730--新型提速工具培訓(xùn)講義PPT內(nèi)容詳細(xì)

1、新型提速工具馬青芳中石油鉆井院20142014年年0909月月新型提速工具一概述二衡扭矩鉆井工具三扭力沖擊器四水力振蕩器衡扭矩鉆井工具1.概述 衡扭矩鉆井工具采用彈簧+螺旋導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的機(jī)械傳動(dòng)方式實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、釋放鉆井扭矩能量，通過(guò)對(duì)鉆頭的破巖能量實(shí)時(shí)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)鉆井扭矩波動(dòng)的“消峰填谷”。通過(guò)對(duì)鉆壓、扭矩的調(diào)優(yōu)化整，該工具能夠有效解決難鉆地層鉆井時(shí)的“粘滑”、“憋跳鉆”問(wèn)題， 實(shí)現(xiàn)鉆頭的平穩(wěn)、高速鉆進(jìn)。 該工具的主要特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單使用時(shí)無(wú)須專(zhuān)用鉆頭衡扭矩鉆井工具2、結(jié)構(gòu)及工作原理工具初始狀態(tài)扭矩過(guò)大，工具收縮，鉆壓略降，消除扭矩“峰值”扭矩過(guò)小，工具伸長(zhǎng)，鉆壓略升，消除扭矩“谷值”常規(guī)鉆井，“憋跳鉆”

2、嚴(yán)重，扭矩波動(dòng)大使用衡扭矩工具，鉆進(jìn)平穩(wěn)，扭矩波動(dòng)“消峰填谷”儲(chǔ)能彈簧螺旋機(jī)構(gòu)衡扭矩鉆井工具3、使用情況衡扭矩鉆井工具已由鉆井院機(jī)械所成功研制，目前已在吉林油田和長(zhǎng)慶油田進(jìn)行了3口井的應(yīng)用，效果良好。衡扭矩鉆井工具應(yīng)用案例1：2013.10.3-10.6，吉林油田情+2-5井 井型：生產(chǎn)定向井 鉆具組合：8 ”P(pán)DC +7”衡扭矩+6 ”鉆鋌+5”鉆桿 使用井段：1670-2212m 地層：白堊系姚家組、青山口組 入井時(shí)長(zhǎng)：70h 純鉆進(jìn)時(shí)間：60h該井1810-2446.5m井段為姚家組、青山口組地層，可鉆性范圍為4.5-6.36，屬中硬地層，并伴有夾層，憋跳現(xiàn)象嚴(yán)重， PDC鉆頭機(jī)械鉆速慢

3、、壽命低。衡扭矩鉆井工具89.678910未用衡扭矩使用衡扭矩機(jī)械鉆速對(duì)比機(jī)械鉆速m/h4305420200400600未用衡扭矩使用衡扭矩鉆頭壽命對(duì)比單只鉆頭進(jìn)尺m衡扭矩鉆井工具應(yīng)用效果：機(jī)械鉆速顯著提高，同比機(jī)械鉆速提高20%以上。PDC鉆頭的壽命得到了大大的提高，同比單只鉆頭進(jìn)尺提高了112m。鉆進(jìn)平穩(wěn)衡扭矩鉆井工具應(yīng)用案例2：2014.8 .17-8.25，長(zhǎng)慶油田隴8井井型：氣探直井鉆具組合：9 ”P(pán)DC +7”衡扭矩+鉆鋌+鉆桿使用井段：3703-4238m地層：劉家溝、石千峰、石盒子入井時(shí)長(zhǎng)：200h純鉆進(jìn)時(shí)間：141h該井3540-3890m井段為劉家溝組地層，可鉆性為4-7級(jí)

4、，且部分含礫石夾層，PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)機(jī)械鉆速低，鉆頭壽命低。衡扭矩鉆井工具66.21560100200未用衡扭矩使用衡扭矩鉆頭壽命對(duì)比鉆頭進(jìn)尺 m 衡扭矩鉆井工具應(yīng)用效果：?jiǎn)沃?成新PDC鉆頭進(jìn)尺156m，而鄰井同地層單只鉆頭平均進(jìn)尺僅為66.2m，泥包起鉆，鉆頭9成新;機(jī)械鉆速提高明顯，劉家溝組平均機(jī)械鉆速為4.02 m / h，而鄰井同地層的平均機(jī)械鉆速僅為2.09m/h;鉆井過(guò)程中井口扭矩變化平穩(wěn)，無(wú)憋跳鉆使用衡扭矩工具出井鉆頭 2.094.0205未用衡扭矩使用衡扭矩機(jī)械鉆速對(duì)比機(jī)械鉆速m/h扭力沖擊器扭力沖擊器（TorkBuster)是一種新型井下工具。在常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井的基礎(chǔ)上，通過(guò)扭

5、力沖擊器將鉆井液的能量轉(zhuǎn)化為扭轉(zhuǎn)沖擊力直接施加在鉆頭上，使鉆頭靠旋轉(zhuǎn)和沖擊共同作用破碎巖石，其主要作用是在保證井身質(zhì)量的同時(shí)，提高了機(jī)械鉆速。根據(jù)油田應(yīng)用，鉆速可提高2-4倍。扭力沖擊鉆井的構(gòu)想加拿大的Ulterra公司2000年首先提出，研制了扭力沖擊工具，命名為torkbuster，近幾年進(jìn)行了商業(yè)化應(yīng)用。我國(guó)正在研制中。中石油鉆井院，西南大學(xué)，勝利鉆井院扭力沖擊器1.結(jié)構(gòu)組成 扭力沖擊器主要由導(dǎo)流器、液動(dòng)錘和接頭三部分組成。 導(dǎo)流器過(guò)濾和分流系統(tǒng) 液動(dòng)錘啟動(dòng)腔、撞擊系統(tǒng)和節(jié)流系統(tǒng) 傳動(dòng)接頭與鉆頭連接導(dǎo)流器液動(dòng)錘傳動(dòng)接頭扭力沖擊器2.工作原理鉆井液經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后進(jìn)行分流。將含有較大顆粒的部分

6、鉆井液直接向下流入鉆頭；部分鉆井液分流入啟動(dòng)腔，用于啟動(dòng)液動(dòng)錘；剩余的鉆井液用于驅(qū)動(dòng)液動(dòng)錘。通過(guò)節(jié)流系統(tǒng)中的噴嘴產(chǎn)生壓降，在工具內(nèi)部形成高壓腔和低壓腔。導(dǎo)流器液動(dòng)錘接頭扭力沖擊器2.工作原理在壓差的作用下，驅(qū)動(dòng)撞擊錘轉(zhuǎn)動(dòng)，撞擊打擊面，形成沖擊力矩，同時(shí)由于撞擊錘的轉(zhuǎn)動(dòng)使工具內(nèi)部的流道切換，使壓差作用在啟動(dòng)錘上，帶動(dòng)撞擊錘反向轉(zhuǎn)動(dòng)，而后又引起流道切換，壓差再次驅(qū)動(dòng)撞擊錘轉(zhuǎn)動(dòng)形成撞擊。如此往復(fù)，撞擊錘不斷撞擊打擊面，形成扭轉(zhuǎn)沖擊。扭轉(zhuǎn)沖擊力的大小和壓差成正比。沖擊頻率與排量成正比。扭力沖擊器3.適用范圍 硬地層。附加沖擊能量切削巖石 粘滑地層扭力沖擊器5.應(yīng)用案例針對(duì)塔里木油田塔北地區(qū)哈拉哈塘、新

7、墾等區(qū)塊中深部地層機(jī)械鉆速低的問(wèn)題，曾應(yīng)用扭力沖擊器進(jìn)行過(guò)提速試驗(yàn)。第一階段第一階段: : 新墾新墾101101井、新墾井、新墾8-H8-H井井工具、鉆頭選型：165mm扭力沖擊器+241mmUD513（鋼體鉆頭） 效果：機(jī)械鉆速提高明顯60-90%，鉆穿礫石等特殊地層能力強(qiáng) 不足：鉆頭壽命短、該區(qū)塊井下情況滿(mǎn)足不了鋼體鉆頭壽命要求，鉆頭壽命和工具壽命不匹配、2口井試驗(yàn)均為鉆頭首先損壞扭力沖擊器5.應(yīng)用案例(鄰井同井段對(duì)比)井號(hào)井號(hào)井段井段地層地層進(jìn)尺進(jìn)尺機(jī)械鉆速機(jī)械鉆速鉆頭用量鉆頭用量鉆頭型號(hào)鉆頭型號(hào)新墾15572.00-6018.00TP-C446.002.103GS605FHJ517G

8、x 2新墾45455.00-5774.00TP364.001.994M1953SSHJ517G x 3新墾新墾1015334.00-5918.565334.00-5918.56T-PT-P584.56584.563.223.222 2UD513 x 2UD513 x 2井號(hào)井號(hào)使用井段使用井段進(jìn)尺進(jìn)尺m純鉆時(shí)間純鉆時(shí)間h機(jī)械鉆機(jī)械鉆速速m/h地層地層行程鉆速行程鉆速m/h平均行程平均行程鉆速鉆速新墾55926-6293367108.73.38C、D2.182.18新墾35961-63523911422.75C、D、S1.911.91新墾95900-604914983.51.78C、D0.891

9、.67新墾96049-6381332122.252.72D、S1.97新墾新墾8-H5813-63725813-6372559559110.45110.455.065.06C C、D、S3.323.323.323.32第一階段：新墾101井同井段鄰井橫向?qū)Ρ鹊谝浑A段：新墾8-H與P：二疊系 C：石炭系 D：泥盆系 S：志留系 O：奧陶系扭力沖擊器5.應(yīng)用案例(鄰井同井段對(duì)比)第一階段：新墾101井同井段鄰井橫向?qū)Ρ鹊谝浑A段：新墾8-H與第二階段: 哈11-4井、新墾405井 根據(jù)第一階段試驗(yàn)情況，將鉆頭更換為胎體鉆頭，扭力沖擊器的內(nèi)部材料也作了改進(jìn)并增加了涂層。效果：平均機(jī)械鉆速提高100-1

10、60%，鉆穿礫石等特殊地層能力強(qiáng)。一次鉆穿TPCDS五個(gè)層位（整個(gè)區(qū)塊唯一），地層適應(yīng)能力強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)兩趟鉆鉆穿三疊系-奧陶系（中完）井段，常規(guī)情況下平均大約需要5躺鉆，提速效果明顯，鉆井周期大大縮短。扭力沖擊器5.應(yīng)用案例(鄰井同井段對(duì)比)第一階段：新墾101井同井段鄰井橫向?qū)Ρ鹊谝浑A段：新墾8-H與井號(hào)井號(hào)使用井段使用井段進(jìn)尺進(jìn)尺m m純鉆時(shí)純鉆時(shí)間間h h平均機(jī)械鉆平均機(jī)械鉆速速m/hm/h平均行程鉆平均行程鉆速速m/hm/h鉆井周鉆井周期期d d哈115441-666012196151.981.2740哈11-15493-66001107684.671.621.1241哈11-25591-

11、665610655072.101.3034哈135386-66701296980.91.320.9358哈1215420-66201200670.71.781.1940哈11-4原設(shè)計(jì)5400-663712377081.75預(yù)計(jì)40哈哈11-411-45488-66345488-663411461146272.4272.44.214.212.812.811717水力振蕩器水力振蕩器（AG-itator)是一種新型井下工具。由水力作用，通過(guò)工具內(nèi)部結(jié)構(gòu)使工具產(chǎn)生縱向振動(dòng)，以提高鉆進(jìn)過(guò)程中鉆壓傳遞的有效性，減少鉆柱與井眼之間的摩阻，改善鉆壓的傳遞，提高機(jī)械鉆速。尤其適用于定向鉆井。水力振蕩器1.結(jié)

12、構(gòu)組成主要由三部分組成：動(dòng)力部分：螺桿定子/轉(zhuǎn)子閥和軸承系統(tǒng)配套部分（振蕩/彈簧短節(jié)）配套部分（振蕩/彈簧短節(jié)）動(dòng)力部分閥和軸承系統(tǒng)動(dòng)力部分剖面閥和軸承剖面配套部分（振蕩/彈簧短節(jié)）動(dòng)力部分閥和軸承系統(tǒng)水力振蕩器1.結(jié)構(gòu)組成振蕩/彈簧短節(jié)動(dòng)力部分橫截面1:2動(dòng)力鉆具截面5:6動(dòng)力鉆具截面彈簧活塞活動(dòng)接頭閥門(mén)由固定在馬達(dá)轉(zhuǎn)子下端的動(dòng)閥片和固定在定子上的定閥片組成。動(dòng)力部分是由一個(gè)螺桿馬達(dá)組成水力振蕩器2. 工作原理當(dāng)鉆井液通過(guò)動(dòng)力部分時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由于螺桿的特性，轉(zhuǎn)子的末端將帶動(dòng)閥片在橫截面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。將導(dǎo)致兩個(gè)閥片相錯(cuò)或重合。從而導(dǎo)致閥門(mén)上部泥漿壓力發(fā)生周期性的變化。壓力水力振蕩器2

13、. 工作原理 周期性泥漿壓力作用在振蕩/彈簧短節(jié)活動(dòng)接頭底部的活塞上，使活動(dòng)接頭受周期性的軸向力作用，同時(shí)周期性的壓縮內(nèi)在彈簧，導(dǎo)致彈簧發(fā)生振動(dòng)，造成活動(dòng)接頭沿軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)上部鉆具產(chǎn)生往復(fù)振蕩。 振蕩/彈簧短節(jié)彈簧活塞活動(dòng)接頭水力振蕩器2. 工作原理 往復(fù)振蕩的鉆具使鉆具在井底的暫時(shí)的靜摩擦變成動(dòng)摩擦，從而減小摩擦阻力。有效減輕因井眼軌跡導(dǎo)致的鉆具拖拉現(xiàn)象，保證有效的鉆壓，提高機(jī)械鉆速。 振動(dòng)的頻率和通過(guò)工具的流量成正比，頻率范圍9-26Hz。配套部分（振蕩/彈簧短節(jié)）動(dòng)力部分閥和軸承系統(tǒng)水力振蕩器3.作用與功能(1)改變鉆頭的加壓方式。把單純的機(jī)械式加壓改為機(jī)械與水力相結(jié)合的加壓方式

14、，為鉆頭提供較穩(wěn)定的有效的鉆壓 。(2)避免在大斜度井段鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生假鉆壓和鉆具彎曲現(xiàn)象，消除大斜度井、水平井受到鉆具重力分力、浮力和摩擦阻力的影響，獲得真實(shí)、穩(wěn)定的鉆壓。(3)起到減振效果。鉆進(jìn)過(guò)程中可減少鉆具的橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而減少鉆具的疲勞破壞，可延長(zhǎng)鉆柱和鉆頭的使用壽命，降低鉆井成本 。水力振蕩器3.作用與功能(4)減少摩阻，防止托壓。水力振蕩器在鉆進(jìn)過(guò)程中使其上下鉆具在井眼產(chǎn)生縱向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使鉆具在井下的靜摩擦變成動(dòng)摩擦，降低摩擦阻力，減少因井眼軌跡而產(chǎn)生的鉆具托壓現(xiàn)象，以保證有效鉆壓。(5)防止跳鉆，提高機(jī)械鉆速。在特殊地層鉆進(jìn)(如礫巖地層)，最易發(fā)生跳鉆現(xiàn)象，影響機(jī)械鉆速、鉆頭及鉆具壽命和鉆井質(zhì)量。水力振蕩器使鉆頭或下部鉆具與鉆柱中的其他部分連接變?yōu)槿嵝赃B接，實(shí)現(xiàn)了柔性加壓鉆進(jìn)，最大限度地吸收鉆柱振動(dòng)和鉆頭沖擊力，延長(zhǎng)了鉆頭與鉆具的使用壽水力振蕩器4. 應(yīng)用案例利用進(jìn)口水力振蕩器在四川盆地西部新場(chǎng)氣田的新沙2l 28H 井進(jìn)行了提高鉆速應(yīng)用試驗(yàn)。結(jié)果表明：加接該工具