深井超深井钻井技术2

破碎体积(mm3)
15.24 14.7 14.0 13.6 11.9 9.74 8.57 7.19 6.84
破碎体积减小比例 ----- 3.5% 8.1% 10.8% 21.9% 36.1% 43.8% 52.8% 55.1%
u
此外，在不同地区深井的深部井段常遇到坚硬硅质和铁质胶结的
石英砂和石英岩、硅质石灰岩和硅质白云岩，这些地层钻井速度也很
钻头在超深井钻井中占有极重要的地位，钻头的好坏对提高钻井速 度，缩短钻井周期有直接影响。 美国等发达国家的钻头研制和使用水平 较高，钻头平均进尺较多，机械钻速较高，可供优选的钻头系列也较丰 富。如： （1）牙轮钻头技术
Houghes公司生产的ATJ、ATM型密封滑动镶齿喷射式三牙轮钻头，平均进尺超过 1000m，平均钻时为300h。 smith公司生产的加长喷嘴牙轮钻头，其机械钻速比常规牙轮钻头提高28％，最多可 达70％-80％；组合喷嘴牙轮钻头提高钻速2.6％-55.2％，钻井成本下降7.3%-45.1%。
70
8.34
311.1
75999 208% 180～240 5.78～
70
7.71
444.5
155100 424% 180～240 4.05～
70
5.40
453.6～583.6
100%
404.6～539.7 89.2%～92.5%
283.5～378
62.5%～64.8%
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三、深井超深井提速钻井技术
深井超深井钻井完井技术
西南石油大学油气井工程研究所
提纲
一、深井超深井钻井技术发展现状 二、深井超深井井身结构 三、深井超深井提速钻井技术 四、深井超深井井斜控制技术 五、深井超深井压力控制技术 六、深井超深井钻井复杂事故预防技术 七、深井超深井固井技术
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三、深井超深井提速钻井技术
1、影响深井钻井速度的因素
100% 73.5%
Φ311.1 40
20
11.09
7.99
0.67 316.6.
0.42
42%
41.6%
Φ444.5 50
20
16.44
3.56
0.35 178.0
0.11
11%
17.5%
5
三、深井超深井提速钻井技术
(2)深部井段硬塑性泥岩、砂岩、硬石膏等难钻地层的机械钻速非常低(仅为0.3 ～0.5m/h左右) ➢ 由于上覆盖地层岩石的压力和高密度钻井液的作用，使泥岩及泥质胶结 的砂岩等岩性变得致密和坚硬，但塑性比灰岩要高。 ➢ 这类地层，无论是牙轮钻头还是PDC钻头，目前钻进速度均很低，一般 在1m/h以下(有些地层在0.5m/h以下)。 ➢ 下表给出了塔里木油田某井深部井段吉迪克组泥岩在不同围压条件下牙 轮钻头的牙齿压入所需破碎力和破碎体积随围压增加的变化情况。 ➢ 试验结果表明，在埋藏很深和高密度钻井液条件下，牙轮钻头牙齿的压 入力比常压下增加10倍以上，而破碎体积减小2～3倍以上。
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三、深井超深井提速钻井技术
例：Houghes公司生产的MX-30DX钻头用于川西深 井须家河二。 须家河二地层的硬度和研磨性都非常 高，有针对性地选择了高等级抗研磨性齿。钻头特点：
切削齿材料：优化后的碳化物材料，对切削齿颗粒组成的粒度进 行了优化，选用高抗研磨性的材料。 新凿型切削齿设计：对切削齿切削岩石时的应力区域进行有限元 分析，增大应力承担区域，使应力分布更加均匀，减小应力集中 对切削齿的破坏。 休斯专利的单金属密封：活动部件少，耐磨性提高，轴承密封寿 命更长。 金刚石保径：在保径部分增加了金刚石保径齿，增强保径部分的 抗研磨性。
（4）高陡构造地层倾角大，地应力高，井斜难以控制，井塌卡钻事故多。 （5）纵向上存在多套压力系统、且多产层，横向上存在较大差异，现有井身
结构难于兼顾预防井下复杂情况的发生，地下断层、裂缝、溶洞发育井漏频 繁，恶性漏失事故多，处理周期长，经济损失大。(影响工期)
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三、深井超深井提速钻井技术
2、提高钻速的钻头技术
慢，常导致井径缩小，划眼时间长。
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三、深井超深井提速钻井技术
（3）小直径井眼(小于6″)钻速慢 ➢ 在8-1/2″井眼钻井过程中常因复杂情况或发现油气层而被迫下5-1/2″或 7″套管完井。为了加快探明下部井段含油气情况，常用小尺寸钻头钻达 勘探目的层。 ➢ 小尺寸牙轮钻头常因轴承寿命短，下部钻铤尺寸小而加不上钻压，导致 小井眼井段钻速很慢(一般均在1m/h以下)，在很多情况下机械钻速小于 0.5m/h。
（1）大直径井眼钻速慢 ➢ 大直径井眼(17-1/2″和12-1/4″井眼)，钻井深度一般在2000～4400m左 右，大直径井眼的钻井速度明显低于8-1/2″井眼。 ➢ 如塔里木油田东秋5井，17-1/2″井段1500m左右，就用了55只牙轮钻头， 平均单只钻头进尺只有30m左右，平均机械钻速仅0.5m/h。 ➢ 大直径井眼钻速慢的主要原因是机械能量和水力能量不足，明显比81/2″井眼要低得多。 ➢ 下表给出了不同直径钻头钻进一米的破岩体积与所能提供的机械能量 和水力能量对比。可以看出，17-1/2″井眼钻头破岩的机械能量仅为81/2″井眼钻头的62.5%～64.8%，比水功率仅为8-1/2″井眼的11%。
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三、深井超深井提速钻井技术
Hale Waihona Puke Baidu
444.5mm、311.1mm和215.9钻头单位破岩体积及常用钻压和转速对比
钻头 尺寸
破岩体积 比值 钻 压(KN) 单位钻压
(cm3/m)
(KN/cm2)
转速 (rpm)
机械能量 (KN/cm2 rpm)
比值
215.9
36591 100% 140～180 6.48～
不同直径钻头在2500m井深条件下的水力能量对比
钻头 尺寸
排 泵 压 循环压耗 钻头可用 返速 水功率 量 (MPa) (MPa) 压降(MPa) (m/S) (KW) (L/S)
比水功率 (KW/cm) )
比水功 率比值
水功率 利用率
Φ215.9 25
20
5.3
14.7
1.04 367.2
1.00
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三、深井超深井提速钻井技术
塔里木油田某井吉迪克组泥岩在不同围压条件下的破碎力和破碎体积
围压(MPa) 破碎力(Kg)
0 30.5
10 38.9
15 43.0
20 84.2
25
30
35
40
45
137.1 151.0 163.0 247.0 319.0
破碎力增加比例 ----- 27.5% 41.0% 176.1% 349.5% 395.1% 434.4% 809.8% 945.9%