氣體鉆井鉆具失效預(yù)防技術(shù)研究與應(yīng)用

1、收稿日期 :2009-12-10; 修回日期 :2010-02-20基金項目 :中國石化集團(tuán)公司十條龍項目 “ 提高普光氣田開發(fā)井鉆井速度技術(shù)研究 ” 部分成果 , 編號 :P06065。作者簡介 :張克勤 (1959- , 高級工程師 , 副院長 , 1983年畢業(yè)于西南石油大學(xué)鉆井工程專業(yè) , 主要從事鉆井工程應(yīng)用研究和技術(shù)管理 工作。 地址 :(457001 河南省濮陽市中原路 59號 , 電話 E -mail:zhangkeqins ohu . com鉆井工藝氣體鉆井鉆具失效預(yù)防技術(shù)研究與應(yīng)用張克勤(中原石油勘探局鉆井工程技術(shù)研究院 張克勤 . 氣體鉆井鉆

2、具失效預(yù)防技術(shù)研究與應(yīng)用 . 鉆采工藝 , 2010, 33(2 :8-11摘 要 :氣體鉆井中鉆具失效頻率明顯高于鉆井液鉆井 。 失效鉆具檢驗與分析表明 , 鉆具失效類型為疲勞或 腐蝕疲勞 , 鉆具腐蝕類型為氧腐蝕 。 鉆具失效的主要原因是 :氧腐蝕與沖蝕 、 鉆具疲勞 (由鉆柱反轉(zhuǎn) 、 鉆柱縱向振 動 、 井眼彎曲引起 、 鉆具帶傷工作 、 鉆鋌螺紋連接彎曲強度比不足等 。 空氣錘沖旋鉆井技術(shù) 、 鉆柱防共振技術(shù) 、 加 強鉆具探傷及使用新鉆具等能夠有效預(yù)防和減少鉆具失效 。 特別是牙輪氣體鉆井中 , 利用鉆柱振動分析軟件優(yōu)選 鉆具組合和轉(zhuǎn)速來避免鉆柱共振以及及時對鉆具進(jìn)行探傷非常重要 。

3、 這些措施已經(jīng)成功應(yīng)用于普光及周邊區(qū)塊 , 與 2006年相比 , 2007年度 、 2008年度鉆具失效頻率分別降低 37. 7%和 57. 5%。此外 , 建議加強鉆桿管體探傷 、 空 氣螺桿復(fù)合鉆井技術(shù) 、 防渦動穩(wěn)定器 、 選用 AP I 螺紋鉆鋌 、 究和實施來全面預(yù)防鉆具失效 。關(guān)鍵詞 :鉆具失效 ; 氣體鉆井 ; 失效原因 ; 預(yù)防 ; 中圖分類號 :TE 242 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 :A DO I :10. 3969/j . . -. , 優(yōu)勢主要體現(xiàn)在鉆井速度快 、 國內(nèi)蘇里格氣 田 、 青西油田 、 。 特別是 自 2005年底在川東北老君 1井成功應(yīng)用以來 , 氣體 鉆井技術(shù)在川

4、東北普光氣田及其周邊區(qū)塊大范圍推 廣 , 成為鉆井提速的先鋒和核心技術(shù) 。實踐充分證明 , 氣體鉆井技術(shù)能夠大幅度提高 鉆井速度 , 縮短鉆井周期 , 節(jié)約鉆井成本 , 但在應(yīng)用 過程中 , 多次發(fā)生鉆具失效復(fù)雜 , 鉆具成本明顯增 加 。 據(jù)中原油田管具工程處統(tǒng)計 , 氣體鉆井所用鉆具修復(fù)率近 40%1。 T ABNAK 氣田 、 蘇里格氣田 、 青西油田 、 四川盆地等地區(qū)的氣體鉆井中 , 都曾發(fā)生 數(shù)次鉆具失效 , 失效頻率高于鉆井液鉆井 。鉆具失效不僅部分抵消了氣體鉆井技術(shù)的提速 效果 , 而且給井下安全帶來隱患 。預(yù)防和減少鉆具 失效 , 對于保障井下安全以及推廣應(yīng)用氣體鉆井技術(shù)具有

5、重要意義 。筆者在文獻(xiàn) 2中以川東北普光 氣田為例 , 介紹了氣體鉆井鉆具失效的概況及規(guī)律 , 全面分析了鉆具失效的原因 , 此文僅作簡要回顧 , 重 點探討氣體鉆井鉆具失效預(yù)防技術(shù)及其應(yīng)用情況 。一 、 鉆具失效主要原因?qū)Χ嘀粩嗔雁@具的檢驗與分析表明 :鉆桿均為疲勞或腐蝕疲勞斷裂 ; 鉆鋌為典型的疲勞斷裂 ; 鉆具 腐蝕類型為氧腐蝕 ; 所有失效鉆具的化學(xué)成分均符 合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) ; 僅個別鉆桿的屈服強度和縱向沖擊功不符合 AP I Spec 5D 標(biāo)準(zhǔn) 3。除了鉆具質(zhì)量 、 鉆具管理方面的原因外 , 氣體鉆 井鉆具頻繁失效的主要原因有 :1. 氧腐蝕與沖蝕鉆桿在鉆井和存放過程中遭受氧腐蝕 ,

6、形成腐 蝕坑 , 成為潛在的裂紋源 。部分鉆桿沒有內(nèi)涂層或 內(nèi)涂層脫落 、 氣體鉆井中的高溫與巖屑沖蝕 , 加劇了 腐蝕速度 。 2. 鉆具疲勞主要由三個因素引起 :(1 鉆柱反轉(zhuǎn)運動 (反向渦動 。鉆柱反轉(zhuǎn)使鉆 具承受高頻高幅交變彎曲應(yīng)力 。 當(dāng)鉆柱繞井眼軸線 作純滾動時 , 反轉(zhuǎn)速度最高 。 此時 , 井眼環(huán)隙和轉(zhuǎn)速 是影響鉆柱反轉(zhuǎn)速度的兩個主要因素 。環(huán)隙越小 , 轉(zhuǎn)速越高 , 反轉(zhuǎn)越劇烈 , 對鉆具破壞越嚴(yán)重 。 氣體鉆 井中鉆柱與井壁間無鉆井液潤滑 , 反轉(zhuǎn)運動劇烈 , 是8 鉆 采 工 藝DR I L L I N G &PRODUCTI O N TECHNOLOGY2010

7、年 3月Mar . 2010其鉆具失效頻率高的原因之一 ; 使用牙輪鉆頭時所 用轉(zhuǎn)速高 , 反轉(zhuǎn)運動更加劇烈 , 因此遠(yuǎn)比空氣錘鉆井 鉆具失效頻率高 ; 塔式鉆具組合中 , 下部鉆具井眼環(huán) 隙小 , 反轉(zhuǎn)速度高于上部鉆具 , “ 鞭子效應(yīng) ” 促使下 部 1500m 鉆具頻繁斷裂 。(2 鉆柱縱向振動 。使用牙輪鉆頭時由波狀井 底引起的低頻縱振是其鉆具失效頻率遠(yuǎn)比空氣錘鉆 井高的原因之二 , 也是鉆鋌均在牙輪鉆井而非空氣 錘鉆井中斷裂的原因之一 ; 氣體對鉆柱運動的緩沖 、 潤滑作用以及對鉆柱振動的抑制作用都沒有鉆井液 好 , 是氣體鉆井比鉆井液鉆井鉆具失效頻率高的原 因之二 。(3 井眼彎曲

8、 。鉆具在彎斜井段旋轉(zhuǎn)時 , 承受 交變彎曲應(yīng)力 。在普光 , 發(fā)生鉆具失效次數(shù)較多的 井有一個共同特點 :存在嚴(yán)重狗腿 。狗腿以上鉆具 斷裂次數(shù)少 , 狗腿以下鉆具斷裂次數(shù)明顯增多 。 3. 鉆鋌螺紋連接彎曲強度比不足所用 203. 2mm 和 228. 6mm 鉆鋌分別采用 168mmREG 、 194mm REG 螺紋 , 而非 AP I 定的 NC56、 NC61螺紋 , ,與 NC 螺紋相比 , , 應(yīng)力集 中程度高 。以及 177. 8mm (NC50螺紋 沒有斷裂的 主要原因 。二 、 鉆具失效預(yù)防技術(shù)及其應(yīng)用1. 空氣錘沖旋鉆井技術(shù)空氣錘沖旋鉆井技術(shù)不僅可以提高鉆井速度 , 改

9、善井身質(zhì)量 , 而且鉆具失效頻率比牙輪鉆井小得 多 。 其突出效果體現(xiàn)在 :(1 空氣錘進(jìn)尺比例高的井鉆具幾乎不斷 , 而 牙輪鉆頭進(jìn)尺比例高的井鉆具斷裂次數(shù)多 。 如普光 104平臺的 104-1井 、 104-2井和 104-3井 , 氣體 鉆井總進(jìn)尺分別為 3804. 5m 、 3000m 、 3685. 02m , 其中空氣錘進(jìn)尺分別為 2857m 、 3000m 、 3146. 03 m , 分別占 75. 1%、 100%、 85. 4%, 這三口井氣體鉆 井期間均未發(fā)生鉆具斷裂 。 而全部采用牙輪鉆頭進(jìn) 行氣體鉆井的普光 302-1井 、 102-2井 、 101井 , 鉆 具失

10、效次數(shù)較多 , 分別為 2次 、 3次 、 9次 。(2 同一口井施工時 , 空氣錘鉆井期間鉆具不 斷 , 轉(zhuǎn)換為牙輪鉆井后鉆具易斷 。如普光 101-3井 , 二開氣體鉆井總進(jìn)尺 3064. 62m , 空氣錘進(jìn)尺 1657. 37m , 期間未發(fā)生鉆具失效 , 而牙輪鉆頭進(jìn)尺 1407. 25m , 期間鉆具竟斷裂 4次 。截止 2008年底 , 普光區(qū)塊實施氣體鉆井 42口 , 在 36口井使用了空氣錘 , 空氣錘進(jìn)尺占?xì)怏w鉆井總 進(jìn)尺的 53. 4%, 但 鉆 具 失 效 頻 率 僅 為 1井 次 / 5696. 0m , 是牙輪氣體鉆井鉆具失效頻率的 1/5。 2. 消除或緩解鉆柱反

11、轉(zhuǎn)鉆具質(zhì)量不平衡 、 鉆柱與井壁間的摩擦力和鉆 柱轉(zhuǎn)動時的離心力是鉆柱反轉(zhuǎn)的三要素 。 消除反轉(zhuǎn) 應(yīng)從控制其三大要素入手 。2. 1空氣螺桿復(fù)合鉆井技術(shù)使用井底馬達(dá)既能保證鉆頭轉(zhuǎn)速 , 又可以降低 鉆柱轉(zhuǎn)速 , 減小離心力 , 因此可以緩解或者消除鉆柱 反轉(zhuǎn) 。 M itchell 能源公司在美國 Fort Worth 盆地鉆 井中使用井底泥漿馬達(dá) , 將鉆柱轉(zhuǎn)速降至 70r/min 以下 , 成功地減少了鉆具疲勞失效 4?？諝饴輻U是 。 可以借鑒應(yīng)用 , 摸索易使鉆 , 將鉆柱轉(zhuǎn)速 , , 既可緩解鉆 , 延 , 又能保證鉆頭轉(zhuǎn)速和鉆井速度 。 但因目前空氣螺桿鉆具壽命短 , 成本高 , 扭

12、矩和 轉(zhuǎn)速不易控制 (缺乏扭矩 、 鉆壓等參數(shù)的監(jiān)測 , 易 蹩 、 跳鉆 , 僅用于短井段的定向或側(cè)鉆 。2. 2使用防渦動穩(wěn)定器 5防渦動穩(wěn)定器的結(jié)構(gòu)和工作原理類似于套管防 磨接頭 。 將它安裝在下部渦動劇烈的鉆鋌段 , 當(dāng)穩(wěn) 定器擠壓于井壁上時 , 本體隨著鉆柱轉(zhuǎn)動 , 而外套則 保持在原處 , 這樣在很大程度上降低了渦動角速度 , 減少渦動對鉆柱的破壞 。3. 鉆柱防共振技術(shù)3. 1鉆具組合和轉(zhuǎn)速優(yōu)選當(dāng)鉆柱旋轉(zhuǎn)的激勵頻率是其固有頻率的整數(shù)倍 時 , 鉆柱發(fā)生共振 。鉆具組合 (特別是減振器的安 裝位置 和轉(zhuǎn)速對鉆柱振動特性有很大影響 , 前者 影響鉆柱縱振系統(tǒng)的固有頻率 , 而后者決定

13、鉆柱縱 振的激勵頻率 。 為了避免共振 , 可以選擇非共振轉(zhuǎn) 速帶或者在轉(zhuǎn)速一定時 , 通過改變鉆具組合 , 改變其 固有頻率 。 利用李子豐建立的縱向振動力學(xué)和數(shù)學(xué) 模型以及鉆柱振動分析軟件 6, 筆者研究了鉆柱的 縱向振動特性及其影響因素 , 特別是減振器安裝位 置的影響 (另文論述 。研究表明 , 在低轉(zhuǎn)速時 , 減 振器緊挨鉆頭安裝可以更有效地保護(hù)鉆具 。另外 , 可以從提高鉆柱強度的角度來降低鉆柱 縱振對鉆具的破壞 。例如 , 應(yīng)優(yōu)先選用 139. 7mm 鉆桿 , 特別是下部 1200m 鉆桿應(yīng)使用 139. 7mm 9第 33卷 第 2期 Vol . 33 No . 2 鉆 采

14、工 藝 DR I L L I N G &PRODUCTI O N TECHNOLOGY鉆桿 (因為落魚高度在 1500m 以內(nèi)的占 88. 4% ;在鉆鋌與鉆桿之間加入 5柱加重鉆桿進(jìn)行過渡 , 避 免塔式鉆具中相鄰鉆具截面急劇變化 , 等等 。上述措施成功地在普光 2011-5、 3011-1等井 進(jìn)行了應(yīng)用 , 配合空氣錘沖旋鉆井技術(shù) 、 鉆具探傷 等 , 這些井氣體鉆井期間沒有發(fā)生鉆具失效復(fù)雜 。普光 2011-5井二開 7113496m 井段采用 空氣鉆井技術(shù)施工。 其中 , 711846. 54m 、 1963. 452287. 11m 、 2613. 783496m 井段使

15、用牙輪鉆 頭鉆進(jìn) , 采用的鉆具組合為 : 320mm 三牙輪鉆頭 +630×730+ 228. 6mm 減振器 + 228. 6mm 鉆鋌 ×3根 +731×630+ 203. 2mm 鉆鋌 ×6根 + 203. 2mm震擊器 +631×410+ 177. 8mm 鉆鋌 ×6根 +411×520+ 127mm 加重鉆桿 ×12根 + 139. 7mm 鉆桿 ×120根 +521×410+ 127mm 鉆桿 。該鉆具中將 減振器緊挨鉆頭安裝 , 并在鉆鋌與鉆桿之間加入 4柱加重鉆桿進(jìn)行過渡 ,

16、下部鉆桿選用了 139. 7mm 鉆桿 。 針對該鉆具組合 , 優(yōu)選了轉(zhuǎn)速 , 現(xiàn)場施工時都 避開了危險轉(zhuǎn)速 , 見圖 1。3. 2鉆柱振動監(jiān)測與鉆井參數(shù)實時優(yōu)選相結(jié)合鉆柱縱振時 , 因井深和振動衰減等因素在地面 可能觀察不到 。通過井下振動監(jiān)測 , 并實時優(yōu)選鉆 井參數(shù)是了解井下工況 , 避免鉆柱共振最有效 、 最直 接的措施 。 它還有助于利用實測參數(shù)評價理論模型 的正確性和可信度及減振器的減振效果 。 Hughes 、 Sperry -Sun 、 Shell 等公司利用鉆柱動力學(xué)軟件優(yōu)化鉆具組合和鉆井參數(shù) , 并結(jié)合先進(jìn)的振動檢測工具 實時監(jiān)測鉆柱振動 , 及時調(diào)整鉆井參數(shù) , 避免鉆柱

17、共 振破壞 , 大幅度減少了鉆具失效事故 7。 E MMWD是氣體鉆井中使用的隨鉆測量工具 , 它可以測量鉆柱振動參數(shù)8, 應(yīng)結(jié)合 E MMWD 深入開展氣體鉆井鉆柱振動與防共振研究 。 4. 加強鉆具探傷和精細(xì)管理目前現(xiàn)場比較重視鉆鋌和接頭螺紋探傷 , 對減 少鉆鋌和接頭斷裂起到顯著作用 。如普光 302-1井 , 自 2006年 1月 24日發(fā)生斷鉆鋌以后 , 對鉆鋌螺紋進(jìn)行了 2次探傷 , 檢出有傷鉆鋌多根 , 之后未發(fā)生斷鉆鋌復(fù)雜 。 普光 102-1井 、 103-2井 、 302-2井 等井氣體鉆井施工中 , 在起下鉆過程中也對鉆鋌 、 加 重鉆桿 、 接頭的螺紋進(jìn)行了多次探傷 ,

18、 均未發(fā)生鉆具 失效 。表 1是各年度鉆鋌 、 接頭及鉆桿的斷裂失效對 比情況 。 可以看出 , 鉆鋌及接頭斷裂頻率逐年降低 , 這可以歸功于現(xiàn)場加強探傷及鉆柱防共振技術(shù)的應(yīng) 用 。 而鉆桿斷裂頻率在 2007年和 2008年僅分別降 低 9. 5%和 0. 8%, 這是因為鉆桿日益老化且缺乏現(xiàn) 場探傷所致 。表 1 鉆具斷裂次數(shù)和頻率對比年度 氣體鉆井進(jìn)尺 /m鉆鋌和接頭 次 數(shù) 頻率 /次 1000m -1降低 鉆桿 次 數(shù) 頻率 /次 1000m-1降低/%200627778488. -70. 252-60. 140. 2289. 5. 10070. 2500. 82006年數(shù)據(jù)相比的結(jié)

19、果 。由于氣體鉆井時鉆桿管體多次斷裂而鉆桿接頭 沒有斷裂 , 應(yīng)加強管體探傷 。探傷周期應(yīng)依據(jù)鉆桿 失效頻率而定 , 牙輪鉆井時的探傷周期應(yīng)低于空氣 錘鉆井 。 而且 , 因氣體鉆井對鉆桿質(zhì)量要求較高 , 應(yīng) 提高鉆桿分級檢測標(biāo)準(zhǔn) , 提高入井鉆桿質(zhì)量 。 5. 緩解鉆具腐蝕與沖蝕(1 地層出水時 、 霧化或泡沫鉆井中加入緩蝕 劑 , 或使用抗蝕合金鉆桿 。國外氣體鉆井服務(wù)商開 發(fā)了多種適于氣體鉆井中高氧 、 高溫環(huán)境的緩蝕劑 , 如 A I R DR I L L I N G ASS OC I A TES 公司開發(fā)了 I m -H ib Plus 胺型成膜緩蝕劑 9, W eatherf or

20、d 公司開發(fā) 了 Corrf oa m 緩蝕劑 , 而國內(nèi)研究和使用較少 。W eatherf ord 公司在普光 302-3井 314. 3mm 井眼進(jìn)行純空氣鉆井作業(yè)時測得的腐蝕 /沖蝕速率為 1. 831kg/m2/a。在普光 104-1井霧化鉆井時 , 在霧化液中加入 0. 20%的 Corrf oa m 緩蝕劑 , 鉆具腐蝕 /沖蝕速率為 1. 367kg /m2/a 。 兩種鉆井方式下測 得的腐蝕 /沖蝕速率雖然均低于 I A DC 所允許的腐蝕 /沖蝕速率 (<9. 765kg/m2/a 。但比較可知 , 霧 化鉆井中加入 Corrf oa m 對緩解腐蝕有明顯效果 。(2

21、 鉆具存放時應(yīng)清洗 、 干燥 、 噴上防銹劑 。 (3 推廣使用內(nèi)涂層鉆桿 , 并及時檢查和修復(fù) 內(nèi)涂層 。(4 鉆桿管體表面強化 。利用表面工程技術(shù) , 在鉆桿管體表面制備涂層 , 是解決氣體鉆井時高溫 、01 鉆 采 工 藝DR I L L I N G &PRODUCTI O N TECHNOLOGY2010年 3月Mar . 2010強腐蝕 、 強沖蝕等惡劣工況下鉆具失效很有潛力的 途徑 , 值得嘗試和深入研究 , 但目前處理成本太高 。 (5 控制巖屑上返速度 。沖蝕磨損量隨鉆速的 增加而增加 、 隨注氣量的加大而增大 10。為了減小 高流速巖屑對鉆具 、 井壁和套管的沖蝕 ,

22、 氣體鉆井時 不要盲目增大供氣量 , 滿足攜巖即可 。 目前 , 為了保 證井下安全 , 供氣量都偏大 。要控制氣流中的巖屑 含量不超過 0. 01%, 必要時降低鉆井速度 11。 6. 提高鉆鋌螺紋連接彎曲強度比(1 使用 AP I 標(biāo)準(zhǔn)螺紋鉆鋌 , 則 203. 2mm 鉆 鋌 、 228. 6mm 鉆鋌的彎曲強度比將由目前的 2. 541、 2. 211提高到 3. 021、 3. 171, 或者不改變 現(xiàn)有螺紋 , 而將鉆鋌外徑由 203. 2mm 、 228. 6mm 分 別改為 209. 6mm 、 241. 3mm , 其彎曲強度比將分別 由 2. 541、 2. 211提高到

23、2. 931、 2. 811。截 至目前 , 這類鉆鋌還沒有在普光 (甚至國內(nèi)大部分 油田 使用 , 主要原因請參閱文獻(xiàn) 12。(2 依據(jù)彎曲強度比不低于 2. 01的原則 , 規(guī) 定鉆鋌外徑允許磨損界限 , 超過界限者報廢 。 (3 距鉆鋌螺紋臺肩面 500mm , 以免造成母扣部位外徑減小 , 。三 、截至目前 , 、 鉆柱防共振技 術(shù) 、 加強鉆鋌螺紋探傷及選用高質(zhì)量鉆具等在普光 氣田多口井進(jìn)行了推廣應(yīng)用 , 從表 2可以看出 , 與 2006年度相比 , 2007、 2008年度氣體鉆井鉆具失效 頻率分別降低 37. 7%和 57. 5%。其它指標(biāo)也有不 同程度的降低 , 如發(fā)生鉆具失

24、效的井?dāng)?shù)占總井?dāng)?shù)的 百分比由 2006年度的 81. 8%降至 2008年度 的 50%, 單井失效次數(shù)由 2006年度的 1. 9次降至 2008年度的 1. 4次 , 牙輪鉆井鉆具失效頻率由 2006年度 的 1井次 /794. 1m 降至 2008年度的 1井次 /1139. 1 m , 空氣錘鉆井鉆具失效頻率由 2006年度的 1井次 / 3521. 47m 降至 2008年度的 1井次 /5696. 0m 。表 2 普光氣田氣體鉆井各年度鉆具失效頻率對比年度 進(jìn)尺/m失效次數(shù)失效頻率/次 1000m -1失效頻率降低 /%200627778. 48210. 756-200761520

25、. 02290. 47137. 7 200828033. 0190. 32157. 5四 、 結(jié)論與建議導(dǎo)致氣體鉆井鉆具失效的原因是多方面的 , 既 有因鉆井液改變帶來的固有弊病 , 也有鉆井工藝參 數(shù)選擇不當(dāng)?shù)囊蛩?, 還有鉆具質(zhì)量與管理問題 。因 此 , 要采取全面措施預(yù)防鉆具失效 。目前 , 空氣錘沖旋鉆井技術(shù) 、 加強鉆鋌和接頭螺 紋探傷 、 通過優(yōu)選鉆具組合和轉(zhuǎn)速來避免鉆柱共振 這三項預(yù)防技術(shù)易于實施且成效顯著 。今后 , 應(yīng)在加強鉆桿探傷 、 空氣螺桿復(fù)合鉆井技 術(shù) 、 使用防渦動穩(wěn)定器 、 緩解鉆具腐蝕和沖蝕及選用 AP I 螺紋鉆鋌 、 鉆柱振動監(jiān)測與鉆井參數(shù)實時優(yōu)選 相結(jié)合等

26、方面進(jìn)行綜合研究和實施 , 定能收到良好 效果 。1. N.中國石 , 6(7, , , 等 . 普光氣田氣體鉆井鉆具失效 J .石油鉆采工藝 , 2008, 30(5 :38-43.3劉文紅 . 普光氣田氣體鉆井鉆桿失效分析 R .西安 :中國石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所 , 管失字 018號 , 2008.4Johnst on E H. I m p r oved drilling perf or mance and cost re 2 ducti on thr ough straight -hole -mot or drilling in the Fort Worth basin J .J

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30、 TECHNOLO GY O F M UD CAP D R I LL INGTAO Q i a n 1, L I U Gonghui 1, 2, ZHOU Jun 3and L I Jun 1(1. MOE Key Laborat ory of Petroleum Engineering in China University of Petroleum (Beijing ; 2. Beijing L ianhe University; 3. CCDC Exter 2 nal Cooperati on Depart m ent , D PT 33(2 , 2010:1-4Abstract:Mud

31、 cap drilling technology is the most effective way on the vicious leakage zone while drilling . Based on the characteris 2 tics of mud cap drilling technology, f or mati on leakage characteristics were studied . A t the same ti m e, with the studying on sacrifice fluid cutting carrying capacity, the

32、 reas onable pump ing rate scope of sacri 2 fice fluid injecti on rate was als o studied . The mathematical model of the reasonable periodic injection intervening ti me and injection vol 2 ume of mud cap was established by systematic studying the oil and gas m igration characteristics at f or mati o

33、n and in annular . According to the difference bet w een mud cap drilling and conventional drilling, equi pments connection diagram combined with the actual drilling site were established . The conclusion of this paper will be s ome hel p t o drilling engineer .Key words :leakage, mud cap drilling,

34、managed p ressure drilling, air cuttingTAO Q i a n , born in 1982, is a doct or of China University of Petroleum (Beijing , main research directi on:gas drilling and man 2 aged p ressure drilling .Add:China University of Petroleum (Beijing , Changp ing D is 2 tract 102249, Beijing, P . R. ChinaM obi

35、le -ma il:taoqianqian_drillerREAL -T I M E D ETECT ING M ETHOD O FW H I L E D R I LL I NGHAN J iyong 1, WANG Rui 1, L ixin 2 (1. Petroleum Engineering 2. Shengli O ilfield , D PT 33(2 , 2010:5-7Abstract:In this the real -ti me methods in detecting fractures while drilling were intro

36、duced . Most of shear waves genera 2 ted by a working roller -cone drill bit were trans m itted in horizontal directi on . The continuous signals thr ong cr oss -borehole for mation were acquisiti oned by three -component of receiver . This signals p r ocessed by all kinds of ways were used to study

37、 shear wave p ropa 2 gation in f or mation . A s shear wave signal passed a fractured zone of for mation, the fast and sl ow shear wave were generated . According to the features of polarizati on, delay ti m e, amp litude of the fast and slow shear wave, the suture zone was detected in ti me .Key wo

38、rds :shear wave s p litting, polarizati on direction, frac 2 tureHAN J iyong (doctor , professor , born in 1960, is engaged in the research on the exp lorati on and devel opment of nature gas . Add:Xi an Shiyou University, Xi an City 710065, Shanxi Pr ovince, P . R. ChinaM obile -ma

39、 il:max_yuxinPREVENT I O N TECHNOLO G I ES O F D R I LL I NG TOOL FA I L URE AND THE IR APPL I CAT I O N IN GAS D R I LL I NG ZHANG Keqi n (D rilling Engineering Technol ogy I nstitute of Zhongyuan Petroleum Exp l oration Bureau , D PT 33(2 , 2010:8-11Abstract:Gas drilling techniques i m p r ove the

40、 drilling s peed, but the drilling tool failures occur frequently . The test and analysis showed that the kinds of drilling tools failure were fatigue or corr osion fatigue, and the drill t ools were corr oded by oxygen . The main fac 2 tors of the drilling tool failures include oxygen corr osi on a

41、nd erosion, fatigue caused by drill string reversal, drill string l ongitudinal vibra 2 ti on or cr ooked hole, low bending strength rati o (BSR of drill collar thread connection, etc . The foll owing measures may p revent or de 2 crease drilling tool failures, including percussive -rotary drilling

42、technique with air hammer, op ti m izing drill string assembly and r o 2 tate s peed to avoid l ongitudinal res onance, strengthening defect de 2 tecti on of drilling tools, using new drilling tools, etc . Es pecially in tri -cone drilling, it is i mportant to op ti m ize the drill string and r o 2

43、tate s peed by the vibration analysis soft w are and detect the faults of the drilling tools in ti me . Now, these p revention technologies have been used successfully in Puguang and its peri pheral gas fields . Compared with 2006, the drilling tool failure frequency in 2007and 2008decreases by 37.

44、7and 57. 5percent res pectively . A lso, s ome suggestions, including adop ting composite drilling with a downhole air motor, using anti -whirl stabilizers, monit oring the vibration of drill string and making real -ti me op ti m izing of drilling parameters, selecting threads collars with API stand

45、ard, etc . were put for ward t o p revent drilling tool failure .Key words :drilling tool failure, gas drilling, failure analysis, p revention, Puguang gas fieldZHANG Keqi n (senior engineer , born in 1959, graduated fr om Southwest Petroleum University in 1983, now is the vice p resi 2 dent of Zhon

46、gyuan O ilfield D rilling Engineering Technology Institute, is engaged in the research and technical management of drilling engi 2 neering .Add:No . 59Zhongyuan Road, Zhongyuan O ilfield D rilling Engineering Technology Institute, Puyang City 457001, Henan Pr ov 2 ince, P . R. ChinaTel:+86-393-48950

47、98E -ma il:zhangkeqinsohu . comANALY S O F W I L ITY IN BZ 25-1 O I L IELDJ 1, 2, W 3ZHANG Ruiying 4(1. Post 2 on of D Engineering Technol ogy Institute, Exp l oration Bureau; 2. College of Petr oleum China University of Petroleum (Beijing ; 3. Zhongyuan Tari m D rilling Co . ; 4. Zhongyuan O ilfiel

48、d I nfor mati on Cen 2 tre; , D PT 33(2 , 2010:12-14Abstract:In this paper, using well l ogging and well hist ory data and the key layer analytical method, the layers of M inghuazhen and Guantao were confir med as easiest instable layers . The pore p ressure was calculated by using equivalent dep th

49、 method, and the calculated pore p ressure coincided with that of tested . The vertical earth stress was calculated by using density logging data, and horizontal earth stress was als o calculated using i mp roved Huang s modulus . U sing the research results above menti oned and r ock strength parameters, the cavi