SLBF-TIT型钻井提速工具

SLBF-TIT型扭转冲击钻井提速工具,中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院,1,目录,1.概述2.基本原理3.技术特点与优势4.工具型号与技术参数5.室内与现场试验情况6.规范的资料7.技术、经济与社会效益分析及推广应用前景,伴随我国各能源区块勘探开发力度加大，井越来越深，钻遇地层也日益复杂，人们认识到，石油钻井的主力钻头PDC钻头普遍存在的卡滑问题是难钻地层机械钻速低、钻井效率低的主因之一。,PDC钻头破岩原理是机械剪切卡滑是其固有现象，在较硬的难钻地层，问题更为突出,1.概述,这种剧烈而不稳定的钻进过程的危害：（1）使传递到钻头的破岩动力大打折扣，能量传递效率不高；（2）导致整条钻柱受力工况恶劣、疲劳寿命低；（3）钻头切削齿工作面不稳定，影响PDC切削效果和破岩速度；（4）容易造成复合切削片崩齿，致使PDC钻头失效；（5）高频交变的扭转震荡易使钻头等钻具松扣，诱发井下事故；,瓶颈安全问题，钻井效率问题,解决方案SLBF-TIT型扭转冲击工具,SLBF-TIT型扭冲工具，钻井液驱动，能够产生一定频率的符合PDC剪切破岩机理的扭转冲击，克服PDC卡滑，稳定钻进过程，提高破岩能量传递效率。,SLBF-TIT,1.概述,SLBF-TIT型扭冲工具研制目的：消除PDC钻头卡滑现象，提高难钻地层机械钻速,1.概述,SLBF-TIT型扭冲工具是一种安全、经济、高效的钻井提速工具，与PDC钻头配合使用，形成一种新的钻井工程提速提效配套技术，即使工具失效也不影响正常钻进。,SLBF-TIT,是PDC破岩机理的创新,2.基本原理,基本原理：利用部分钻井液的流体能量，驱动内部锤体，在封闭的区域内，产生一定频率的圆周往复冲击，并施加于PDC钻头上。,2,作为一种井下冲击动力工具SLBF-TIT型扭冲工具的技术特点与优势在于：,3.技术特点与优势,能够克服PDC卡滑现象，提高从转盘或顶驱到钻头的能量传递效率，就等于增加了PDC破岩能量；在PDC原有剪切破岩的基础上增加了扭转冲击破岩的方式和能量，等于提升现有PDC钻头的破岩本领，带来的是PDC破岩机理的创新，有利于拓展其应用领域；高频交变的剪切冲击能够平衡钻柱扭转震荡，稳定钻进过程，改善钻头等钻具及井下仪器的工作环境，延长它们的使用寿命；较之静扭力，冲击力更容易使岩石（各向异性）破碎，提高破岩效率。,-扭转冲击工具钻井提速的原理,2,TorkBuster,与国内外相关技术比较：TorkBuster：涡轮哈里伯顿公布的专利：叶轮西南石油大学的专利：螺杆或涡轮SLBF-TIT型扭冲工具的技术优势在于：内部无涡轮、螺杆、叶轮等复杂零件，可靠性好，效率高，具有我国自主知识产权；,SLBF-TIT,3.技术特点与优势,采用钻井液直接驱动锤击结构型式，可靠性高，有自主知识产权；,SLBF-TIT型扭转冲击钻井工具创新点,3.技术特点与优势,2,4.工具型号与技术参数,2,5.室内与现场试验情况,现场试验:截至2013-6月底，SLBF-TIT型扭冲工具成功应用15井次，累计进尺5880m，纯钻时累计1247h，提速效果显著。,三、取得的成果与创新点,案例一：高946井,提速作业井段：3265m3515m（共250m）属沙三中、下，以深灰色泥岩、灰质泥岩、砂质泥岩为主,5.室内与现场试验情况,6,三、取得的成果与创新点,案例一：高946井,5.室内与现场试验情况,7,三、取得的成果与创新点,案例二：盐227-4HF井,属沙三中，上部以暗色泥岩类为主夹砂岩，中部以灰色砂泥岩互层，下部为暗色泥质岩类,（扭冲成功提速第一口非常规井）,5.室内与现场试验情况,设计井深4600m，目的层为二叠系，自620m进入石炭系，2600m进入主要是玄武岩的地层，2011-2888m井段24趟钻，历时67天，平均每趟钻约37m，机械钻速在0.42.4m/h。井深2882m井斜4.2，井壁有塌陷，经过调重浆、短起下之后决定使用扭冲+PDC提速作业。,三、取得的成果与创新点,7,案例三：哈山3井,（中石化重点探井）,5.室内与现场试验情况,三、取得的成果与创新点,案例四：哈山3井,（中石化重点探井）,石炭系，主要是玄武岩地层,案例三：哈山3井,5.室内与现场试验情况,出井的扭冲工具部件完好，磨损不大，仍可继续工作出井的PDC钻头（PK6245MJD）新度80%,三、取得的成果与创新点,5.室内与现场试验情况,7,案例四：NB22-1-1中海油勘探6号海洋平台,三、取得的成果与创新点,花岗组，灰色泥岩与粉砂岩、含砾细砂岩和中砂岩互层,斯伦贝谢LWD提供数据卡滑指数扭冲+PDC平均卡滑指数下降76.7%,5.室内与现场试验情况,7,案例五：NB14-6-1中海油平台942,三、取得的成果与创新点,玉泉组、龙井组、花岗组，灰色泥岩与粉砂岩、含砾细砂岩,5.室内与现场试验情况,现场应用证明：扭冲工具防卡滑作用效果非常显著，大幅改善钻头等钻具与井下仪器的工作环境。扭冲+PDC形成新的一种钻具组合，钻进过程既快又稳，即使功能失效，都无需起钻，不影响正常钻进。,三、取得的成果与创新点,5.室内与现场试验情况,8,三、取得的成果与创新点,规范资料,扭冲工具QHSE资料齐备:1）室内试验大纲2）室内试验-风险评估及应急预案3）现场试验大纲4）现场试验-风险评估及应急预案5）施工作业指导书为规范扭冲工具提速作业，为工具推广做好准备。,6.规范的资料,1.能够解决的工程问题消除PDC的卡滑问题，提高机械钻速，稳定钻进过程，改善钻头等钻具及井下仪器的工作环境，延长它们的使用寿命。2.技术意义形成一套扭冲工具及其复合快速钻井工艺技术，有我国自主知识产权，打破了原来国际上由TORKBUSTER掌控的技术垄断，与其相比有独到之处，技术达到国际先进技术水平；3.提速的普适优势扭冲提速具有普适优势，表现在以下几个方面：1）现有钻井工况下，不增加任何额外动力；2）适合PDC钻进；3）无需配备专用钻头，选择能够有效吃入地层的PDC钻头；4）工具内部无橡胶件、电子件，在高温深井比其它井下钻具更具优势；5）功能失效，无需起钻。,7.技术、经济与社会效益分析及推广应用前景,SLBF-TIT型扭冲工具,4.使用扭冲实实在在的成本优势（1）节约钻井日费提高机械钻速。成功应用的15井次，平均机械钻速提高83.8%，缩短建井周期累计达71天，仅钻井日费一项节约2500万元以上；（2）安全成本降低减少起下钻次数，减少工人劳动强度。哈山3井节约11趟钻；（