穩(wěn)定器鉆具組合在高平1井中的應(yīng)用

郭智勇

一、穩(wěn)定器的功能

1.在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，穩(wěn)定器起支點(diǎn)作用，通過改變穩(wěn)定器在下部鉆具組合中的位置，可改變下部鉆具組合的受力狀態(tài)，達(dá)到控制井眼軌跡的目的。

2.增加下部鉆具組合的剛性達(dá)到穩(wěn)定井斜和方位的目的。

3.修整井眼，降低井眼曲率，使井眼更順暢。有利于減少井下復(fù)雜情況。

二、動力鉆具+穩(wěn)定器組合

動力鉆具+穩(wěn)定器鉆具組合可以應(yīng)用在穩(wěn)斜段的復(fù)合鉆施工中，可以取得很好的穩(wěn)斜效果，減少定鉆比(一趟鉆中，定向鉆進(jìn)的進(jìn)尺占總進(jìn)尺的比例)，控制井眼軌跡，達(dá)到提高鉆井時(shí)效的目的。

1.影響定向井井眼軌跡的主要因素有：地質(zhì)因素、巖石可鉆性、不均勻性及其各向異性、地應(yīng)力以及地層傾角和傾向、下部鉆柱組合、鉆井參數(shù)、鉆頭類型及與地層的相互作用。井眼軌跡變化是上述諸因素互相作用的結(jié)果。

⑴復(fù)合鉆具組合在定向施工時(shí)，主要是采用滑動鉆進(jìn)的方式，利用單彎彎曲對鉆頭切削造成偏心的原理進(jìn)行井斜角和井斜方位角的調(diào)整從而控制井身軌跡。

⑵復(fù)合鉆具組合在復(fù)合鉆進(jìn)施工時(shí)，由于近鉆頭單彎扶正器受單彎彎曲的影響，旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下可以近似的接近滿眼狀態(tài)，因此，可以用常規(guī)近鉆頭扶正器鉆具組合的方式分析復(fù)合鉆具組合在復(fù)合鉆進(jìn)施工時(shí)的力學(xué)特征。

增斜鉆具鉆頭側(cè)向力很大(103至104N)，因此，側(cè)向力起控制作用，轉(zhuǎn)角影響次之。影響下部鉆柱性能的參數(shù)很多，按顯著性排列的順序是：

穩(wěn)定器位置和個(gè)數(shù)——決定鉆柱組合類型的基本參數(shù)；

穩(wěn)定器直徑或穩(wěn)定器與井眼的間隙；

原井眼曲率——井斜變化率和方位變化率；

井斜角；

鉆壓；

綜上，由此我們可以得到以下結(jié)論：

①動力鉆具上部加一合適尺寸的穩(wěn)定器，可以起到良好的穩(wěn)斜效果；

②改變動力鉆具上部兩穩(wěn)定器之間長度，可起到良好的控制井斜角的作用；

③在相應(yīng)的地層，通過調(diào)節(jié)鉆壓可以對復(fù)合鉆具組合的井斜控制力調(diào)節(jié)。

三、實(shí)例分析

PDC+長效螺桿+MWD復(fù)合鉆具組合的成功應(yīng)用，定向井施工質(zhì)量明顯提高，施工速度顯著加快，施工周期明顯縮短。動力鉆具+穩(wěn)定器鉆具組合的配合應(yīng)用在高平1井中的應(yīng)用取得了很好的實(shí)鉆效果，現(xiàn)將施工情況作如下的介紹。

1.高平1井概況：

(1)高平1井屬濟(jì)陽坳陷東營凹陷高青—平南斷裂帶上升盤高平1塊較高部位，位于山東省高青縣沙高家村西偏南約900m，高64-3井井口方位 289° 距離747m，是一口以了解青城凸起西部中生界含油氣情況的水平探井。

(2)該井設(shè)計(jì)情況

井底閉合方位 °：15.67軌道類型：直-增-增-增-平井底閉合距 m：3395.64最大井斜角 °：89.62井號：高平1井底設(shè)計(jì)垂深m：929.23造斜點(diǎn)井深 m：531.12靶點(diǎn)A X=4115900.00 Y=20569000.00垂深(m):867.00閉合距(m):352.60 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00靶點(diǎn)K X=4117350.00 Y=20569400.00垂深(m):905.00閉合距(m):1856.51 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00靶點(diǎn)B X=4118800.00 Y=20569800.00垂深(m):929.00閉合距(m):3360.65 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00井深m東西m井斜°方位°垂深m 靶點(diǎn)南北m狗腿度°/100 m 0.00 0.00面°0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.0 0 20.0 0 18.8 8 15.4 2 15.4 2 15.4 2 15.4 2 0.00 0.00水平位移m 0.00 531.12 632.87 787.97 1070.11 2574.75 4079.12 4114.12 0.00 0.00 0.00 531.12 631.15 760.99 867.00 905.00 929.00 929.23 16.1 2 98.1 2 352.60 1856.51 3360.65 3395.64 5.51 0.00 0.00 0.00 0.00 18.3 1 46.2 3 88.5 5 88.5 5 89.6 2 89.6 2 15.1 5 92.4 7 335.69 1785.69 3235.69 3269.43工具0.00 32.8 1 107.88 507.88 907.88 917.19 18.0 0 18.0 1 15.0 6 0.07 0.23 A K B 357.77 354.81 0.00 0.00

2.鉆具組合使用統(tǒng)計(jì)

表2 高平1井鉆具使用統(tǒng)計(jì)

0%第7趟鉆1.2 5 F212 0 F212第8趟鉆6.5 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 453 0.0 0 8%F212第9趟鉆D C P 187.65 78.35 269.00 21 8%1.2 5 F205 443.00 10%牙輪 牙輪 P 45.5第10趟鉆1.5 0 512.38 4%D C P 1.2 5 280 4.0 0 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 D C P第11趟鉆235.62 1.5 0第12趟鉆D C 1.2 5無 無18.5 29.5 0%

定向段采用 鉆頭+1.5°動力鉆具的鉆具組合

水平段采用鉆頭+1.5°/1.25°動力鉆具+欠尺寸穩(wěn)定器的鉆具組合

通井采用保護(hù)接頭+φ127mm加重鉆桿1柱+φ202mm欠尺寸穩(wěn)定器+φ127mm鉆桿

3.實(shí)鉆效果

(1)二開水平段，根據(jù)地層變化選用φ302mm和φ303mm短保徑、欠尺寸穩(wěn)定器與動力鉆具配合使用；三開水平段，選用φ 205、210、212mm短保徑、欠尺寸扶正器與動力鉆具配合使用，通過調(diào)節(jié)鉆壓復(fù)合鉆進(jìn)起到良好效果。

(2)在進(jìn)入水平段后，動力鉆具+欠尺寸穩(wěn)定器鉆具組合在穩(wěn)斜方面的效果明顯的好于僅用動力鉆具復(fù)合鉆的效果，定鉆比小，進(jìn)尺多。

(3)在水平段的控制過程中，動力鉆具+欠尺寸穩(wěn)定器的鉆具組合最大限度的減小了摩阻和扭矩，也使井眼軌跡更加的平滑。

(4)通井時(shí)，加入穩(wěn)定器的鉆具組合在處理“螺旋形井眼”、“糖葫蘆”“梨形井眼”等不規(guī)則井眼的時(shí)候明顯的好于不加穩(wěn)定器的組合。

認(rèn)識和建議

1、穩(wěn)定器的應(yīng)用可以有效減少起下鉆摩阻，并增加復(fù)合鉆進(jìn)比率。

2、動力鉆具+欠尺寸穩(wěn)定器鉆具組合，在控制井眼軌跡平滑，減少滑動鉆進(jìn)時(shí)間方面優(yōu)勢明顯。

【1】呂瑞典.鉆柱穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào),2003,25(4):81-84.

【2】陳庭根 管志川 鉆井工程理論與技術(shù) 中國石油大學(xué)出版社197-199.