索湾背斜,设计井深7380m,其中φ444.5mm井眼钻达4436m,为当前国内最深的大尺寸井眼。根据莫深1井的实际情况优化水力参数,采用合适的钻头选型技术、个性化的PDC钻头设计及应用技术、有效地防斜打快技术、大尺寸螺杆复合钻井技术以及大排量、高泵压的强化水力参数技术,大幅度地提高了大尺寸井眼钻井速度。在确保井身质量和井下安全的情况下,莫深1井φ444.5mm井段平均机械钻速达到5.49m/h,最大井斜角仅为1.1°。与这一区块邻井相比,在井眼尺寸大一级的情况下,莫深1井φ444.5mm井眼的钻井速度仍高于邻井相同井段。其实践经验对于提高深井、超深井钻井速度具有重要的意义。

关键词：超深井大尺寸井眼钻井速度井斜准噶尔盆地