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钻井工具及科研介绍工程技术公司目录岩屑床破坏器倒划眼扶正器微扩孔器一、起钻提速工具二、下套管辅助工具三、钻进提速工具四、套管开窗服务2钻井新工具介绍-渤海湾起钻困难类型(沉砂桥堵)沉砂或桥堵造成起钻困难:沉沙：钻屑、坍塌落块沉积在钻柱周围堵塞环空桥堵：硬地层、水泥或落物的中到大尺寸碎块落入井眼而阻碍起钻易卡的不稳定地层有：活性页岩、各种应力影响的页岩、异常压力页岩层、胶结差的地层、裂缝性地层等3钻井新工具介绍-渤海湾起钻困难类型(井眼形状改变)井眼形状造成起钻困难:井眼尺寸和井斜角与钻具组合的几何形状和刚性不匹配，致使钻具不能通过键槽、狗腿、台阶、地层蠕变、厚泥饼、小井眼等4钻井新工具介绍-渤海湾起钻困难类型影响携岩的主要因素：钻井液流变性、钻屑尺寸、形状、流态。5钻井新工具介绍-渤海湾起钻困难类型常规扶正器倒划眼扶正器微扩孔器岩屑床破坏器6岩屑床破坏器-工具工作原理直井钻井液(高流速区)低流速区低流速区大斜度井旋转状态岩屑的上升由泥浆的流速和粘度决定井眼可以被常规钻具所清洁泥浆在高边流动，而岩屑往往位于低边，无论流速和粘度多么合适，对眼屑的上升作用都不大。只要一停泵，岩屑立刻沉底。钻具的旋转对于使沉底的岩屑再次进入循环流体并向上运动有重要的作用。7携带段负螺旋角β正螺旋角α清洁段αβγ常规螺旋钻铤的螺旋槽岩屑床破坏器的螺旋槽岩屑床破坏器：带有刮槽的、具有清洁作用的钻杆岩屑床破坏器-工具工作原理8机械效应β角边可以将岩屑床上的岩屑挖起来，并将它们向上运送。流体力学效应：泥浆中的细小岩屑颗粒会被吸到β边，然后向斜上方滑动；并进而进入泥浆流体，向上运动。携带段清洁段α角边β角边机械效应解释：如左图所示，清洁段槽道横断面呈勺形。流体力学效应解释：“清洁段”槽道可产生两种作用：在槽道中可以形成涡流，因此可以将岩屑吸入槽道，并向上推举。（负角边压力梯度高，正角边压力梯度低；由于此，可产生涡流效应。）岩屑床破坏器-工具工作原理9携带段清洁段携带段效应：在转速、流量以及携带区的几何结构综合作用下产生水动力携带岩屑作用将岩屑向上推使其进入循环体系特征：机械强度达到或超过API标准机械性能与常规加重钻杆的相同应用：在可能出现岩屑床的地方每27米加一根岩屑床破坏器。在其他地方每54米加一根岩屑床破坏器。BHA中应该加足够的岩屑床破坏器，且应装在BHA中外径最大的工具之上。倾角大于40度斜井，包括水平井。井身结构复杂的井大位移井（斜深/垂深2）岩屑床破坏器-工具工作原理10岩屑床破坏器-使用方法（一般定向井和水平井）井深：5020m最大井斜角：62°水平位移：600m580m4420m5020m井眼清洁重要性的原因：1.大斜度，水平段长；2.由于储层问题，泵速不能达到预期的最佳值；3.存在压差卡钻的可能性。解决办法：1.在8-1/2井眼的底部钻具组合(BHA)中每柱常规钻具加一根岩屑床破坏器，共加了6根；2.BHA之上每2根常规钻具加一根岩屑床破坏器。效果：1.泵排量由500gpm降低到450gpm，仍达到了预期的清洁效果。2.扭矩和摩阻比预测的低。3.在滑动钻进后，上返岩屑形成较小规模岩屑床。4.在整个钻进过程中，没有倒划眼和短起下。5.起出清洁钻杆后，经检测没有发现明显的磨损。案例11岩屑床破坏器-使用方法（大位移井）井深：4145m最大井斜角：57°水平位移:1945m900m2200m4145m井眼清洁重要性的原因：1.大斜度，水平段长。2.机械钻速比预期的高（37m/h)。3.泥浆泵的能力有限，排量不能达到预期值。4.13-3/8”套管鞋之下的地层很薄弱，因此一旦发生岩屑堵塞，就可能造成井漏，而将整个井眼置于危险之中。解决办法：在12-1/4井眼每柱常规钻具加一根5”岩屑床破坏器，共加了30根。效果：1.泵排量由950gpm降低到850gpm，仍达到了同样的清洁效果；2.扭矩和摩阻比预测的低；3.将循环时间降低了20~25%；4.在整个钻进过程中，没有短起下；5.起出清洁钻杆后，经检测没有发现明显的磨损。案例12岩屑床破坏器-陆地油田使用案例2015年4月25日，工程技术油田工具公司生产的岩屑床破坏器在南堡13-1706井顺利入井，辅助井下钻井作业。该井因岩屑床堆积严重、岩性松散，于3月1日发生井壁坍塌，无法顺利钻至目的层。4月11日，现场决定在5202米进行开窗侧钻，配备岩屑床破坏器辅助钻进，以充分清除井底岩屑床，避免起下钻阻挂、井壁不稳、坍塌等情况的发生。截至5月9日下午16:00已钻进到5925米，钻达目的层位，循环起钻，无任何憋卡现象，岩屑床破坏器已辅助完成723米钻进作业，起下钻期间无任何阻挂现象，平均作业效率提高30%。13改造背景：岩屑床破坏器在渤海地区大规模应用，虽然解决了一些钻井问题，也出现了一些新问题，由于本地区泥岩较软，水化分散较严重，容易引起岩屑床破坏器泥包，针对这一问题，我们对岩屑床破坏器进行了改进。岩屑床破坏器-改造方向改进设计：水道两头加8毫米PDC倒划齿。水道内部喷涂亲油性耐磨层。改五翼为三翼，以增加单个流道截面积。改进前改进后14微扩孔器-工具介绍特性及优点:偏心结构,通径比钻头尺寸小，而扩孔后比原井眼稍大；向前的螺旋刀翼确保能在通过套管时保护切削齿，具有可靠的稳定性和耐用性；双切削结构能实现向前扩孔和倒划眼；在下油层套管或完井封隔器坐封前清洁井眼；有助于消除或最小轻微狗腿；搅动岩屑床；省去短起下钻；扩孔后井眼通径尺寸应用范围:页岩钻井大位移井钻井蠕变盐岩钻井膨胀页岩钻井应用目的:降低定向井中的狗腿严重度，清除井下的微狗腿、小台阶，在具有膨胀性的页岩地层和具有蠕变性的软泥岩层(盐膏层)、煤层等井段扩出直径略微大于钻头理论直径的井眼，可减少常规钻井过程中的划眼作业时间，并确保起下钻、电测、下套管等作业安全顺利；清除定向井中岩屑床和有效控制水平井、大位移井水平位移延伸的作用；减少上部地层（东营组以上）短起次数和频率，提高钻井作业纯钻进时效。15微扩孔器-技术参数工具尺寸6”8-1/2”12-1/4”17-1/2”工具总长1.8m1.8m1.8m1.92m两端扣型310*311411*410630*631730*731两端直径Φ165mmΦ165mmΦ203mmΦ241.1mm工具本体最大外径Φ148mmΦ208mmΦ302mmΦ438mm水眼尺寸Φ57mmΦ71mmΦ71.4mmΦ71.4mm扩眼尺寸Φ155mmΦ220mmΦ316mmΦ450.1mm微扩孔器技术参数：16微扩孔器目前使用情况：2014年1-9月份，完井235口，使用偏心扩眼器的井223口，占完井数量的94.9%。2013年7月份开始中推行试用偏心扩眼器，使用偏心扩眼器的井63口，占2013年下半年完成井184口的34.2%，占全年完成井362口的17.4%。2013年全年由于井眼问题，如第一只钻头起下钻井眼不畅、下钻划眼、开泵蹩漏地层、下套管到底开泵不通等问题11次，损失时间784h。而2014年未发生一次因井眼问题影响时效的事件。说明：2014年及以前钻具组合：钻头＋（动力钻具）＋钻铤＋加重钻杆＋偏心扩眼器＋钻杆。偏心扩眼器的位置根据每趟钻所钻进行调整。2015年改进钻具组合加两个偏心扩眼器：钻头＋（动力钻具）＋钻铤＋加重钻杆＋偏心扩眼器（1）＋钻杆（300-500米）＋偏心扩眼器（2）＋钻杆。偏心扩眼器的位置根据每趟钻所钻情况进行调整。第一趟钻短起下中深井（不含水平井）钻至东营组以后进行短起下，浅定向井（不含水平井）根据实际钻井情况可以不进行短起下作业，完钻以后再进行短起下作业。17钻具在井内工作时，经常出现井眼缩径、变形、井壁台阶等复杂井况，导致钻具失去活动的自由，由此可能会发生钻具不能上提、下放或转动的现象，进而导致钻井工期延长，成本大大提高，严重影响了海洋钻井的作业效率。目前普通倒划眼扶正器在使用过程中经常出现抬钻具，泵压高，倒划慢等问题。针对此类问题，油田工具公司以提高海上作业效率，为甲方节约起钻时间为出发点，设计制造出新型倒划眼扶正器。倒划眼扶正器应用背景产品特点扶正翼宽度合理变窄：普通扶正器因扶正翼宽度大，扶正翼流道小，携岩能力在此处较差，易出现抬钻具的现象，新型倒划眼扶正器在保证工具强度的前提下，减小了扶正器的宽度。扶正器上下螺旋过渡带镶PDC切削齿：布齿后的倒划眼扶正器可有效解决因井眼缩径、变形等原因造成的倒划困难的问题。序号起钻井段（m）起钻方式起钻长度（m）起钻用时（h）平均起钻速度（m/h）12239~2092正常起钻147114722092~1766倒划眼326746.57131766~1659倒划眼1071.7561.14241659~1567倒划眼921.561.333该井采用常规扶正器倒划眼起钻平均速度为：51m/h。倒划眼扶正器现场应用-BZ34-3-P2井与BZ34-3-P3井对比序号起钻井段（m）起钻方式起钻长度（m）起钻用时（h）平均起钻速度（m/h）12612~2492正常起钻1200.7516022492~1791倒划眼701977.8931791~1702倒划眼891.544.541702~1595倒划眼107235.67该井采用常规扶正器倒划眼起钻平均速度为：71.76m/h提速时效为40.7%。2014年工具跟踪记录序号工具名称规格类型扣型编号数量服务方服务项目平台井别出海日期返回日期使用情况使用天数1岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55051钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用262岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55061钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用263岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55071钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用264岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55081钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用265岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55091钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用266岩屑床清除器5-1/2无HT55B*PYX55101钻完井部JZ25-1A修井机调整井2014-4-22014-4-27用267岩屑床清除器5无410*411YX50021钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用188岩屑床清除器5无410*411YX50031钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用189岩屑床清除器5无410*411YX50041钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用1810岩屑床清除器5无410*411YX50051钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用1811岩屑床清除器5无410*411YX50081钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用1812岩屑床清除器5无410*411YX50091钻完井部BZ25-1BHY922调整井2014-4-282014-5-15用1813岩屑床清除器5-1/2无HT55B*P无2工程技术作业中心BZ34-1DB4调整井2014-9-122014-11-25用7514岩屑床清除器5-1/2无HT55B*P无3工程技术作业中心BZ34-1DB4调整井2014-9-122014-10-13未用3215岩屑床清除器5-1/2无HT55B*P无1工程技术作业中心BZ34-1DB4调整井2014-9-242014-11-25用6316岩屑床清除器5无410*411YX50011工程技术作业中心CFD11-3/5WHPC中油海5号修井机2014-10-282014-11-11用1517岩屑床清除器5无410*411YX50061工程