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“百搭”套管钻头:Direct XCD一钻到底

“百搭”套管钻头:Direct XCD一钻到底

套管钻井工艺是一种全新的钻井工艺,可以大量节省钻井器材,缩短钻井和完井时间,大大减少钻井费用,其经济效益十分显著,是钻井工程的一个重要发展方向。

套管钻井并不是一个新概念,早在50年代就有很多陆上钻井公司用油管钻生产井,钻达油气层后对油管进行固井作业,钻头留在井下。70年代史密斯公司曾在墨西哥湾应用套管钻井技术,但当时的钻进距离都非常短。80年代末,在一些稠油油藏的开发中,人们用割缝生产尾管钻达目的层,然后进行砾石充填。这种技术在尾管下连接了一次性钻头和扩眼器,尾管柱是焊接成一体的,采用了泡沫钻井液以降低钻井和砾石充填过程中对产层的损害。在此期间,有的钻井公司还借助套管鞋和扩眼器完成下套管作业。

Direct XCD套管钻头可通过地面旋转的标准套管钻进,在直井或斜井中可一趟钻至完钻井深。

在钻进的过程中,套管的旋转和间隔较小的环空促使岩屑粘附在井眼壁上,增强井眼强度,形成“造壁作用”:这种“造壁作用”可封堵地层空隙,减少流体流失,改善注水泥作业质量,从而保证井筒完整性。同时,由于大量岩屑都粘附在井壁上,仅有很少的部分上返至地面;大部分岩屑在井下被不断磨碎,上返至地面时的部分,尺寸则变得更小。

大量经验证明,这种“造壁作用”可有效避免页岩坍塌、井眼缩小、井眼桥堵以及卡钻等问题,减少相关非作业时间。

Direct XCD钻头的切削结构可以与13、16或19mm的标准级或优质级PDC齿配合,接头选用耐用性强的油田级钢材,主体由钢合金制成。钻到完钻井并完成固井作业后,Direct XCD钻头独特的合金材质可以配合任意标准的PDC钻头钻穿水泥塞,全程无需更换钻头。优选防磨喷嘴,可引导流体流动和水力作用,最大化机械钻速。Direct XCD的碳化钨涂层可给钻头主体和刮刀提供强有力的保护,有效提高钻头整体抗侵蚀能力。石油圈原创www.oilsns.com

坐标:科罗拉多州石油圈原创www.oilsns.com

位于科罗拉多州Fremont县的一口井,作业者正在钻进一口井眼尺寸9-5/8英寸的油井,钻遇Denver-Julesburg盆地的Niobrara地层,具有显著的Pierre页岩不稳定性。

计划井深5000英尺,而在钻至3800英尺时,BHA发生卡钻而弃用。侧钻至3410英尺时,作业者尝试下入9-5/8英寸的套管,但该套管只能下入至2444英尺,无法达到预定深度。作业者进行起钻和洗井作业,最后下入钻杆继续钻进至3095英尺。然而当固井结束后,作业者发现最终的完钻井深只有2800英尺。

68个钻井日之后,作业者考虑放弃这口井。最终决定尝试采用Direct XCD套管钻头,争取钻至计划的完钻井深。

作业者在此下入套管至井底,将8英寸Direct XCD套管钻头与7英寸套管配合使用,继续钻至完钻井深处。钻至预定位置并完成套管固井后,钻头钻穿水泥塞,最后下入生产套管。

整个随钻下套管作业共花费了约10个钻井日,节约5.5百万美元的作业成本。

该井完井后,作业者开钻20英尺外的另一口井。采用第一口井的钻井设计,作业者在第二口井下入Direct XCD套管钻头到9-5/8英寸的套管上,7天内从1600英尺钻进至4900英尺的完钻井深。相较第一口井的花费,第二口径的作业成本仅有2.4百万美元。石油圈原创www.oilsns.com

坐标:Permian盆地石油圈原创www.oilsns.com

在Permian盆地的一次钻井作业中,作业者采用三级套管的钻井设计,套管下入深度在该油田的高压CO2层之上。这种方法能够有效避免二级套管所遇到的问题:CO2井涌,卡钻,井壁坍塌,固井质量差,以及非作业时间长等。但是下入三级套管的高成本却另作业者望而却步。

考虑到该项目的经济效益,Schlumberger公司推荐作业者采用二级套管设计,配合使用Smith Bits公司的7-7/8的Direct XCD套管钻头进行钻井作业。MLT(Multilobe扭矩环)配合5-1/2英寸的锯齿螺纹套管使用,增加扭矩。除此之外,作业者使用液压扶正器来稳定钻井过程中的套管柱,并固定在中间位置以方便后续固井。

作业者在5口径上使用该方案,摒弃了传统的8-5/8英寸套管,采用5-1/2英寸的生产套管钻至高压CO2层以下的完钻井深。生产套管完成固井作业后,Direct XCD套管钻头配合标准PDC钻头钻穿水泥塞。整个钻井过程中,未出现井涌、卡钻以及井壁坍塌等事故,减少了大量非作业时间。

此次Direct XCD套管钻头的应用为作业者节省了大量成本,水泥胶结测井数据显示,此次固井作业创造了历史最好记录。

坐标:中东某油田石油圈原创www.oilsns.com

为了减少中东某油田的泥浆漏失,作业者选择了套管钻井服务,且更倾向于使用9-5/8英寸的套管进行钻井,封隔问题地层中的水敏页岩层,并封堵循环漏失层。预完成此项工作,则必须保证总垂直深度达到2490英尺。石油圈原创www.oilsns.com

作业者在此项目中采用了12英寸的Direct XCD套管钻头和9-5/8英寸的套管,配合DV(倒泄阀)工具和封隔器,同时采用多级膨胀封隔环,解决了问题储层的泥浆漏失问题。为确保封隔效果,作业者将DV(倒泄阀)工具和封隔器整合到套管组中,且在套管钻井作业中采用了多级膨胀封隔环。

13-3/8英寸的套管将作为表层套管的导管被下入到1,500英尺处。套管钻井作业计划采用来自Smith Bits公司的Direct XCD套管钻头。

整个作业按照计划进行,未发生安全事故和钻头震动或偏心回转以及井底失稳现象。常规钻井作业在1,994英尺处存在漏失问题,套管钻井作业对该问题予以了解决,且在完钻井深处以及注水泥期间均未发生漏失。平均钻速58ft/h,纯钻速度最高达140ft/h,整个作业相较于原计划共节省了7个小时。

套管钻井技术对钻井工艺和钻井装备都提出了富有创造性的改造,将大幅度地降低钻井成本,提高钻井速度。应用套管钻井技术可以减少起下钻时间,降低压力激动,改善水力清洗井眼状况,有利于维持井壁稳定,同时还能节约钻井成本。当前套管钻井技术已成为世界范围内降低钻井成本的有效途径,为我国钻井技术发展提供了良好启示。

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来自/Smith Bits   译者/姜智夫   编辑/Leia

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