采用四合一復(fù)合鉆井技術(shù)提高石油鉆井效率

尹偉 李維景 寧夏礦業(yè)開發(fā)勘查院

采用四合一復(fù)合鉆井技術(shù)提高石油鉆井效率

尹偉 李維景 寧夏礦業(yè)開發(fā)勘查院

“四合一”是把PDC、單彎螺桿、短鉆鋌和穩(wěn)定器四種工具合并運(yùn)用的一種鉆具結(jié)構(gòu)。它的應(yīng)用改變了以往定向后強(qiáng)增斜的軌跡控制思路，既利用了單彎螺桿的滑動(dòng)可調(diào)能力，又具備了雙穩(wěn)定器剛性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)斜穩(wěn)方位性能，還充分發(fā)揮了PDC的快速鉆進(jìn)優(yōu)勢(shì)，因而能夠滿足直井段防斜、定向造斜、復(fù)合調(diào)整和穩(wěn)斜穩(wěn)方位的軌跡控制要求，成功實(shí)現(xiàn)二開“一趟鉆”，達(dá)到了減少起下鉆和滑動(dòng)調(diào)整、解放機(jī)械鉆速、降低井下風(fēng)險(xiǎn)的使用效果。四合一鉆具的成功推廣，把油田定向井技術(shù)推上了規(guī)?；崴俚目燔嚨?。

鉆井；四合一；復(fù)合鉆井；井眼軌跡

我院鉆井隊(duì)在中石油長慶油田分公司采油六廠位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶鉆井區(qū)塊進(jìn)行施工。該采油廠2011年開發(fā)的主力油層長4+5，垂深2000～2300m左右，由于征地困難，位移一般都在500m左右，1/3的井位移超過600m，最深的元193-61井完鉆井深 2724m，位移最大的元193-61井井底位移達(dá)939.03m。按照中石油長慶油田分公司《鉆井工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（Q/CQ 0717-1998），這種井的靶區(qū)半徑應(yīng)為55～65m。按照《定向井鉆井工藝及井身質(zhì)量要求》（SY/T 5955-1999），靶區(qū)半徑應(yīng)該在65～80m。而該采油廠的油田開發(fā)方案中長4+5的井距僅300m，因此靶區(qū)半徑和其他區(qū)塊淺井一樣都是30m，這樣一來，長井段軌跡控制的精確性就成了最大的工程難題，如果采用目前的常規(guī)鉆井技術(shù)，鉆井效率難以提高，安全生產(chǎn)得不到保證。

對(duì)此，2011年3月我院成立由9名工程技術(shù)人員組成“四合一”復(fù)合鉆井技術(shù)攻關(guān)小組，以提高石油鉆井生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。“四合一”復(fù)合鉆井技術(shù)攻關(guān)技術(shù)小組根據(jù)長慶油田第六采油廠鉆井技術(shù)要求和我院使用的ZJ40/2250J型鉆機(jī)特點(diǎn)，積極開展技術(shù)攻關(guān)活動(dòng)，精心組織實(shí)施，對(duì)鉆井過程中出現(xiàn)的問題及時(shí)分析、研究，制定對(duì)策，優(yōu)化施工方案、調(diào)整相關(guān)參數(shù)。

1 現(xiàn)狀調(diào)查及原因分析

項(xiàng)目攻關(guān)小組通過對(duì)區(qū)塊所在地層的特點(diǎn)認(rèn)真學(xué)習(xí)和分析，結(jié)合鉆井實(shí)際情況，采集到一些以往影響井眼軌跡控制一些因素，經(jīng)過對(duì)這些控制因素的分析，在保證數(shù)據(jù)客觀性和鉆井施工具備可比性的前提下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整理分析調(diào)查統(tǒng)計(jì)，得出了影響鉆井井眼軌跡的主要原因是洛河層防斜難、PDC鉆頭在1500m以后定向，反扭角無法把握、在直羅完成造斜和強(qiáng)增斜，對(duì)井壁穩(wěn)定的影響很大和強(qiáng)增斜井段增斜率不穩(wěn)定。

2 制定對(duì)策

針對(duì)影響井眼軌跡的主要原因，攻關(guān)小組成員集思廣益研究制定了具體的對(duì)策和措施見表1。

3 方案實(shí)施

表1 對(duì)策和措施表

3.1 提高造斜點(diǎn)，控制最大井斜

1）、根據(jù)所下鉆具的增斜能力，選擇造斜點(diǎn)和初始井斜。最好將初始井斜角確定在10°左右，最大井斜控制在20°之內(nèi)，造斜點(diǎn)選擇在洛河組頂部,最低離安定頂界200m。

2）、提高施工效率， PDC鉆頭在洛河層定向容易，反扭小，工具面擺動(dòng)不大，操作簡便。

3.2 洛河地層施工

3.2.1 洛河地層是整個(gè)軌跡控制的黃金井段

一般洛河段要完成繞障、定向、復(fù)合調(diào)整三大功能，這正好發(fā)揮了洛河地層井淺、可鉆性好、定向效率高、容易增斜的獨(dú)有特點(diǎn)。

3.2.2 定向造斜要求

由于四合一鉆具主要強(qiáng)調(diào)的是鉆具的穩(wěn)定性，因而必然要犧牲一部分可調(diào)性。四合一鉆具的造斜率要低于常規(guī)的復(fù)合鉆具。

(1）定向造斜是一口井成功控制的起始環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)致洛河井段整段低效滑動(dòng)施工，因此定向造斜工作一定要引起高度重視。

(2）鉆壓選擇：10～20KN，注意加壓一定要平穩(wěn)，鉆壓不能過大。由于PDC鉆頭定向?qū)︺@壓要求嚴(yán)格，因此一定要認(rèn)真校正好指重表， 技術(shù)員在前兩根必須監(jiān)督扶鉆，嚴(yán)格控制鉆壓。

(3）可鉆性好的地層尤其要注意控制鉆壓，否則光打進(jìn)尺不增斜。電動(dòng)鉆機(jī)盡量利用自動(dòng)送鉆或掛電磁剎車來控制鉆壓。

(4）定向時(shí)必須連續(xù)造斜，邊定邊復(fù)合的做法往往增斜被動(dòng)。并要注意把方位及早調(diào)整到位。

3.3 復(fù)合調(diào)整段

洛河井段復(fù)合調(diào)整，一是根據(jù)增斜率適當(dāng)調(diào)整井斜，二是要盡快把方位調(diào)整到位，這兩個(gè)要兼顧實(shí)施，不能顧此失彼，更不能貪圖搶進(jìn)尺失去調(diào)整的有利時(shí)機(jī)。

3.4 下部軌跡的調(diào)整方法

直羅組及時(shí)微調(diào)是四合一鉆具軌跡控制的有效補(bǔ)充，可延長軌跡控制井段，大幅提高一趟鉆的比例。

3.4.1 進(jìn)入安定以后屬于快速鉆進(jìn)井段，一般不主張微調(diào)。

3.4.2 如果在直羅井斜較?。?0°以內(nèi)），方位偏差較大（20°以內(nèi)），可在直羅底部大砂巖段（約有70m）人工調(diào)整，盡量延長可鉆進(jìn)井段。

4 實(shí)施效果

例1：元194-61井

該井設(shè)計(jì)方位7.87°，設(shè)計(jì)位移：235.76m，二開鉆具組合：

￠222PDC鉆頭（T5445H）+￠172mm×1.25°（穩(wěn)定器213mm）×7.48m單彎+2.52m短鉆鋌+￠212穩(wěn)定器×1.60m+ +￠165mm無磁一根+￠165mm鉆鋌×10根

該鉆具二開入井（332m），在1009m開始定向到8.8°。復(fù)合鉆進(jìn)至1444m調(diào)整方位兩根，開轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進(jìn)至井底。

表2 元194-61井?dāng)?shù)據(jù)

該井為一趟鉆，完鉆井深2262米。井眼軌跡合格。完井周期為5天13小時(shí)。單點(diǎn)中靶半徑14.17m，連斜半徑16.28m，見表2。

例2：安235-34井

該井設(shè)計(jì)方位179.01°，設(shè)計(jì)位移：464.92m，二開鉆具組合：

￠222PDC鉆頭（T5445H）+￠172mm×1.25°（穩(wěn)定器212.5mm）×7.6m單彎+3m短鉆鋌+￠211穩(wěn)定器×1.60m+ +￠165mm無磁一根+￠165mm鉆鋌×13根

該鉆具二開入井（188m），在630m開始定向兩根，678m、870m定向兩根，井斜增 至10°，開轉(zhuǎn)鉆盤復(fù)合鉆進(jìn)至2140m，上隨鉆往小扭方位一根，之后復(fù)合至井底。

該井為一趟鉆，井眼軌跡合格，完鉆井深為2261米。鉆井周期4天22小時(shí)。該鉆具在洛河表現(xiàn)為微增斜，安定、直羅、延安組井斜方位基本穩(wěn)住，延長開始微降斜。降斜率為1°/100m。該井由于進(jìn)安定時(shí)取超前角較大（10°），最后在2140m隨鉆扭方位一根（見表3）。

在2011年，我們通過使用“四合一”復(fù)合鉆井技術(shù)，共施工完成22口井，總進(jìn)尺44058米，創(chuàng)造了我院鉆機(jī)年進(jìn)尺的歷史新高。所有井的井身軌跡合格率達(dá)到了100%。得到了甲方的高度好評(píng)。

表3 安235-34井斜井段數(shù)據(jù)

5 結(jié)論和建議

5.1 “四合一”復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)有力的結(jié)合了PDC鉆頭的快速鉆進(jìn)、雙穩(wěn)定器的穩(wěn)定性和螺桿鉆具的可調(diào)性，實(shí)現(xiàn)了直井段防斜打直、斜井段穩(wěn)斜穩(wěn)方位的良好效果，從使用效果看，值得大規(guī)模推廣。

5.2 四合一鉆具為實(shí)現(xiàn)全井一趟鉆提供了有力的技術(shù)保證，同時(shí)也具有相當(dāng)積極的事故預(yù)防作用。

5.3 四合一鉆具組合是目前為止控制直井段井斜效果最好的鉆具結(jié)構(gòu)?？梢詫?shí)現(xiàn)直井段防斜打直（1000m洛河段井斜不超過2°）。

5.4 洛河地層的掌握是該鉆具結(jié)構(gòu)成功的關(guān)鍵所在；直羅地層有效恰當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)可大幅度提高一趟鉆的比例。

5.5 良好的泥漿性能是上部及時(shí)微調(diào)的根本保證。

四合一鉆具的成功推廣，縮短了鉆井周期，提高了鉆井效率，把油田定向井技術(shù)推上了規(guī)模化提速的快車道。該課題意義主要意義在于尋找井眼軌跡控制的相關(guān)因素，合理有效的采用新工藝和相對(duì)應(yīng)措施以提高鉆井效率，確保鉆井工程質(zhì)量優(yōu)良并為今后類似施工提供可靠借鑒經(jīng)驗(yàn)。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.007