鉆具防磨接頭技術(shù)在錦州油田的研究與應(yīng)用

任憲忠

摘 要：針對側(cè)鉆井開窗、鉆進過程中鉆具彎曲或老井井眼不規(guī)則，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)鉆井時損傷原井固有套管的現(xiàn)象，進行了側(cè)鉆井鉆具防磨接頭的研制。實踐表明，側(cè)鉆井防磨接頭能夠避免鉆具對套管的破壞性磨損，同時減少鉆具的摩阻，提高了磨銑及裸眼鉆進的速度，提高了修井效率，縮短了修井周期，具有廣泛的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：側(cè)鉆；接頭；偏磨；套管

前言

隨著開采時間的延長，錦州油田已經(jīng)進入開發(fā)中后期，套變井逐年增多，特別是實施蒸汽吞吐的稠油井表現(xiàn)得更為明顯，注汽輪次越多的稠油井，其油層套管及固井水泥環(huán)性能越容易發(fā)生改變，套管損壞情況越嚴重[1]，至使許多井不能正常生產(chǎn)。雖然已形成一套較完整的、切實可行的“套管損壞”修復(fù)工藝技術(shù)，使部分因“套管損壞”而停產(chǎn)的井能恢復(fù)生產(chǎn)，但是，對于套管損壞嚴重的熱采井，由于井下情況特別復(fù)雜，進行井下作業(yè)打撈、磨銑、整形、倒扣、套銑等均無效，且多發(fā)生在油層頂界300～800m，因此只能靠開窗側(cè)鉆恢復(fù)其產(chǎn)能。

開窗側(cè)鉆技術(shù)就是在選定的套管損壞井（損壞點較深的嚴重套管損壞井）的套管損壞點以上某一合適深度位置固定一個專用斜向器，利用斜向器的導(dǎo)斜和選斜作用，使專用工具（如銑錐等）在套管側(cè)面開窗，形成通向油層的必由通道，然后由側(cè)鉆鉆具（包括鉆頭）鉆開油層至設(shè)計深度，下入小套管固井射孔完成[2～4]。據(jù)統(tǒng)計，遼河油田的側(cè)鉆井已經(jīng)超過1600余口，但在側(cè)鉆開窗、鉆裸眼過程中由于原井存在著固有的井斜，新井眼新井斜的產(chǎn)生及鉆壓的不均衡，使得鉆具彎曲緊貼套管壁，在鉆具的旋轉(zhuǎn)過程中，容易損壞或損傷原井固有套管，發(fā)生套管偏磨損壞現(xiàn)象，給后期投產(chǎn)帶來嚴重的影響。針對這種現(xiàn)象，進行了側(cè)鉆井鉆具防偏磨接頭的研制，并成功應(yīng)用于現(xiàn)場。

1 技術(shù)原理及特點

FMJ-145-Ⅰ型是由2個接頭組成，中間裝有80 mm 尼龍纖維塑料1M1107轉(zhuǎn)動膜，并且能在接頭本體上轉(zhuǎn)動（圖1）。由于轉(zhuǎn)動尼龍纖維塑料與井壁之間的摩阻系數(shù)較小的原因，使原井套管免受傷害，地面鉆壓順利傳送到鉆頭，確保裸眼鉆進機械鉆速的提高。

FMJ-145-Ⅱ型是由2個接頭聯(lián)接組成，中間裝有轉(zhuǎn)動軸承（圖2），通過軸承的外徑尺寸及軸承的轉(zhuǎn)動，減少鉆具與套管之間的摩阻，避免鉆具對原井套管的傷害，從而達到提高鉆機械鉆速的目的。該工具的加工難度較大，軸承需要防砂密封與表面硬度強化。

以上2種類型的防磨接頭，Ⅰ型結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)動套損壞后比較容易更換，價格較低；Ⅱ型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。

2 現(xiàn)場調(diào)查及應(yīng)用

通過對錦州采油廠近116口二次側(cè)鉆井統(tǒng)計資料分析認為，開窗側(cè)鉆點上部套管發(fā)生變形、錯斷。2010～2012年通過對54口側(cè)鉆井側(cè)鉆后井口底法蘭的檢查，發(fā)現(xiàn)底法蘭短接偏磨井有4口，偏磨嚴重的已經(jīng)出現(xiàn)漏洞。統(tǒng)計調(diào)查表明，側(cè)鉆偏磨對原井套管損害相當(dāng)嚴重，不能忽視。

側(cè)鉆井鉆具防磨接頭在錦州采油廠現(xiàn)場應(yīng)用54井次，均取得了較好的效果，使用該工具的側(cè)鉆井，沒有出現(xiàn)底法蘭試壓不合格事項。其主要作用是減少了造斜井段鉆具摩阻，增加了鉆壓傳遞效率，提高機械鉆速。其主要試驗性能參數(shù)是泵壓、攜砂性能、扭矩傳遞、抗拉及抗扭強度。主要指標(biāo)是防磨性能、減少摩阻情況等。下面以錦45-030-25井為例加以說明。

（1）錦45-030-25的側(cè)鉆設(shè)計情況。①開窗位置853 m；②完鉆井深1 195 m；③裸眼進尺350～850 m；④井斜8～12°；⑤350～750 m鉆具連接情況1個/100m分散在造斜井段。

（2）入井情況。套管開窗時開始應(yīng)用，按以上設(shè)計位置連接，使用周期16 h，泵壓為4.5～5.0 MPa，攜屑性能正常；鉆裸眼時應(yīng)用，仍按上述設(shè)計進行連接，因為主要是防套管磨損，中途起鉆換鉆頭一次，連續(xù)使用74.8 h，泵壓6～6.5 MPa，攜砂性能正常。

（3）試驗情況。通過套管開窗過程中防磨接頭（FMJ-145-Ⅰ）的應(yīng)用，證明了該接頭扭矩傳遞及抗拉扭矩強度均能滿足井下的需要，并且能夠起到套管的防磨作用。同時減小鉆具的摩阻，使鉆壓能及時補充到銑錐上，可提高磨銑速度。

通過側(cè)鉆井裸眼鉆進過程防磨接頭（FMJ-145-Ⅰ）的應(yīng)用，也充分證明了該接頭的機械性能的可靠性，能滿足側(cè)鉆井裸眼鉆進的要求。在大井斜段分布連接防磨接頭，能夠起到保護套管防磨損的作用，同時減小鉆具在大井斜井段的摩阻，使鉆壓及時傳遞補充到鉆頭上，可提高裸眼鉆機的機械鉆速。如果將該接頭應(yīng)用在裸眼井段（造斜井段）及套管內(nèi)，造斜井段對保護套管，減小摩阻，提高修井速度，縮短修井周期將會有更明顯的效果。

3 結(jié)束語

3.1 隨著稠油注汽輪次的增多，套管損壞現(xiàn)象日益嚴重，為使油井重新利用，側(cè)鉆井的數(shù)量急劇增長。但在側(cè)鉆開窗過程中，由于原井和新井都存在井斜，使得鉆具彎曲緊貼套管壁，當(dāng)鉆具高速旋轉(zhuǎn)時便極容易損壞或損傷原井固有套管。

3.2 側(cè)鉆井鉆具防磨接頭的研制就是針對大修側(cè)鉆過程中，鉆具磨損套管嚴重的現(xiàn)狀而提出的。

3.3 現(xiàn)場試驗表明，側(cè)鉆井鉆具防磨接頭機械性能可靠。防磨接頭連入磨銑、鉆進過程中，泵壓正常，攜砂性能良好，沒有給原有鉆具帶來不良影響。

3.4 套管井內(nèi)應(yīng)用鉆具防磨接頭，避免了套管的鉆具破壞性磨損。減少鉆具的摩阻，提高了磨銑及裸眼鉆進的速度，同時提高了修井效率，縮短了修井周期，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻

[1]馬玉龍，等.遼河油區(qū)油田開發(fā)實踐[C].北京：石油工業(yè)出版社，1999：63～70.

[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000：15～26.

[3]劉德鑄，等主編.遼河油田鉆采工藝研究院技術(shù)匯編[C].北京：石油工業(yè)出版社，2004：87～89.

[4]劉希圣.鉆井工程理論與技術(shù)[M].北京：石油大學(xué)出版社，2000：76～88.