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本期技术概览——钻完井技术新动态

本期技术概览——钻完井技术新动态

本期技术专题,石油圈将带来TerrAdapt自适应钻头、井下数据“高速公路”—有线钻杆技术以及XR-Perf扩展电缆射孔系统三项钻完井技术,针对不同的井下环境,分别给出了相应的解决方案。

来自 | Baker Hughes等
编译 | 二丫

在油气田的开发勘探过程中,钻井是十分重要的手段,起着至关重要的作用。常言道:“钻头不到,石油不冒”,钻井在石油行业中的作用可见一斑。而钻井作为开发勘探中的重要一环,如何制定合适的钻井技术、完井方法,如何提高勘探成功率等问题则是至关重要的。

自适应钻头

钻井过程中,钻头需要钻穿不同地层。当地层岩性发生变化时,钻进速度会随之变化,容易引起钻头的黏滑振动,甚至引起钻头和井下BHA组件的失效,导致由于井底复杂事故造成的钻井成本增加和效率降低。通常,ROP 主要通过控制钻压WOB和旋转速度RPM来实现,即分别通过大钩载荷、钻柱旋转,或者控制井底马达转速来实现,但这些控制手段对于井底钻头都具有一定的滞后性。

早在20世纪80年代,国外的研究人员就发现了钻柱的黏滑现象,并对其进行了较为深入的研究,也有了较为成熟的成果。2007年,Jaggi等通过油田案例研究,首先提出较小的切削深度可以减弱钻头的黏滑振动;2010年,Ledgerwood等提出黏滑是引起钻头破坏的重要原因;2011年,贝克休斯公司的J.R.Jain等针对钻头设计对黏滑的影响进行了研究,证明钻头设计对钻井系统的黏滑影响非常大。

DOC通常被定义为在一次旋转中钻齿咬入地层的轴向距离。控制DOC能消除钻头黏滑振动,形成高质量光滑井眼,避免切削齿过早失效,延长钻头使用寿命。钻头切削深度控制DOCC(DepthofCutControl)技术在引入之初是为了减震,而随着固定齿PDC钻头的发展,面临着用单一钻头完成一口井不同井段钻进(同时满足在一些井段需要消除黏滑而在一些井段则要求高钻速的要求)的挑战,因此,合理的应用DOCC技术优化钻头钻进性能,成为各大公司关注的焦点。

贝克休斯近日推出了业内首款自适应钻头—TerrAdapt?自适应钻头,它通过自身的自动化控制来减小井下故障的发生频率,大大提高钻井的经济效益。搭配业内首个自调整切割深度控制元件,TerrAdapt钻头可以根据其正在钻进的地层具体情况来调整自身的攻击性,从而减少振动、粘滑效应和冲击荷载。从作业者的角度看,这就意味着更快更平稳地钻进以及更长的工具使用寿命,可显著减少非生产时间。

有线钻杆技术

随着MWD、LWD、SWD等随钻测量技术的发展,井下随钻测量参数越来越多,然而泥浆脉冲发生器等方式不能实现实时传输随钻测量数据,并且只能单工通讯,下行指令传输困难,成为进一步提高整个系统控制水平和闭环实现的瓶颈。有线钻杆传输随钻测量数据速率高达20000ibts/s,与地质导向、随钻地震、井下动态诊断等新技术结合,可大大提高复杂地质条件下导向钻井的水平,满足了实时闭环监控要求。

自2006年以来,有线钻杆(WDP)技术在全世界的应用已经超过了175口井。通过搭建一个高速遥测网络,WDP已经成为了一项可靠且极富竞争力的技术,能够让作业公司更加高效地实现钻井作业,并节省时间。自2014年以来,马士基的Intrepid自升式平台一直使用WDP。

在开发挪威北海的一个油田时,作业公司遇到了如下困难:不稳定的页岩和胶结疏松的砂岩造成井眼不稳定,泥浆密度窗口较窄(需要密切关注等效循环密度和井眼清洁),油藏垂向厚度较窄。作业公司采用WDP技术解决上述了难题。

扩展电缆射孔系统

射孔是利用高能炸药爆炸形成射流束射穿油气井的套管、水泥环和部分地和井筒之间的油气流通道的工艺。射孔主要包括三种方式:电缆射孔、油管输送射孔和过油管射孔。其中,电缆射孔是在下入完井生产管柱前,用电缆下入套管射孔枪,利用油气层顶部的套管短节,进行射孔深度定位,用电雷管引爆射孔枪。在井筒液柱压力高于地层压力的条件下射开生产油气层。

XR-Perf*扩展电缆射孔系统,集成了数个业内最新的先进研发成果,包括超高强度电缆和设备、爬行器传输工具以及一些射孔附件,由斯伦贝谢全球专家网络提供支持,目的是打破传统射孔受井斜和复杂井眼轨迹的限制。尤其是针对使用较长、较重射孔工具串的作业,XR-Perf射孔系统采用电缆高效完成射孔,摆脱了常规的钻杆传输射孔。

在巴西的一口深水井中,作业者使用XR-Perf*扩展电缆射孔系统中的Tuffline18000符合电缆实现预期目标,总作业时间比钻杆传输缩短30小时,节省100万美元成本。另外,在北海的一个井斜86°、长度27.4m层段,XR-Perf也实现了成功应用。

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