自動垂直鉆井系統(tǒng)在安順1井的應用

劉景男 （中石化勝利石油工程有限公司西南分公司 四川 德陽 618000）

一、.安順1井基本概況

安順1井位于貴州省普定縣城關鎮(zhèn)后寨村三組，是一口風險探井。設計井深5600m。一開中完井深802m。11月28日18：00二開鉆進，

鉆進至井深2436m井斜增至9.5°。為了防止下部井身井斜繼續(xù)增加，選用了采用勝利鉆井院AVDS自動垂直鉆井系統(tǒng)，累計進尺204.19m，累計純鉆進時間190h,平均機械鉆速1.07m/h，井斜角由 6.25°降至 0.24°。

二、自動垂直鉆井系統(tǒng)簡介

AVDS自動垂直鉆井系統(tǒng)是由中石化勝利鉆井院自主研發(fā)的自動垂直鉆井系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用動態(tài)推靠方式實現(xiàn)鉆進過程中的主動防斜、糾斜。其中捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺是系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)主要由基于旋轉基座的測量短節(jié)、井下發(fā)電機、無刷力矩電機、旋轉變壓器和防斜糾斜執(zhí)行機構等組成（圖1）

AVDS的的工作原理：

發(fā)電機組件主要由發(fā)電機和旋轉密封及葉輪三部分組成，泥漿帶動葉輪旋轉，進而帶動發(fā)電機發(fā)電，旋轉密封隔開液壓油和泥漿，以減少對軸承等易損件的磨損。該發(fā)電機組件可以在26L/s至60L/s排量范圍，穩(wěn)定輸出0～1000 W，滿足測控平臺及力矩電機所需的功率需求。

防斜執(zhí)行機構主要由盤閥組件和推靠組件組成。盤閥系統(tǒng)由設計有1個過流孔的上盤閥和設計有3過流孔的下盤閥組成，通過上盤閥

對下盤符相對位置的改變，實現(xiàn)對過流鉆井液的有效分配。

推靠組件是由執(zhí)行機構本體、帶噴嘴的活塞及推靠井壁的翼肋組成，根據過流鉆井液的流量及壓力，對井壁施加不同的推靠力。

三、AVDS系統(tǒng)在安順1井的應用

鑒于安順1井二開鉆進至井深2436m井斜增至9.5°，為了防止下部井身井斜繼續(xù)增加，使用勝利鉆井研究院的垂直鉆井工具，進行糾斜、防斜，提高鉆速，以確保順利完成生產任務。

1、垂直鉆井系統(tǒng)第一套儀器試驗井段：

⑴鉆具結構：Φ311.2mmHJT537GK鉆頭 （未裝水眼）+Φ300mm垂直鉆井工具+731×730回壓凡爾+Φ229mm短鉆鋌（含機械測斜儀器）+Φ229mm鉆鋌1根+Φ308mm扶正器+731×630轉換接頭+Φ203mm無磁鉆鋌1根+Φ203mm鉆鋌8根+631屈性長軸+Φ203mm隨鉆震擊器+630×410轉換接頭+Φ178mm鉆鋌6根+411×410旁通閥×+Φ127mm鉆桿。⑵段 長：2436-2518.37m；進尺：82.37m；⑶鉆時：45～78min/m；平均機械鉆速 1.02m/h；⑷鉆頭型號：HJT537GK牙輪鉆頭，垂鉆執(zhí)行機構自帶水眼：Φ26mm；⑸機械測斜儀設置范圍：7.5～10°⑹垂直鉆井系統(tǒng)期間井斜情況：在第一次垂直鉆井期間，采用每鉆進一單根進行隨鉆測斜一次，共計測斜7次，井斜穩(wěn)定在7.5°。

由隨鉆測斜數(shù)據可見，本次鉆具組合基本起到穩(wěn)斜效果。由于機械測斜儀器，測斜數(shù)值精度較低。起鉆后投測多點，對井斜情況進行驗證。從上述數(shù)據分析，井斜有明顯降斜趨勢。本次垂直鉆井工具應用效果良好。第一次實驗井段2436～2518.37m，井斜變化由井斜 6.25°/(測深 2436m)↓2.62°/(測深 2492.58m)，降斜率約6°/100m。

2、垂直鉆井系統(tǒng)第二套儀器試驗井段：

⑴鉆具結構：鉆具組合與第一次相同。⑵ 段長：2518.37～2610.79m；進尺：92.42m；⑶鉆時：44～78min/m；平均機械鉆速1.02m/h；⑷鉆頭型號同上；⑸機械測斜儀設置范圍：1.5～4°；⑹第二次垂直鉆井系統(tǒng)期間井斜情況：第二次垂直鉆井系統(tǒng)鉆進期間隨鉆測斜8次。

第二次實驗井段：2518.37～2610.79m，井斜變化由 2.5°/(2508.55m)↓0.24°/(測深 2595.59m),降斜率約 2.6 °/100m。

3、應用效果分析

捷聯(lián)式自動垂直鉆井系統(tǒng)自2012年1月11至1月23日在安順1井進行現(xiàn)場應用試驗。第一套垂鉆儀器純鉆時間81h，井段2436～2518.37m，進尺82.37m，井斜變化由測深2436m井斜6.25°降到 2492.58m的2.62°，降斜率約 6°/100m；第二套垂鉆儀器純鉆時間 91h，進尺2518.37～2610.79m，井斜變化由測深2508.55m的2.5°降到2595.59m的0.24°,降斜率約4°/100m。本次施工充分驗證了工具的糾斜、防斜效果，達到了解放鉆壓、防斜打直、提高機械鉆速的目的，保證了井眼質量的要求。

四、結論與認識

1、本次垂直鉆具工具試驗，驗證了工具的可行性、穩(wěn)定性及可靠性，糾斜及穩(wěn)斜的效果明顯。需進一步提高工具的糾斜精度，增加支撐翼肋的支撐力、

2、鉆井院設計的垂直鉆具工具，通過水利參數(shù)形成泵壓差，來控制其支撐翼肋。合理選擇其水力參數(shù)，才能有效控制其其支撐翼肋，起到穩(wěn)斜防斜作業(yè)。

3、采取垂直鉆井最大程度的解放了鉆壓，在應用低密度鉆井液鉆進的情況下既能控制井身質量，又能提高機械鉆速；而在應用高密度鉆井液鉆進的情況下，僅能控制井身質量，提速效果不明顯。