深部难钻地层特征分析及提速配套对策

深部难钻地层特征分析及提速配套对策摘要：深部油气藏发育的地层岩性强度大、可钻性差，岩石可钻性级值在8-10 之间，机械钻速极低，钻头磨损严重，严重高深部地层机械钻速，油田相继开展 了液动旋冲、复合冲击

深部难钻地层特征分析及提速配套对策 8-10 摘要：深部油气藏发育的地层岩性强度大、可钻性差，岩石可钻性级值在 之间，机械钻速极低，钻头磨损严重，严重高深部地层机械钻速，油田相继开展 了液动旋冲、复合冲击、涡轮钻具等一系列提速工具的技术研究，并形成了适合 深层天然气地层的钻井提速工艺及配套技术，机械钻速得到了大幅度提高，为加 快油田深层天然气的开发提供了技术支撑。 关键词：深部地层；致密性岩石；液动旋冲；复合冲击；涡轮钻具 1 深层地质特点及钻井难点 1.1 地质特点 深部地层的岩性较为复杂，主要为火山岩、砂砾岩等可钻性较差的致密性岩 ①4.1100② 石。地质特点有：井底温度高，平均地温梯度为t：/m；储层埋藏深， 6000③2.7c3④ 最深可达m；岩性致密，密度可达g/m以上；储层结构复杂，有原 生孔隙、裂缝性储层、溶孔和裂缝组合等。 1.2 钻井难点 15000P （）岩石硬度大，强度大于Ma，钻遇火山岩、砂砾岩地层钻速低， 25000200°C 钻头磨损严重。（）地温梯度高，m井深时井底温度超过,对井下设 3 备和井下流体抗温性要求高。（）地层倾角大，防斜难度高。 22.1 提速工具研究水力振荡器 水力振荡器是在钻井液水力作用下，通过叶片和传动装置将钻井液的动能转 化为轴向高频振动，破坏井壁与钻具间的粘附力，将二者间的静摩擦转变为动摩 擦，缓解托压现象，降低卡钻发生几率，从而达到提升破岩效率，提高机械钻速 的目的。其技术原理是：钻井液驱动动力机构的叶轮高速旋转，再带动阀门片旋 转，在高速旋转过程中，阀门片可以打开和关闭通道，从而产生周期压力脉冲, 压力脉冲然后通过滑动密封总成将脉冲施加压到振动机构的弹簧上，压力在最大 值和最小值之间切换时，可带到弹簧做往复运动，再带到振动心轴产生轴向往复 运动，最终使井下钻具在水力振荡器带动下进行轴向振动。自主研发的水力振荡 A5009637 器井进行了应用，钻进进尺超过m，累计工作h，其中滑动钻进m， 55046523 平均机械钻速超过m/h，钻速提咼%以上；复合钻进m，钻速提咼%，平 1420-40N. 均机械钻速m/h，摩阻减小k 2.2 液动旋冲工具 液动旋冲工具是将钻头的破岩方式进行了改变，将高压水利脉冲和高频机械 冲击相结合，使机械钻速得到大幅度提高。这就需要在常规钻具组合上装一套液 ① 动冲击器。其技术特点是：液动旋冲工具内部含油特殊的水力学转化机构，可 ② 改变钻井液流态，形成高频震荡波，辅助破岩并提高井底岩屑的清洗效果；为纯 ③ 机械构造，抗温性强；操作简单。通过分析岩石力学特性和地层特点，优化钻 PDCPDC 头冠部曲线，采用高强度球齿，优化高性能脱钻复合片，提高钻头的 耐磨性，形成一系列与液动旋冲工具相配套的提速技术，有效解决了深层地层机 械钻速低的难题。 2.2.16PDC 液动旋冲+刀翼钻头 这种提速工具组合在泥岩、砂岩及砂砾岩含量较少的地层中提速效果明显， 进尺和使用寿命不断提升。在试验井上部岩性砂泥岩，下部岩性流纹岩、凝灰 217001300 岩、火山角烁岩，共施工趟钻，进尺超过m，单支工具最高进尺m，