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空气锤研制及应用技术
空气锤研制与应用技术 目 录 一、研究背景 二、技术特点 三、结构与工作原理 四、技术指标与试验曲线 五、现场试验与应用成果 六、问题及措施 七、进一步研究方向 一、 研究背景 问题的提出 玉门油田“窿9井”遇到的问题:钻井速度慢、井斜 为解决上述问题,中石油集团公司在“窿9井”实施了空气钻井试验;并根据试验情况,提出了一系列有针对性的研究课题 单次冲击功 空气锤的单次冲击功表明了空气锤工作的能力 在工作行程接近终了时,活塞所具有的冲击功为 风压 密切注意钻进中风压的变化,掌握空气锤钻进情况与工作状态 空气锤钻进时的风压变化规律如下图:0-t1为开始供气,风压上升至P1;t1— t2为吹孔状态,风压稳定在P1上;t2-t3为空气锤降至井底,风压迅速上升到P2,空气锤进入正常工作状态;t3— t4为空气锤正常工作状态,风压稳定在P2上,井底排屑畅通;t4— t5将空气锤钻头提离井底,空气锤又进入吹孔状态,风压降至P1 风压 送风量较小或井底排屑不畅时,钻屑产生积累,风压逐渐升高,如下图所示 这时应上提钻具,使空气锤由冲击工作状态转变为强吹井底状态,依靠送气管路中能量的突然释放,产生短时间高速气流,将积存的钻屑喷出 待气压下降后再放下钻具,继续钻进 岩性: 主要为泥岩夹粉砂岩 钻进井段: 675.52~2056.35米 进尺: 1380.83米(单只钻头) 纯钻时间: 81小时16分 平均机械钻速:16.99米/小时 钻进参数: 耗气量: 100~120米3/分 钻压: 3~5吨 转速: 50~80rpm 立压: 5.5~6.5MPa 岩性: 泥岩、砂岩 纠斜井段:3064.52—3276.18米 进尺: 211.66米 纯钻时间:27.58小时 钻进参数: 钻压:0.1—1吨 立压:1.4—2MPa 转速:50—60rpm 结果:最大井斜角14.01度,纠斜后井斜角7.21度 研制出具有保径纠斜功能的专用工具——辊子扶正装置 按照常规钻井模式,设计井深6316米需要510天的钻进周期。 本井4月19日开钻,9月12日完钻钻井周期145天,完钻井深6530m。大幅度缩短了川渝地超深井钻井周期,实现了股份公司要求的当年部署当年出勘探成果的目标,取得了历史性的突破。 1#空气锤钻进时润滑不及时,影响了钻速。 以下照片为润滑不正常的零件与润滑正常的零件对比。 2#空气锤-配气座 1#空气锤-配气座 2#空气锤-活塞 1#空气锤-活塞 2#空气锤-气缸 1#空气锤-气缸 1#空气锤、2#空气锤的钻进数据比较 达到目标层 (平均钻时2.6分钟/米) 钻速较低(平均钻时达5.5分钟/米) 起钻原因 22.98米/小时 10.83米/小时 平 均 机械钻速 62.45小时 22.8小时 累计钻时 1434.89米 247.01米 累计进尺 1066.01—2500.9米 819—1066.01米 钻进井段 2—3吨 2—3吨 钻 压 2.2—2.5MPa 2.2—2.5MPa 立管压力 135—150m3/min 135—150m3/min 气 量 12 1/4” 12 1/4” 井 眼 KQC275-2#空气锤 KQC275-1#空气锤 空气锤型号及编号 龙岗10井是龙岗构造上所钻的一口预探井 根据同构造上完钻的龙岗1及正钻的龙岗2、3、9、11井的气体钻井钻探情况,在钻井工程设计阶段就作了如下工作: (1)对气体钻井井段的井下地质复杂情况、钻井风险及难点做了深入的分析 (2)对气体钻井空气锤钻进的井身质量控制、钻具组合及使用要求、空气锤钻进的注意事项等环节做了细致的部署 龙岗10井空气锤钻进刷新了龙岗1井的两项空气锤钻进记录: (1)2007年4月19日16:00—4月20日16:00,空气锤日进尺575米,改写了2006年“龙岗1井”日进尺557米的记录。 (2)单只钻头进尺1744.93米,打破了龙岗1井单只钻头进尺1712.82米的记录。 岩性: 紫灰色粉砂岩 钻进井段: 2850~2882.98米 进尺: 32.98米 纯钻时间: 4.16小时 平均机械钻速:7.93米/小时 钻进参数: 注气量: 105米3/分 钻压: 0~2吨 转速: 30rpm 立压: 1.6~1.8MPa 起钻原因 接完271#单根井深2879.80米时,钻进1米后钻压开始有显示,钻速明显变慢,扭矩变小;钻至井深2882.23米时,扭矩突然由13kN·m升高至29kN·m,转盘蹩停;停钻上提活动钻具后继续钻进,速度缓慢;井深2882.98米起钻。 情况分析 分析认为,由于没有按要求在空气锤上端安装2只强制性回压阀,只是安装了2只
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