提速工具简介课件.pptx
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1、提速工具简介提速工具简介目录目录一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具二、涡轮钻具二、涡轮钻具三、水力震荡器三、水力震荡器四、冲击钻井工具四、冲击钻井工具 油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高,应用常规牙轮钻油田深部地层岩石坚硬、研磨极值高,应用常规牙轮钻头钻进,单只钻头进尺少,需要多次起下钻且机械钻速较低;头钻进,单只钻头进尺少,需要多次起下钻且机械钻速较低;应用螺杆进行复合钻进时,由于深井中温度较高,螺杆寿命应用螺杆进行复合钻进时,由于深井中温度较高,螺杆寿命低、使用效果不理想;此外采用气体钻井技术钻进可较大提低、使用效果不理想;此外采用气体钻井技术钻进可较大提高机械钻速,但还存在地层出水易引起的泥
2、包卡钻和气液转高机械钻速,但还存在地层出水易引起的泥包卡钻和气液转换后井壁稳定问题等,且气体钻井设备复杂,成本相对较高。换后井壁稳定问题等,且气体钻井设备复杂,成本相对较高。一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具1.1.研发背景研发背景 针对以上问题,国内外已尝试了多种工具,见到一定的针对以上问题,国内外已尝试了多种工具,见到一定的提速效果,但存在工具寿命低、技术不成熟、工具数量不足、提速效果,但存在工具寿命低、技术不成熟、工具数量不足、费用高等诸多问题。费用高等诸多问题。一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具国内国内水力脉冲提速工具水力脉冲提速工具 井底增压辅助射流工具井底增压辅助射流工具 SLTIT
3、SLTIT型扭力冲击器型扭力冲击器国外国外液动冲击锤液动冲击锤 扭力冲击器扭力冲击器1.1.研发背景研发背景 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具国内国内1.1.研发背景研发背景 冲击锤冲击锤 SLTITSLTIT型扭力冲击器是胜利油田钻型扭力冲击器是胜利油田钻井院研发的产品,它能够实现机械剪井院研发的产品,它能够实现机械剪切、水力和扭转冲击切、水力和扭转冲击3 3种破岩方式。该种破岩方式。该工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反工具利用钻井液驱动内部冲击锤做反复的扭转冲击,将部分流体能量转换复的扭转冲击,将部分流体能量转换成一定频率、周向扭转、冲击型的井成一定频率、周向扭转、冲击型的井底机械破岩能量,
4、并传递给钻头。底机械破岩能量,并传递给钻头。锤座锤座一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具国外国外1.1.研发背景研发背景 分流机构分流机构钻头连接短节钻头连接短节锤体锤体 TorkBuster TorkBuster 扭力冲击器是美国阿扭力冲击器是美国阿特拉特拉( ULTERRA)UD ( ULTERRA)UD 公司研发的产品,公司研发的产品,是一种纯机械动力工具。它将钻井液是一种纯机械动力工具。它将钻井液的流体能量转换成扭向的、高频的的流体能量转换成扭向的、高频的 ( (每分钟每分钟75075015001500次次) )均匀稳定的机械均匀稳定的机械冲击能量,并直接传递给冲击能量,并直接传递给PDC
5、PDC钻头。钻头。一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具国外国外1.1.研发背景研发背景 TorkBuster TorkBuster 扭力冲击器系列产品扭力冲击器系列产品(a)127mm (a)127mm 扭力冲击器扭力冲击器(b)165mm (b)165mm 自带扶正器自带扶正器(c)219mm (c)219mm 扭力冲击器扭力冲击器 (d)279mm (d)279mm 自带扶正器自带扶正器 使用使用TorkBusterTorkBuster时,时,使用与之配套的阿特拉使用与之配套的阿特拉UDUD型型PDCPDC钻头,以达到最理想钻头,以达到最理想的应用效果。的应用效果。 自主研发的自主研发的液动旋
6、冲工具液动旋冲工具能够通过钻井液提供的动力,能够通过钻井液提供的动力,在周向产生高频冲击,在轴向产生水力脉冲,使钻头的破岩在周向产生高频冲击,在轴向产生水力脉冲,使钻头的破岩方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩方式由普通的刮削转变为机械冲击与水力脉冲相结合的破岩方式,有效提高方式,有效提高PDCPDC钻头在深井硬地层中的剪切岩层效率。钻头在深井硬地层中的剪切岩层效率。一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具2.2.结构及原理结构及原理 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具 液动旋冲工具有效解决了液动旋冲工具有效解决了PDCPDC钻头在深井硬地层、软硬交错地层钻头在深井硬地层、软硬交错地层钻
7、进时,钻柱的纵向弹跳以及扭向粘滑现象。钻进时,钻柱的纵向弹跳以及扭向粘滑现象。 钻井液驱动动力机构带动上盘阀产生周期性脉冲对锤头做功,从而在钻头扭向上产钻井液驱动动力机构带动上盘阀产生周期性脉冲对锤头做功,从而在钻头扭向上产生均匀稳定的高频冲击力,使钻头和井底始终保持连续的高频切削生均匀稳定的高频冲击力,使钻头和井底始终保持连续的高频切削, , 提高剪切效率。提高剪切效率。2.2.结构及原理结构及原理 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具(1(1)提供额外的周向高频冲击力,消除粘滑现象,辅助)提供额外的周向高频冲击力,消除粘滑现象,辅助PDCPDC钻头剪切岩层;钻头剪切岩层; 液动旋冲工具内部的高
8、频冲击机构带动液动旋冲工具内部的高频冲击机构带动PDCPDC钻头在圆周方向实现高频冲击运动,可钻头在圆周方向实现高频冲击运动,可有效减少了粘滑现象,提高破岩效率,减少反冲扭力,有利于定向工具面的控制;这种有效减少了粘滑现象,提高破岩效率,减少反冲扭力,有利于定向工具面的控制;这种高频冲击力能够在较硬地层钻进时预先形成岩石裂纹和预破碎,改善了高频冲击力能够在较硬地层钻进时预先形成岩石裂纹和预破碎,改善了PDCPDC钻头的切削环钻头的切削环境,达到辅助境,达到辅助PDCPDC钻头剪切岩层的作用。钻头剪切岩层的作用。(2(2)提高)提高PDCPDC钻头的适用性和耐久性;钻头的适用性和耐久性; 针对液
9、动冲击特殊研制了高效针对液动冲击特殊研制了高效PDCPDC钻头,采用优质抗冲击钻头,采用优质抗冲击PDCPDC复合片,并设计了适合复合片,并设计了适合冲击钻进的冠部曲线及翼型,配合液动旋冲工具使用,使原来只能用牙轮钻头钻进的深冲击钻进的冠部曲线及翼型,配合液动旋冲工具使用,使原来只能用牙轮钻头钻进的深部地层实现了部地层实现了PDCPDC钻头钻井,提高机械钻速、使用寿命和安全性。钻头钻井,提高机械钻速、使用寿命和安全性。3.3.技术特点技术特点 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具(3 3)液动脉冲辅助破岩;)液动脉冲辅助破岩; 液动旋冲工具内部独特的液力冲击转化机构,改变了钻井液水力流场,形成了高
10、频液动旋冲工具内部独特的液力冲击转化机构,改变了钻井液水力流场,形成了高频的水力脉冲波动,提高了井底岩屑的清洗和运移,减少岩石重复切削,进一步提高钻速。的水力脉冲波动,提高了井底岩屑的清洗和运移,减少岩石重复切削,进一步提高钻速。(4 4)纯机械构造,适用温度高;)纯机械构造,适用温度高; 工具内部为纯机械零件构造,无电子元件,适用温度高,工具内部为纯机械零件构造,无电子元件,适用温度高,可满足深层高温的钻井的工况要求。可满足深层高温的钻井的工况要求。(5 5)现场操作简单可行、安全可靠。)现场操作简单可行、安全可靠。 液动旋冲工具配合与北京合作研发的特殊高效液动旋冲工具配合与北京合作研发的特
11、殊高效PDCPDC钻头现场施工简单,对现场条件要钻头现场施工简单,对现场条件要求较少,无需额外的设备,即使工具失效也可作为短接继续钻进,确保施工安全可靠。求较少,无需额外的设备,即使工具失效也可作为短接继续钻进,确保施工安全可靠。安全可靠的安全可靠的防脱结构防脱结构3.3.技术特点技术特点 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具序号序号型号型号适应井眼尺寸适应井眼尺寸总长总长m m外径外径mmmm两端扣型两端扣型压降压降MPaMPa总重总重KgKg1 1127127661.221.22132132上:上:NC38NC38、下:、下:3 1/2REG3 1/2REG2-32-386862 217817
12、88 1/28 1/21.661.66182182上上:NC46:NC46、下、下:4 1/2REG:4 1/2REG2-32-32702703 31961969 1/29 1/21.661.66196196上上:NC56:NC56、下、下:4 1/2REG:4 1/2REG2-32-33603604 427927912 1/412 1/41.581.58279279上上:NC61:NC61、下、下:6 5/8REG:6 5/8REG2-32-36006004.4.技术参数技术参数 试验目的:试验目的:1.1.测试工具在钻压下运转情况;测试工具在钻压下运转情况;2.2.测试工具在设计排量下运转
13、情况。测试工具在设计排量下运转情况。试验结果:试验结果:工具工具6L/s6L/s时启动,时启动,30L/s30L/s时运转正常,时运转正常,加钻压加钻压16t16t工具动作正常。工具动作正常。5.5.室内试验室内试验 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具试验目的:试验目的:1.1.测试工具在设计排量下震动频率。测试工具在设计排量下震动频率。试验结果:试验结果:运转正常,各型号工具测试频率分别为运转正常,各型号工具测试频率分别为40406060HzHz。5.5.室内试验室内试验 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具BSZ600BSZ600高级震动分析仪高级震动分析仪 F1300F1300泥浆泵泥浆泵 由
14、于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲,因此对钻头由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲,因此对钻头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况,研发了提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况,研发了635635系列系列专用专用PDCPDC钻头(已升级至四代),并优选了钻头(已升级至四代),并优选了616616系列进口钻头。系列进口钻头。635/1400井号:城探井号:城探1 1井段:井段:4357-4954m4357-4954m进尺:进尺:597m597m钻速:钻速:4.21m/h4.21m/h纯钻:纯钻:141.75h 141.75h 井号:古城井号:
15、古城9 9井段:井段:4526-5157 m 进尺:进尺:631m631m钻速:钻速:5.06m/h5.06m/h纯钻:纯钻:124.92h 124.92h 635/82636.6.现场工艺研究现场工艺研究配套钻头研选配套钻头研选 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具 由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲,因此对钻头由于工具对钻头施加额外的周向高频冲击和轴向水力脉冲,因此对钻头提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况,研发了提出了更高的要求。结合工具特点及不同地层的地质情况,研发了635635系列系列专用专用PDCPDC钻头(已升级换代至四代),并优选了钻头(已升级换代至四
16、代),并优选了616616系列进口钻头。系列进口钻头。616/A195313井号:芳深井号:芳深4-4-平平1 1井段:井段:2502-2811 m m进尺:进尺:309m309m钻速:钻速:8.22m/h8.22m/h纯钻:纯钻:37.61h 37.61h 起钻原因:地质取心起钻原因:地质取心井号:达深井号:达深2121井段:井段:2749.09-3254.2m进尺:进尺:505.11m505.11m钻速:钻速:3.0m/h3.0m/h635/85800026.6.现场工艺研究现场工艺研究配套钻头研选配套钻头研选 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具1 1、井深、井深2600m2600m2 2、
17、转盘转速、转盘转速70rpm70rpm一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具7.7.钻具组合钻具组合- -应用应用landmarklandmark软件对钻具组合进行了模拟计算软件对钻具组合进行了模拟计算初始条件:初始条件:1 1、初始井斜、初始井斜0-50-52 2、钻压、钻压10-160KN10-160KN3 3、钻具组合形式、钻具组合形式变量:变量:7.7.钻具组合钻具组合- -光钻铤钻具组合光钻铤钻具组合 光钻铤钻具组合钻压与造斜率的关系光钻铤钻具组合钻压与造斜率的关系一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具塔式钻具组合钻压与造斜率的关系塔式钻具组合钻压与造斜率的关系7.7.钻具组合钻具组合- -塔式
18、钻具组合塔式钻具组合 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具7.7.钻具组合钻具组合- -满眼钻具组合满眼钻具组合 满眼钻具组合钻压与造斜率的关系满眼钻具组合钻压与造斜率的关系一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具双钟摆钻具组合钻压与造斜率的关系双钟摆钻具组合钻压与造斜率的关系7.7.钻具组合钻具组合- -双钟摆钻具组合双钟摆钻具组合 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具单钟摆钻具组合钻压与造斜率的关系单钟摆钻具组合钻压与造斜率的关系7.7.钻具组合钻具组合- -单钟摆钻具组合单钟摆钻具组合 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具7.7.钻具组合钻具组合- -landmarklandmark软件计算结果软件计算结果
19、原井斜原井斜序序号号推荐钻具组合推荐钻具组合推荐钻铤尺寸推荐钻铤尺寸推荐螺扶尺推荐螺扶尺寸寸推荐钻井参数推荐钻井参数井斜趋势井斜趋势0 01 1塔式塔式159+178159+178、165+178165+178 8-14t8-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜2 2双钟摆双钟摆1651652102142102142-7t2-7t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜1781782102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜3 3满眼满眼178178212212、2142142-8t2-8t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜4 4
20、光钻铤光钻铤178178 8-14t8-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜5 5单钟摆单钟摆1781782102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜6 6双钟摆单钻铤双钟摆单钻铤1781782102142102142-12t2-12t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜1 11 1单钟摆单钟摆1591592102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm微降微降1651652102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm2-8t2-8t稳斜、稳斜、8-148-14微降微降17
21、81782102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜2 2满眼满眼1781782102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm2-82-8稳斜、稳斜、8-148-14微降微降一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具2 21 1单钟摆单钟摆1591592102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm微降微降1651652102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm微降微降1781782102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜2
22、2满眼满眼159159、165165、1781782102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜3 31 1单钟摆单钟摆1591592102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm微降微降1651652102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm微降微降1781782102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜4 41 1单钟摆单钟摆1591592102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm3-8t3-8t稳斜、稳斜、8-
23、148-14微降微降1651652102142102142-14t2-14t,60-70rpm60-70rpm2-7t2-7t稳斜、稳斜、7-147-14微降微降1781782102142102146-14t6-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜5 51 1单钟摆单钟摆1591592102142102143-14t3-14t,60-70rpm60-70rpm3-8t3-8t稳斜、稳斜、8-148-14微降微降1651652102142102144-14t4-14t,60-70rpm60-70rpm稳斜稳斜1781782102142102148-14t8-14t,60-70rpm6
24、0-70rpm稳斜稳斜注:序号靠前的为最优配置。注:序号靠前的为最优配置。7.7.钻具组合钻具组合- -landmarklandmark软件计算结果软件计算结果一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具 通过理论计算得出,单钟摆钻具组合更适用于液动旋冲工通过理论计算得出,单钟摆钻具组合更适用于液动旋冲工具,在规定钻进参数下,能够起到防斜、纠斜效果。具,在规定钻进参数下,能够起到防斜、纠斜效果。 通过达深通过达深2020井的现场应用,进一步证明了单钟摆钻具组合井的现场应用,进一步证明了单钟摆钻具组合配合液动旋冲工具,能更好的控制井斜,保证井身质量。配合液动旋冲工具,能更好的控制井斜,保证井身质量。井号井号
25、井深井深井斜井斜达深达深20井井2842m3.53055m3.43185m2.53760m2.47.7.钻具组合钻具组合- -现场验证现场验证 一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具试验目的:试验目的:下井前测试工具是否正常。下井前测试工具是否正常。 测试结果:测试结果:30L/s30L/s时工具压降及动作正常。时工具压降及动作正常。带螺杆测试带螺杆测试不带螺杆测试不带螺杆测试一、液动旋冲工具一、液动旋冲工具8 8. .现场应用现场应用入井前测试入井前测试 测试目的:测试目的:室内测试工具使用后功率及压降变化。室内测试工具使用后功率及压降变化。 测试结果:测试结果:25L/s25L/s时工具动作正常
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