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SPE IADC 140320 页岩气开发的创新性技术(中文)_图文

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SPE IADC 140320 页岩 开发 创新 技术 中文 图文
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页岩气开发的创新性技术 著 翻译: 胜利 钻井院 审校: 胜利 钻井院 摘要 本文着重技术的发展,为改善天然页岩气了钻井性能。这些长水平段水平井涉及的问题包括:在控制工具面和保持较高机械钻速。这一结果包含很多因素:造斜段的大扭矩,可调弯点的钻具组件,近优的水力设计以及侧向力钻头。 多项技术的组合使用,大幅增加了钻进速度,降低摩阻扭矩,最大化钻头水力冲击,改善钻压传递。 在每个例子中,一 个单独的设计方案介绍。 这些措施包括 ;. · 一种新型 轴向振荡 工具,可以控制钻柱以低频,低振幅轴向振动,以减少阻力,显著改善钻压传递。此工具已成功应用于数百个水平井 。 · 一种装备 特制密封性轴承的动力钻具技术,可以把泥浆全部传输的钻头上。 有以下几个优点:增加钻头的水力循环(提高泥页岩中机械钻速),并没有回应的损害时,当使用依赖压力或需要流量激活的工具。现场使用数据表明 : 比使用传统密封性轴承的动力钻具机械钻速提高 37%,传统动力钻具流体从旁通阀密封件出泄露了。 · 一种定向钻进专用钻头独特的灵活设计技术发展应用 。这些钻头包含新颖的功能,允许在当地进行快速设计修改,大大减少响应时间,促进钻井工程,以比以往更快的速度进行 这些技术已在页岩气开发中非常成功应用。钻井性能的改善所产生的效益大大增强了该技术在应用中持续改进发展。 介 当今工业内有很多技术能够提供钻井工程使用,从而提高可靠性,延长工具寿命,提高油层钻遇率,减少钻井时间和成本。在本文将讨论四个主要的例子,并在下面的部分进行讲述。其重要性不是某些个别的技术,而是这些技术怎样组合使用才能产生最佳效果。本文介绍了如何将这些产品进行优化组合,以解决页岩气钻探 面临的困难。 1) 轴向振荡 工具( 在钻完规定进尺与同样设计中的井段的对比中,钻柱轴向振动工具的作用已被证明是有效地。历来的 具用于有经济效益的领域,尤其在带动力钻具滑动钻进存在问题钻井。通过 具的一部分产生一系列的压力脉冲,进而在钻柱产生轴向振动。压力脉冲作用于震击工具的缸套的开放区域,产生的轴向运动,以减少摩擦,改善钻压传递,并降低(甚至整体)井下扭矩。通过减少摩擦,水利冲击破岩效果也会更佳明显。水力冲击和轴向振动组合使用已被证明非常有效地摩阻扭矩,改善导向马达钻具的钻压传递。这也增加 了其他功能,改进的工具面控制,减少振动和更高的油层穿透率。 2) 可操控导向 钻头技术 ( :钻头扭矩波动管理是成功定向钻井的关键。 中包括锥形的保径几何形状,可以减少滑动钻进的摩擦力, 扭矩 控制部件( 防止钻头过多吃入地层。其他部件安装位置可以进行调整,以尽量减少 扭矩 波动,提高工具面控制,最大限度地提高机械钻速。此外, 被证明是有效降低扭转振动的风险,如粘滑。 3)井下动态数据记录器( 该设备是一个成功的,复杂的研究振动工具,是一种低成本,灵活安置的井下动态记录 仪。它的直径只有 2 1/2",既可以 随钻铤安装在钻具组合任意位置, 也可以钻具组合上接入专用短节。该记录 仪 以非常高的采集频率实时记录井下真实数据,并有足够的存储空间以匹配超过 200小时电池寿命。高质量的数据记录,可以用来测定钻具组合在钻井过程的不同阶段的横向和扭转稳定性。分析这些数据可以确认振动问题。 4)先进螺杆动力钻具技术:除了转子 /定子的配置和 级数的变化 ,最近的弹性定子内衬技术发展对螺杆动力钻具的性能产生重大影响。定子通常是钢管内敷有一层腈类合成橡胶。受到钻井泥浆的温度和性质的侵蚀破坏, 这 些 的 橡胶敷层 都 有 膨胀、硬化、软化 甚至 脱胶 的现象 。腈化合物的变化可以 解决这些现象 ,例如,高度饱和腈化合物(氢化丁腈橡胶),可以利用在油基泥浆和在较高温度下进行。 采用 其他标准丁腈橡胶配方 的敷层的螺杆 , 可以提高 马达总成 部分的压差,现在也得以推广普及。 另一项发展是定子等壁厚技术及具体几何 参数 确定。这些螺杆的 马达总成 由涂有等厚 弹性涂料 的钢制 定子 和 柔性 螺旋 转子组成,可以提供最高功率和扭矩输出。最新的密封轴承技术提供零旁路流量,保证 100%流量到达钻头。该工具最大化的流量到达钻头,最大限度地钻头水利破岩和提高机械钻速。该工具还可确 保安装在螺杆钻具下部工具的正常使用时,没有压力或流量的损失,如旋转导向系统( 靠压力来驱动。 国页岩气钻井现场使用情况 在过去十年中,页岩气已经成为在美国非常重要的天然气来源,新水力压裂技术的应用和水平井钻井技术 使 美国天然气储备的大幅度增加。 1描述了 美国 当前页岩气地理位置 块使用情况 这个页岩层是埋藏非常深,发育很厚,它 贯穿路易斯安那州西北,得克萨斯州东北部和阿肯色州西南部。 3 1/2"表层井眼, 9 5/8"表层套管下深 457m。本段地层由软泥岩组成,抗压强度 间,用固定切削刃钻头 (获得比较高的机械钻速。最常采用钻头设计有六个刀翼和 16 井段钻进 二开井眼采用 9 7/8"钻头打完全部设计进尺,井深大约 3170m,当然这也可能会改变,取决于下部地层顶部深度。大多数钻井承包商形成三个钻头钻穿该地层的模式,然而也有少数 用了两个钻头就成功钻 穿,只有一个案例用一只钻头就完成了任务。 中间地层包括:渡轮湖大规模硬石膏层,詹姆斯石灰石层, 要由页岩,砂岩,粉砂岩和灰岩组成 , 抗压强度在 过抗压强度达到 至更高。 块 岩层抗压强度分析,见 图 2。 在 械钻速比较高, 可以达到大约 60m/h,然而,当钻进 到 ,因为高陡地层的存在, 导致底部钻具组合不稳定,井身轨迹容易打斜。自 段地层中存在泥岩、硬质砂岩和致密灰岩互层, 容易 导致出现跳钻现象。刚性螺杆钻具组合已经证明有了很大的改进,克服了一些高扭矩,并提供更好的钻压传递效率,但仍 需要更高的力量克服地层软硬的变化。这允许钻具以适中的转速旋转钻进,最大限度地减少钻具磨损和降低断钻具风险。低速 /高扭矩马达,结合最新一代的稳定钻头设计 , 提供了良好的可靠性。 其 中最成功的螺杆钻具配置了转子和定子头数比为 7/8, 克服横向振动的 6 刀翼固定切削刃钻头 配备 16合片。这些钻头都配备了由耐磨材料制成的复合片和附加部件,包括扭矩控制元件,以限制吃入地层深度和扭矩。这套系统已经完成最长的钻进进尺,并且达到最高的油层穿透率。图 3显示了在 2010 年 9 7/8"井段 的表现最好前 20 名, x 轴代表每只钻头的进尺, Y 轴代表该钻头达到的机械钻速。数据显示,最成功的组合中是由配备 16合片 6 刀翼的钻头( 低速 /高扭矩螺杆钻具组成的。 使用改进型合成橡胶的先进的螺杆钻具技术的 马达总成 ,通过一些钻井施工展现其 增加的扭矩输出的能力和功率。高性能合成橡胶允许施加更大的钻压,比使用普通橡胶 额定钻压高出 50%,同时提高了相同钻速下的机械钻速和钻具稳定性。 等壁厚技术也表现出优异的成绩,这个 马达总成 由柔性多体结构钢制、等厚合成橡胶层,动力腔组成,跟 马达总成 一样长的动力腔可以提高压力。恒定厚度的合成橡胶涂层减少钻井液泄漏和热堆积。 (图 4) 动力腔技术,进一步增强密封效率,提高的压力转化为扭矩和功率效率,使恒定钻速下获得更高的机械钻速。 钻穿 硬结 ”后,随着地层抗压强度的增加,钻具的跳转现象愈加明显,钻具和钻 头 都 面对高扭矩的 破坏。这也导致轨迹打偏和长时间钻具磨损,进而导致钻具刚性强度薄弱点 发生疲劳破坏。钻柱动力学建模软件,井下动态数据记录器( 岩石强度分析软件,三种新技术的组合能够查明,量化和分析井下振动水平, 进而 优化钻具组合和钻井参数。 图 明通过使用 井下动态数据记录器 以 辨识 顶部的高横向加速度。这会导致钻头严重的磨损、额外的起下钻作业和高昂的钻井成本。对照层分析和钻井参数记录,对井下数据进行有效分析,可以测定 仔 细检查分析了对钻具有非常不利影响的周期性振动模式。最优的分析解决了钻具组合和钻井参数的有效改进,减轻了振动。 可控扭矩钻头的高效性在 硬结 ”时是一个很好的例子。该工程采用了 6 1/4"等壁厚 7:8比螺杆钻具,结合配备 13刀翼 7 7/8"稳定性 组合以 尺 331m。与 械钻速提高 44%,每 米 成本低 23%。此外还表现了优良的钻井性能, 头的超级耐用性和区块 内井队综合效益名列前茅。 对比结果见 图 6。 通过推出一项创新性技术来改善钻具组合性能,进一步降低钻头在 直井段 钻进的粘滑和扭矩,尤其是钻穿 硬结 ”时。 振幅轴向振动可以减少阻力,并大幅提高钻压传递效率。 力部件即摆动阀 、 轴承部件和激发部件(图 7)。 在德索托教区一口 9 7/8"的直井段应用, 8"钻具自 井深 2470m 下入,至 2801m 起出,共钻进 331m,工作时间 52 小时,平均机械钻 h。根据报道,该 井 相对于邻井 降低了 扭矩和粘滑,日进尺几乎翻了一番。该钻具提高钻速 28%,进尺提高 43%,而且起出的钻头状态良好。 图 8 半径 8比。 井段和水平段钻进 采用一只钻头钻进斜井段和水平段是一种技术挑战,但是可以减少钻头使用数量、降低钻井成本。 但是 对工具面控制 、 即 钻头 可操控 性 和 寿命 提出苛刻的要求。直到最近 钻进水平 ,完成两个井段 仍然需要 两只钻头。斜井段自 般采用 6 3/4" 和 6 1/2" 3/4" 的螺杆的钻具组合,螺杆头数比 5:6, 弯外壳 间,斜井段造斜率 100m 之间。水平段在 岩中延伸,水平段长1220 在过去几年里, 头技术一般都是 7 个或者 8个刀翼,配备小 直径 ( 11 毫米)复合片,但现在更挑战性的设计已经发展到 5个刀翼,配备 13和 16毫米复合片。此外,钻头具有以下特点: (外型 见图 9) · 大 深排岩屑槽 ,达到最优化水里循环; · 薄刀翼利于提高机械钻速; · 扩大 流道区,以提高清洗效率; · 扭矩控制组件( 以降低扭矩,增加 寿命 。这些组件对实钻采用钻压提供一个反扭矩,进而减少扭矩变化幅度; · 可控扭矩钻头的保径设计,具有独特特色,融合扩孔技术和锥形保径几何 形态; · 螺旋保径设计降低了钻头与井壁的圆周性接触。 在满足设计造斜率的前提下,斜井段钻进 采用 头 为取得 最优机械钻速,要求 需要 有较高扭矩和动力输出,改进型螺杆已经能够 满足 这些要求。采用特制密封件的螺杆钻具可以达到更高的造斜率,以满足短半径水平井的 施工 需要。这项技术的另一个用途是通过可调弯角装置以达 到斜井段按设计钻进,降低钻井 难度 。它还结合了等壁厚技术 以获得 更高的扭矩和输出功率。 创新性等壁厚 短距可调弯度螺杆 螺杆技术的出现,已经 使 单只钻头钻达水平段成为 现实 。在红河教区的一次钻井 施工 中, 4 3/4" 的螺杆动力钻具,螺杆头数比 4:5, 弯外壳 与一只可控扭矩钻头(配备 16合片、 5 刀翼)组合使用。自井深 3277钻进 894m,打完整个斜井段,井斜自 92°,其中滑动钻进 241m,复合钻进653m,平均机械钻速达 4m/h。该趟钻具穿过了 129邻井提速 3%。起出的钻头状态良好。图 10 与普通 可调弯度螺杆 钻具效果比较。 在定向段和长水平段钻进中, 使用 展现 了优良的技术优势,减小了阻力和摩擦力,从而改善了钻压传递效率。当静摩擦减少时,也有助于保持工具面控制。 图 11 展示了在水平段使用 具效果对比。头数比 7:8, , 弯外壳 动力钻具与 6 3/4"配备 16合片的 5 刀翼 头组合。以 h 的机械钻速钻进了458而,由于摩阻大,机械钻速降低到 钻具 组合托压严重。改用 用同一只钻头和螺 杆下钻,采用同样的技术措施恢复钻进。摩阻显著降低,h 的机械钻速钻进了 640m,比上趟钻进尺多 28%,机械钻速高 40%。 并且 这趟钻打完设计井深。 对 结在图 12),包括 185口 常规井、 652口小井眼 井 , 就 定向段进行性能分析。这项研究的第一项,共 110口井,使用 果 。第二项使用这些数据,帮助说明使用 具作为一个 “有计划的预防工具 ”。定向段使用S $65,000。同时还能看出,使用 钻速明显提高,水平段平均提高 35%,定向段平均提高 30%。这项分析采用的数据来自几个单独的区域以及分成三个类似的钻井模式,按统一的规范计算使用 表 1 显示了 井段、定向段和水平段,该采用该技术的优异表现。 表 1 在 型技术组合使用情况 块 采用新技术技术 钻头 动力钻具 轴向振荡工具 动态数据记录仪 井 段 直井段 改进型 效、新型内衬橡 胶、等壁厚 优秀 优秀 斜井段 定向 专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 水平段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 在 南得克萨斯的页岩层 是 从美墨边境以北,拉雷多北部,,延伸几百公里到休斯敦以北 的一条狭窄的地带 。 层平均厚度约 145m。井 身 结构是 14 1/4"钻头钻进表层 , 然后 12 1/4"井眼钻进至 1067m,这一井段主要采用 备 16刀 翼),旋转钻进机械钻速达 40h。这一井段主要由低抗压强度页岩组成。 中间的直井段为 9 7/8"或者 8"井眼,钻进至大约 2133m,采用旋转钻进和复合钻进,机械钻速在 段地层主要由页岩和软砂岩组成,抗压强度低于 138操控导向钻头 非常适合水平段 钻进。这些钻头通常是配备 16刀翼钻头,还附带有扭矩控制组件和保径锥形。 斜井段和水平段需要钻穿 套地层才能打到目的层 用的钻头尺寸为 8 1/4"、 8 1/2"、 6 1/4"、 6 1/8"。这些钻头都是 5刀翼或者 6刀翼, 13合片,增强了稳定性。目的是提高钻井机械钻速,在慢钻时 、 跳钻 等 情况下提高钻头使用寿命。斜井段采用头数比 7:8,调弯外壳度数调至 斜井段设计造斜率 100m,机械钻速预计 h。钻进至水平段后,在 平段长约 1220m。 当水平段钻进时( 底部钻进), 随着 摩阻扭矩 逐渐增大 ,机械钻速 将会 明显降低。 具可以通过提高滑动钻进机械钻速来展现优异性能。在德克萨斯州拉萨尔县 的一次现场试验 中,当遇到超出预测的慢钻时 的地层时 , 6 1/2" 1/4"螺杆钻具 上部,下井恢复钻进。在井深 609进斜井段,在 这两趟钻中,平均滑动钻进机械钻速 h,是邻井未使用 倍;复合钻进达 h ,比邻井提高 20%。 图 13 水平段 在 井深 396249℃ ,一直以来,努 力提高螺杆在高温环境下工作时间。利用 等壁厚螺杆有高扭矩和稳定的转速输出的优点,有效防止了螺杆失速现象的发生 ,延长单趟钻进时间 。 图 14等壁厚螺杆在高温环境下的技术参数。 表 2 在 型技术组合使用情况 块 采用新技术技术 钻头 动力钻具 轴向振荡工具 动态数据记录仪 井 段 直井段 改进型 效、新型内衬橡 胶、等壁厚 良好 斜井段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 水平段 定向专用:扭矩 控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 质环境 主要特点 是 :地层 倾角 大 ,断层活动频繁,区域地应力大。在 钻穿上部 井段的页岩和碳酸盐岩 储层 时,必须面对一些 挑战。这种地层序列交替出现,互层严重。页岩地层遭水侵,可引起直井段井斜过大 。 岩 气 钻井有一个传统模式:一开 12 1/4"钻头; 9 5/8"表层套管,下深240时钻穿 部井段主要是软泥岩(抗压强度 岩和石灰岩组成 ( 抗压强度 。采用 8 1/4"钻头 进行二开钻进,井深大约 2438m,在该井段会钻遇俩套石灰岩层: 斜点一般选择在 2134好位于 多选用低速 /高扭矩螺杆钻进该井段,这种螺杆足以克服 该 地层的硬度和振动。 直井段钻进面对许多挑战,比如摩阻扭矩大、井眼不畅和泥浆漏失。通过对井下情况的早期监测,主要监测振动、井 眼清洁不畅,及早处理出现的情况,这样有效 提高 了钻井施工水平。 这些井的斜井段设计造斜率 在 100一般是 6 1/8"井眼, 斜井段和水平段 使用 3一般情况下 从造斜点到井斜 90°, 一个牙轮钻头 即可 打完进尺。水平段钻进时,弯外壳动力钻具和 可操控导向钻头 配合使用, 新型钻头的优异表现,取决于高扭矩大功率螺杆钻具的性能 。大部分时间,使用的 可操控导向钻头 是配备 13刀翼钻头。 油层中 水平段 长 457 在 到井下复杂情况时, 等壁厚螺杆能有效的工作。不仅使用在导向钻具钻进中,在直井钻进中,机械钻速要比使用普通螺杆的高出不少。水平段钻进使用带有震击器的钻具相比,降低 了 摩阻和最 少 的滑动钻进 进尺 。通过两种工具钻井数据比较,可以看出 供 比较的可靠性、日进尺提高七倍、最少起钻数量和降低每 米 钻井成本。(图 15 井数据对比表)图 16 展示了德克萨斯州约翰逊县一个对比:采用 邻井日进尺量提高 机械钻速提高 30%。 表 3 在 型技术组 合使用情况 块 采用新技术技术 钻头 动力钻具 轴向振荡工具 动态数据记录仪 井 段 直井段 改进型 效、新型内衬橡 胶、等壁厚 良好 优秀 斜井段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 优秀 水平段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 。页岩厚度从 块内 采用 12 1/4"钻头打表层,井深 609m。二开井段自直井段到井斜 90°采用导向钻具钻进,水平段长 609计井深大约 2743m。一直采用 8 1/4"配备 16刀翼 进 , 平均机械钻速 h。 在 壁厚 短距可调弯度螺杆 在高造斜率井施工中 , 取得高机械钻速 优异 表现。在克雷县,一根 6 1/4" 等壁厚 短距可调弯度螺杆 自井深 进尺达 均机械钻 速 h。该钻具以 100平段钻进机械钻速达 h。等壁厚 短距可调弯度螺杆 一趟钻打完定向段和水平段比直井段提高效率 52%,比邻井机械钻速提高 13%。 图 17。 图 18显示了另一个现场使用对比数据。头数比 7:8、 1/4"短距可调弯度螺杆 ,弯外壳角度为 配备 16刀翼钻头的钻具组合。自井深 10742810进尺 1736m,井斜自 1°到 90°,完成设计造斜率 100钻具继续钻 进打完了水平段。滑动和复合钻进平均机械钻速达 h,平均 m/h。该钻具一次钻完定向段和水平段,日进尺提高 85%,比邻井机械钻速提高 表 4 在 型技术组合使用情况 块 采用新技术技术 钻头 动力钻具 轴向振荡工具 动态数据记录仪 井 段 直井段 改进型 效、新型内衬橡 胶、等壁厚 良好 斜井段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 水平段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 该 泥页岩地层被认为是北美 天然气储量最丰富的 区域, 长 大约 965北到南贯穿宾夕法尼亚的北阿巴拉契亚,西佛吉尼亚州,纽约和俄亥俄州。泥页岩厚度大约 274m, 控制天然气储量估计 5000亿 立方 米 。 块,典型钻井用 17 1/2"的钻头打表层,井深 366m,机械钻速 6h。中间段钻穿 地层 ,抗压强度在 计在 1676顶部),岩性变得更加交错复杂,由粉砂岩和灰岩组成,下来进入 个页岩床,地层向西倾斜 60 砾石组成,抗压强度在 276互地层差别较大容易产生剧烈的钻具振动现象。该段钻进采用 可操控导向钻头 ( 配备 13刀翼 ) , 具有 耐磨损切削结构。然而, 根据地层变化 适当地调整 钻进参数 ,显著影响 机械钻速 。 井深 1829层顶部,这里的 地层 结构更加交错复杂,石灰石层和非常硬的白云石交错发育,抗压强度在 276计在 2012入盐碱层,并在 井深 2195杂着石灰石 现象 。用 47 )可以钻透这个地层,机械钻速随着岩层的变化相应变化。 造斜点通常选 2500层由砂岩和页岩组成。采用头数比 7:8、 大扭矩 螺杆钻进这个井段机械钻速比较低 , 轨迹着陆在 致密泥岩,也是大部分水平井的目的层。在 采用 配备 13刀翼 其他页岩气开发区块采用的 可操控导向 钻头 效果 相同 。 配备 16刀翼 用扭矩控制组件、等壁厚螺杆钻具(头数比 7:8、外壳 组成可控制和强侧向力的钻具,做一次挑战性的定向 段、 水平 段 施工。该钻具自直井段造斜至 20°,然后稳斜钻进 213m,然后以 100趟钻具以 2390共进尺 1498m,平均机械钻速 h,一趟钻 打完斜井段和水平段,比设计完钻周期提前两天。 图 19 术组合的应用 在这些大位移井的 目的 是 钻成尽可能长的水平段。因为很多工程因素的限制, 这个目标很难达到, 主要因素 包括:油层钻遇率低,多次起下钻,较差的井眼质量。 旋转导向系统、大 扭矩 螺杆动力钻具和获得专利的可控制扭矩的侧向力钻头一起组成的钻具组合,能高效的从直井段定向至水平段,并达到较高机械钻速。在宾夕法尼亚州的莱康明县钻井施工中,采用由 旋转导向系统 、 等壁厚螺杆钻具和 6 1/8"可操控导向钻头 ( 5刀翼, 13组成的钻具组合,成功从 0°定向 钻进 至 88°,进尺 470m,机械钻速 h。 在其他井采用 相同的 钻具一趟钻打完了水平段,进尺 1470m。该钻具总进尺 1940m,平均机械钻速 h。详细数据见 图 20。 表 5 在 型技术组合使用情况 块 采用新技术技术 钻头 动力钻具 轴向振荡工具 动态数据记录仪 井 段 直井段 改进型 效、新型内衬橡 胶、等壁厚 良好 斜井段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴 承、等壁厚 优秀 良好 水平段 定向专用:扭矩控制部件、保径设计、高稳定性 高造斜率、高效密封轴承、等壁厚 优秀 良好 论 1 、在美国的 的页岩 气 钻井作业 中, 存在着各种各样的巨大挑战。这些挑战包括:高硬度夹层和高研磨性地层、钻具剧烈振动、高温、高陡地层、斜井段 和水平段 高摩阻扭矩。新型技术的组合使用 可以 解决 这 些钻井困难。 2 、等壁厚螺杆钻具 技术提供了更高的扭矩输出和功率,在直井段钻进高硬度夹层时显示出了强大的性能。还可以降低水平段钻进振动,延长钻进时间,提高机械钻速(提高 40%),减少钻柱和 钻头磨损,提供更好的井眼质量,每 米 降低成本约 23%。 3 、 一种装备特制密封性轴承的动力钻具技术,可以做到零旁路流量,泥浆全部传输到钻头可以增加钻头的水力循环,提高泥页岩中机械钻速。 4、 轴向振荡工具 已经证明能有效降低摩阻扭矩,无论是直井段钻进,还是斜井段水平段钻进。钻井水平的提高使日进尺增加 30%,机械钻速平均提高 35%。该工具的使用减少了钻头使用数量和 钻井 成本大约节省 15%。 5 、 可操控导向钻头 独有特点是:扭矩控制组件、保径工程设计。钻头在钻定向井和水平井使用时,表现出极好的工具面控制和优化的扭矩变化 幅度能力。当 等壁厚短距可调弯度螺杆组合使用时不仅能达到设计造斜率,还可以平均提高机械钻速 15%。 6 、随着结构受力分析、钻柱动力学和钻井参数 分析 等新技术的使用,对每个 试用成功的油井, 进行 连续 的评估 分析 ,获得了更准确的钻井工具使用效果和钻井经验。这些帮助克服一些主要技术难题,找到快速钻进和降低钻井成本的方法。 参考文献 010. 010. .:“se 2779 at 000 1.,.,.:“C 7 at 007 0.:“02287 at 3.12765 at 008 .HA . 00589 at 006 5to 36956 at 41–,2010. 28911 at 010 a,.:“008 .,.:“ 4742 at 986 0附图: 图 1 当前美国页岩气分布图 图 2 块岩层抗压强度分析 图 3 2010年 块 9 7/8"井段 的钻进表现最好前 20名。 ( 井深度-出井深度; 深; 械钻速 ) 图 4 等壁厚螺杆比普通螺杆更有效密封 图 5 在钻遇 硬结 ”, 井下动态数据记录 仪 录取 数据及对应机械钻速变化 图 6钻 穿 硬结 ”,等壁厚螺杆与其他工具数据比较 图 7 轴向振荡工具脉冲发生器细节 图 8 八寸轴向震荡工具在 图 9 斜井段和水平段用 头情况 图
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