本文選題：山前構造 + 地層抗鉆性參數(shù)��； 參考：《長江大學》2015年碩士論文

【摘要】：庫車山前構造是中石化的重點勘探開發(fā)區(qū)塊,作為加快中國西部油氣建設的重要生力軍,具有廣闊的開發(fā)前景。但隨著我國在西部油氣的勘探開發(fā)力度不斷增大,開發(fā)難度和工況也日益復雜。實踐表明,在新疆塔里木盆地區(qū)塊的鉆井過程中遇到的困難較多,主要表現(xiàn)為地層抗鉆性高、機械鉆速低、鉆井周期長等。因此,努力提高機械鉆速、提高鉆井效率、縮短施工周期,對山前構造地區(qū)能源的高效動用具有重大現(xiàn)實意義。本研究依托中石化石油工程先導和推廣項目“庫車山前地區(qū)安全優(yōu)快鉆井技術研究”,立足于庫車山前地區(qū)復雜地質條件,針對山前構造在勘探過程中普遍存在的鉆頭失效快、鉆井速度慢等難題,深入研究了山前構造地區(qū)的地層抗鉆特征,總結出了地層抗鉆性規(guī)律；從力學角度出發(fā),細化分析破巖工具的力學行為,結合現(xiàn)場實踐,對破巖工具進行了優(yōu)化選型；并引入針對性設計概念,結合理論模型研究,設計出了適應山前構造復雜地層的破巖工具,最終形成了一套適合山前構造地區(qū)的提速方案。其主要的研究成果如下：(1)在用常規(guī)室內(nèi)微鉆頭法建立地層可鉆性級值計算模型的基礎上,利用地層巖石硬度的測試儀分析了聲波測井與巖石硬度之間的數(shù)學關聯(lián),考慮了巖石硬度在分析庫車山前地區(qū)地層抗鉆性研究中的影響,建立了適合庫車山前構造地層巖石抗鉆性的計算模型,通過試驗測試分析了庫車地區(qū)整體地層抗鉆性規(guī)律,并以此繪制了庫車山前地區(qū)的地層抗鉆特征規(guī)律分布圖。經(jīng)分析庫車山前地區(qū)地層可鉆性級值和地層巖石硬度整體上是隨著地層深度的不斷加深而不斷增大,但是在第四系地層和吉迪克組地層以及以下白堊系地層的可鉆性級值和硬度的變化波動幅度較大,第四系地層的可鉆性級值變化范圍在1-6之間,地層巖石硬度在10-500MPa之間,吉迪克組及以下白堊系地層可鉆性級值變化范圍在3.5-6之間,地層巖石硬度在250-1000MPa之間。(2)從力學角度研究分析了牙輪鉆頭和PDC鉆頭的受力情況和破巖機理,結合對地層抗鉆特性規(guī)律的研究及對庫車山前地區(qū)的地質情況,總結出了庫車山前構造地區(qū)鉆頭的應用范圍及使用特點,并以此深入分析適用于庫車山前地區(qū)的鉆頭選型理論,立足此理論完成了對庫車山前地區(qū)的鉆頭選型,形成了一套適合庫車山前構造地區(qū)的鉆頭序列。第四系地層由于礫石層較厚,地層抗鉆性強,多采用牙輪鉆頭；庫車組及吉迪克組地層,地層多以泥巖為主,地層抗鉆性較好,適合底部動力鉆具配合PDC鉆頭進行鉆進,推薦使用刀翼數(shù)少,布齒密度低的鉆頭；吉迪克組以及蘇維依組地層由于地層含有大段鹽膏巖,在實際的鉆頭使用中,效果并不理想,但由于該地層整體硬度較上部地層差異不大,且在剛進入吉迪克組時地層硬度有明顯的降低趨勢,則在鉆頭的選用上依舊選用5刀翼鉆頭,以保證鉆頭的攻擊性,考慮到地層可鉆性的較差,則降低鉆頭的切削齒尺寸,由19mm降為16ram,以提高切削齒的使用壽命；白堊系地層由于地層抗鉆性差,地層的研磨性明顯提高,地層夾層較上部地層明顯增多,地層巖性變化大,在鉆頭的選用上應選用有高耐磨齒的鉆頭,如深遠DFS1605U鉆頭在該層位有較好的表現(xiàn),平均機械鉆速為2.05m/h,較普通PDC鉆頭機械鉆速提高了49%。(3)根據(jù)已鉆井復雜地層的鉆頭使用情況,綜合分析了第四系巨厚礫石層以及吉迪克組大段鹽膏層的鉆頭使用特點,對上述復雜地層的鉆頭進行了優(yōu)化設計：第四系地層主要采用牙輪鉆頭,通過改良鉆頭噴嘴,強化掌背、優(yōu)化齒形,以提高鉆頭在第四系地層的破巖能力；分析研究PDC鉆頭設計理論,針對PDC鉆頭在吉迪克組及以下地層的使用過程中普遍存在牙齒攻擊性不強,抗沖擊性差等問題,從切削齒、刀翼、冠部、保徑這幾個方面入手,設計出了一個16mm切削齒,5刀翼,中等拋物線冠型,中等密度布齒的T1653鉆頭,在庫車2井現(xiàn)場使用,并取得了較好的應用效果。通過以上研究取得的成果,對庫車山前構造及地層特性有了一定的認識,形成了一套鉆頭優(yōu)選方案,為以后該地區(qū)的鉆井施工提供一定的指導作用。
[Abstract]:The construction of Kuqa mountain front is the key exploration development zone block of Sinopec , which is an important force for accelerating the oil and gas construction in western China . It has broad prospects for development . However , as China ' s exploration and development of oil and gas in the west is increasing , the development difficulty and working condition are more complicated .
Based on the mechanical angle , the mechanics behavior of rock breaking tool is analyzed , and the rock breaking tool is optimized and selected in combination with the field practice .
Based on the analysis of the influence of rock hardness between 1 and 6 , the rock hardness of the formation is varied from 1 to 6 , the rock hardness of the formation is between 1 and 6 , and the rock hardness of the formation is between 10 and 500 MPa .
The strata of Kuqa Formation and Jik Formation are mostly mudstone , and the stratum has better anti - drilling property . It is suitable for drilling with PDC bit in the bottom dynamic drilling tool , and it is recommended to use a bit with low number of blades and low tooth density .
Because the formation contains large - segment salt paste , it is not ideal in the actual drill bit . However , because the overall hardness of the formation is less than that of the upper stratum , and the formation hardness is obviously decreased when it comes into the Godik group , 5 - blade bit is still used in the selection of the drill bit , so as to ensure the aggressive of the drill bit , and the cutting tooth size of the drill bit is reduced , and the cutting tooth size of the drill bit is reduced from 19 mm to 16 ram , so as to improve the service life of the cutting tooth ;
In this paper , the characteristics of the bit used in the strata with high wear - resistant teeth , such as the deep DFS1605U bit , have been improved obviously , the average mechanical drilling speed is 2.05m / h , the mechanical drilling speed of the common PDC bit is improved by 49 % .
This paper analyzes the design theory of PDC bit , and designs a 16 mm cutting tooth , 5 blade , medium parabola crown type , medium density cloth tooth T1653 drill bit , which is used in the field of Kuqa 2 well and obtains better application effect from several aspects such as cutting tooth , knife wing , crown and keeping diameter .
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE921.1;TE24

【參考文獻】

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本文編號：2002363