水平段PDC钻头应用与研究成果报告(报告)

-1-内部资料注意保存水平段PDC钻头应用与研究（科研成果总结报告）项目负责人：唐明项目参加人：杨少春、刘远洋、孙勇、杨先明、刘毅报告编写人：宁宇祥完成单位：河南钻井分公司生产技术科起止时间：2015年1月—12月河南钻井分公司生产技术科2016年12月-2-摘要.................................................................................................................................................-3-前言.................................................................................................................................................-3-㈠国外水平钻井技术现状............................................................................................................-3-㈡国内侧钻井技术现状................................................................................................................-3-㈢发展趋势....................................................................................................................................-4-㈣研究目的及意义：....................................................................................................................-4-㈤计划任务执行情况：................................................................................................................-4-第一章项目概要................................................................................................................................-6-㈠施工难点及研究方向................................................................................................................-6-㈡主要研究内容............................................................................................................................-6-㈢项目取得主要成果....................................................................................................................-6-㈣技术创新点................................................................................................................................-6-第二章室内研究............................................................................................................................-6-第三章技术创新点......................................................................................................................-10-第四章现场应用效果..................................................................................................................-10-第五章结论与认识......................................................................................................................-11-参考文献..............................................................................................................................................-12--3-摘要目前在河南油田本部油区，随着勘探开发的进一步深入，井位布置的过于密集，而且随着工区施工队伍的不断扩充和集团公司给予的投资相应减少，为保住产量并满足日益发展的能源需求，不能再单单依靠布置过多的直井来满足增储上产的任务，而是逐渐把目标转向定向井、水平井等，而且目前勘探开发布置的生产井中，有一半等都是定向或水平井，下步工作重心不再是谁直井打得好，而是谁水平井打的好，谁的水平钻井工艺水平高，谁才能降本增效创造更大的经济效益。2014年以前，牙轮钻头作为定向井等主导位置未曾改变，然而随着周期和钻速的要求，PDC的角色越来越突出，因此使用PDC钻头施工来提高效率将是公司下步技术攻关的重点方向。关键词：河南油田，PDC钻头，水平井，技术，应用研究。前言㈠国外水平钻井技术现状国外水平井钻井技术始于20世纪30年代，发展于80年代，特别是经过近10多年的迅速发展，使其水平井钻完井工艺技术较为完善，专用工具、仪器完善配套。并将水平井技术作为开发油藏的常规技术广泛推广应用。水平井钻井优化设计技术、井眼轨迹控制技术、下部钻具组合优选、确保施工安全和防止油层污染的钻井液完井液技术、组合完井工艺技术、大扭矩多级马达、可控弯接头、变径稳定器、水力加压器、高效PDC钻头、MWD和LWD仪器等一大批先进的工艺技术、工具和仪器在水平井钻井中广泛应用，创造多项水平井井深、水平位移、水平段长度和水平井施工周期等世界纪录。同时，由于水平井的普遍应用，使原油产量和采收率得以提高，原油成本降低，取得显著的经济效益。㈡国内水平钻井技术现状水平井钻井技术起源于上个世纪的三十年代，发展于八十年代，特别是在八十年代后期，为了提高单井产量和原油采收率，降低开发生产成本，水平井技术更加广泛的用于开发各种油气藏，并先后取得了显著的经济效果，应用规模迅速扩大，全球每年钻各类水平井在2000口以上。在国内，以胜利油田，塔里木油田等为代表的一些油田也广泛应用水平井技术开发各种油气藏，每年钻各类水平井200余口，并都见到较好的效果，取得较好的经济效益。目前在河南油田本部油区，随着勘探开发的进一步深入，井位布置的过于密集，而且随着国际油价的低迷和集团公司给予的投资相应减少，为保住产量并满足日益发展的能源需求，不能再单单依靠布置过多的直井，而是逐渐把目标转向定向井、水平井等，下步-4-工作重心不再是谁直井打得好，而是谁水平井打的好，谁的水平钻井工艺水平高，谁才能降本增效创造更大的经济效益。2014年以前，牙轮钻头作为定向井等主导位置未曾改变，然而随着周期和钻速的要求，PDC的角色越来越突出，因此使用PDC钻头施工来提高效率将是公司下步技术攻关的重点方向。㈢发展趋势随着油田开发进入中后期，受油藏构造、钻井投资和井场条件等因素的影响，定向井等特殊工艺井日益增多。水平井作为定向井的重要分支，在开发油田超薄，低渗和稠油等类型油藏中提供了重要的技术支持，最大限度的暴露油层开采面积，提高了采收率。PDC钻头及配套技术的完成可大幅度提高钻井速度，切实达到降本增效的目的。㈣研究目的及意义：水平井能够提高油藏接触面积、最大限度提高单井开发效益，是石油行业现阶段重点发展的井型，其已经成为开发的主要手段。PDC钻头凭借寿命长、机械钻速快、井下故障少的特点，倍受石油工程的青睐，但由于自身的特点，在水平段的使用收到了一定的限制。本课题的研究，希望能找到适合水平段钻进的PDC钻头及配套工艺，提高水平井钻井效率，降低成本。㈤计划任务执行情况：1、主要研究内容1、PDC钻头在定向过程中的难点及对策；2、适用于高造斜率井段的PDC钻头个性化设计；3、针对PDC钻头造斜特点，开展水平井剖面设计研究；4、水平井PDC钻头井眼轨迹控制技术研究。2、技术路线该项目拟采用理论分析、室内资料收集、现场试验相结合的方法，通过调研分析国内外水平井钻井技术的发展现状及趋势，通过对河南油田本部油区地层特性、针对水平段PDC钻头应用与研究难点进行分析,分层次开展了定向过程中的难点及对策、高造斜率井段的PDC钻头个性化设计、水平井剖面设计及水平井PDC钻头井眼轨迹控制技术的研究，初步形成了水平段PDC钻头施工配套技术，并将该套技术推广应用，从而达到提高钻井速度和施工质量、降低钻井施工成本的目的，满足我钻井公司在河南油田本部油区水平井施工需要。-5-3、技术指标1、碎屑岩水平井施工质量达到设计要求；2、钻井周期比设计节余10%以上；3、试验井数：1口～2口。4、技术关键1、河南油田本部区块各小区块地层特点变化较大，单一的水平井钻井技术不能满足施工需要。2、以往水平段以牙轮钻头为主，使用时间短，钻头选型不合理，严重制约钻井速度，不能达到降本增效的目的。3、水平井配套技术跟不上，施工期间易出现各种复杂，井眼轨迹不能有效得到控制，需要配套的相关技术支撑钻井需要。-6-第一章项目概要㈠施工难点及研究方向1、分析PDC钻头在定向过程中的难点及对策，研究安全钻井技术可以降低井下风险，加快钻井速度、缩短钻井周期，进一步降低钻井施工成本。2、针对不同区块，不同地层，对PDC钻头个性化设计，确保不同类型PDC钻头满足各种造斜率井段施工需要，因此该项目的顺利实施可以有效提高机械钻速并保障钻井工程质量。3、合理的水平井剖面设计，能够有效确保钻井施工安全，有利于定向施工钻进，不仅可以确保钻井施工过程中井下的井控安全，还能进一步降低钻井成本。4、研究该区块水平井PDC钻头井眼轨迹控制技术，能够大幅度降低井下工程故障时效，确保井眼轨迹，进而节约钻井成本。㈡主要研究内容1、PDC钻头在定向过程中的难点及对策；2、适用于高造斜率井段的PDC钻头个性化设计；3、针对PDC钻头造斜特点，开展水平井剖面设计研究；4、水平井PDC钻头井眼轨迹控制技术研究。㈢项目取得主要成果立项以来，依据计划进度安排，针对水平段PDC钻头应用与研究难点,分层次开展了定向过程中的难点及对策、高造斜率井段的PDC钻头个性化设计、水平井剖面设计及水平井PDC钻头井眼轨迹控制技术的研究，初步形成了水平段PDC钻头施工配套技术。2015年1月-12月，《水平段PDC钻头应用与研究》在河南油田本部油区推广、试验施工6口井，新装区块大斜度井钻井周期缩短：33.9%，机械钻速提高38.05