PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)與推廣

宋學(xué)重

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)與推廣

宋學(xué)重

（內(nèi)蒙古煤田地質(zhì)局，內(nèi)蒙古呼和浩特 010010）

通過(guò)我單位多年鉆井服務(wù)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而引進(jìn)PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)的新技術(shù)，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)的應(yīng)用與推廣，為鉆井工作節(jié)約了成本，從而獲得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

PDC鉆頭；鉆井成本；復(fù)合鉆進(jìn)

1 PDC復(fù)合鉆進(jìn)的實(shí)施目的

自2004年起，我單位連續(xù)多年在內(nèi)蒙古的白銀查干區(qū)塊為中原油田進(jìn)行鉆井服務(wù)。該區(qū)塊地層復(fù)雜、儲(chǔ)層變化大，為準(zhǔn)確鉆達(dá)目的層位，要求直井井底的位移偏移量小于10m，雙靶定向井的靶區(qū)半徑小于10m；同時(shí)地層可鉆性較差，容易出現(xiàn)井內(nèi)事故。為實(shí)現(xiàn)鉆井提速增效之目的，我們認(rèn)真分析多年在該區(qū)塊的井史資料，最后決定借鑒了國(guó)內(nèi)石油鉆井最新技術(shù)，本著務(wù)實(shí)、高效、少投入、快回報(bào)的原則，引進(jìn)了PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)的新技術(shù)。通過(guò)新技術(shù)的引進(jìn)與推廣，取得了令人的滿(mǎn)意經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)成果。

2 PDC復(fù)合鉆井的技術(shù)原理

復(fù)合鉆進(jìn)又稱(chēng)組合鉆進(jìn)，通過(guò)特殊的工具和工藝在一次的鉆程中完成多種任務(wù)的鉆進(jìn)過(guò)程稱(chēng)為復(fù)合鉆進(jìn)。理論上可以實(shí)現(xiàn)定向井從二開(kāi)至完井用一遍鉆程實(shí)現(xiàn)直井段、定向段、增斜段、穩(wěn)斜段的多個(gè)鉆井工序，可以大大的提高鉆井時(shí)效；同時(shí)對(duì)于直井的井斜控制有著良好的效果。英國(guó)在上世紀(jì)60年代提出復(fù)合鉆進(jìn)的理念，在80年代開(kāi)始應(yīng)用，國(guó)內(nèi)的一些油田從上世紀(jì)90年代開(kāi)始逐步試驗(yàn)和推廣該技術(shù)，此項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵的要求是井下的鉆具要具有較長(zhǎng)的壽命和穩(wěn)定性，即一次鉆進(jìn)時(shí)間的長(zhǎng)短取決于壽命最短的那個(gè)設(shè)備，由于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)的井下動(dòng)力鉆具（從前是渦輪，后期是螺桿）和鉆頭（當(dāng)時(shí)大部分是牙輪鉆頭）的使用壽命不是很長(zhǎng)，每次鉆程鉆進(jìn)時(shí)間不能超過(guò)100h或進(jìn)尺不能超過(guò)500m，所以在上世紀(jì)末，這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有發(fā)揮出很大的作用。

到了本世紀(jì)初，由于PDC鉆頭制造技術(shù)的成熟和普及，井下動(dòng)力鉆具使用壽命的延長(zhǎng)，以及無(wú)線(xiàn)隨鉆設(shè)備、地質(zhì)導(dǎo)向設(shè)備的出現(xiàn)，復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的基本條件得到保障，這項(xiàng)技術(shù)得到了充分地發(fā)揮，并在石油鉆井中取得了顯著的效益。率先在國(guó)內(nèi)試驗(yàn)和應(yīng)用復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的是大慶油田，其次是華北、遼河、勝利等大油田先后引進(jìn)應(yīng)用，國(guó)內(nèi)非油田行業(yè)我公司屬于第一家推廣應(yīng)用。

縱然復(fù)合鉆進(jìn)有諸多的優(yōu)點(diǎn)，但要實(shí)施到鉆井工程上，還有許多的要解決的問(wèn)題，復(fù)合鉆進(jìn)的理念英國(guó)人在上世紀(jì)60年代就提出來(lái)了，但在80年代才開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)，其原因是當(dāng)時(shí)的井下鉆井設(shè)備能力限制，當(dāng)時(shí)井下動(dòng)力鉆具是渦輪鉆具，其承載鉆壓是1t，超過(guò)1t即造成報(bào)廢，不可繼續(xù)使用，一般是幾十h；牙輪鉆頭的壽命是100h或300m進(jìn)尺；金剛石鉆頭的價(jià)格很高，而且對(duì)地層單一性要求高。這樣就造成了頻繁的起下鉆，沒(méi)有發(fā)揮出復(fù)合鉆進(jìn)的應(yīng)有效能。

到了80年代，由于PDC鉆頭、螺桿鉆具的出現(xiàn)，使得井下鉆具的整體性能得到了大幅的提高：PDC鉆頭可以適應(yīng)眾多的地層，其壽命可以達(dá)到300h或5 000m；螺桿鉆具的壽命可以達(dá)到200h以上，承載鉆壓可以達(dá)到8t，而且超載后不會(huì)造成損壞。這樣PDC復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的有了較理想的應(yīng)用條件。

3 實(shí)施PDC復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的要點(diǎn)

1）鉆頭的選型問(wèn)題，PDC鉆頭有多種的型號(hào)，以適合不同的地層和設(shè)備條件，國(guó)內(nèi)的油田為PDC鉆頭的選型做了大量的工作，在每個(gè)地區(qū)都積累了大量的地層物性資料，經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)鉆對(duì)比，才確定比較合理的鉆頭的型號(hào)。

2）鉆井參數(shù)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，鉆井參數(shù)的合理設(shè)計(jì)，對(duì)于常規(guī)鉆進(jìn)來(lái)講，只能影響到鉆進(jìn)速度，而對(duì)于PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)，不但嚴(yán)重影響鉆進(jìn)速度，而且會(huì)影響到鉆井的安全，這對(duì)整個(gè)的鉆井工程更為重要。

3）泥漿的合理應(yīng)用問(wèn)題，泥漿稱(chēng)為鉆井的血液，泥漿的應(yīng)用，在石油鉆井中，尤其進(jìn)尺快的深井，顯得極為重要，許多井下的事故，大部分都是由于泥漿的使用不當(dāng)而引起的。在PDC鉆頭的復(fù)合鉆進(jìn)中，泥漿不但影響到鉆井的效率，而且對(duì)PDC鉆頭的使用壽命有著密切的影響。

4）常規(guī)三牙輪鉆頭，對(duì)于沖擊、超載的鉆壓影響不十分嚴(yán)重，但PDC鉆頭對(duì)于上述的問(wèn)題則十分敏感，嚴(yán)重時(shí)可能造成鉆頭的報(bào)廢。

5）PDC鉆頭要有特殊的保護(hù)和安裝方法，牙輪鉆頭對(duì)于在安裝時(shí)的沖擊、超載的鉆壓影響不十分嚴(yán)重，但PDC鉆頭對(duì)于上述的問(wèn)題則十分敏感，嚴(yán)重是可能造成鉆頭的報(bào)廢或井下事故。

6）對(duì)于螺桿鉆具選型，在實(shí)鉆中經(jīng)過(guò)對(duì)比，認(rèn)為采用低速中排量螺桿單彎為宜，本區(qū)大量采用了7L172系列和7L165系列的0.75度到1.25度的單彎螺桿。

制定了《PDC復(fù)合鉆進(jìn)施工組織計(jì)劃》、《PDC鉆頭鉆進(jìn)操作規(guī)程》、《PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)鉆井參數(shù)》、《PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)設(shè)計(jì)方案》，領(lǐng)導(dǎo)井隊(duì)員工學(xué)習(xí)、演練，為順利完成本項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件。

4 技術(shù)應(yīng)用與效果

本年度用PDC復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)完成了10口井，用常規(guī)鉆井技術(shù)完成了6口井，從臺(tái)月數(shù)、生產(chǎn)時(shí)間、非生產(chǎn)時(shí)間、鉆進(jìn)速度、鉆井費(fèi)用等5個(gè)方面進(jìn)行了系統(tǒng)的分析對(duì)比（見(jiàn)分析對(duì)比圖1，其中達(dá)24-12，達(dá)43，達(dá)46，達(dá)33-1，達(dá)淺1，查9-15為常規(guī)工藝鉆井，用深顏色與PDC方式鉆井區(qū)別）如下：

1）平均0.90臺(tái)月（最小0.55～最大1.48）下降到平均0.67臺(tái)月（最小0.46～最大0.78）見(jiàn)圖2。

2）生產(chǎn)時(shí)間從平均307h（最小155～最大554）降低到230h（最小194～最大359）見(jiàn)圖3。

3）非生產(chǎn)時(shí)間從平均162h（最小105～最大258）降低到84h（最小4.5～最大139）見(jiàn)圖4。

PDC與常規(guī)方式鉆進(jìn)綜合對(duì)比圖(圖1)(常規(guī)按100%計(jì)算)

PDC鉆進(jìn)與常規(guī)牙輪鉆進(jìn)臺(tái)月數(shù)對(duì)比圖(圖2)

PDC與常規(guī)牙輪鉆進(jìn)生產(chǎn)時(shí)間對(duì)比圖(圖3)

PDC與常規(guī)牙輪鉆進(jìn)非生產(chǎn)時(shí)間對(duì)比圖(圖4)

4）鉆進(jìn)速度從平均7.29m/h（最小5.57～最大8.64）上升到8.27m/h（最小6.16～最大10.64）見(jiàn)圖5。

PDC與常規(guī)牙輪鉆進(jìn)鉆速對(duì)比圖(圖5)

5）鉆井費(fèi)用從平均192元/m（最低105～最高258）下降到134元/m（最低103～最高168）見(jiàn)圖6。

鉆井費(fèi)用對(duì)比圖(圖6)

從數(shù)據(jù)的對(duì)比（圖1）中可以看出，PDC復(fù)合鉆進(jìn)的臺(tái)月數(shù)90%分布在0.6～0.8之間，說(shuō)明這種鉆進(jìn)方法穩(wěn)定、可靠，（達(dá)33－6井連續(xù)鉆進(jìn)6d，創(chuàng)我公司的鉆井歷史記錄）；30%的非生產(chǎn)時(shí)間在15h以下，說(shuō)明這種鉆進(jìn)方法從總體上對(duì)鉆井設(shè)備、鉆具磨損小，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命；鉆井成本70%在100～150元/m之間，明顯降低了投入，達(dá)到了提速增效之目的。

5 結(jié)束語(yǔ)

在應(yīng)用該技術(shù)的第一口井就節(jié)省成本15萬(wàn)元以上，提高鉆井時(shí)效8d。全年共使用此項(xiàng)技術(shù)完成10口鉆井，鉆井費(fèi)用由原來(lái)的192元/m下降到134元/m，直接節(jié)省鉆井成本78萬(wàn)元以上，并保證了鉆井工程的質(zhì)量，全年的鉆孔優(yōu)良率達(dá)到100%。我們的施工井隊(duì)被中原油田評(píng)為“專(zhuān)業(yè)化施工優(yōu)勝單位”稱(chēng)號(hào)。

此項(xiàng)技術(shù)的成功引進(jìn)與推廣，攻克了多年來(lái)困擾我公司在白銀查干及相鄰區(qū)塊鉆進(jìn)時(shí)效慢，井身質(zhì)量不易控制等難題，為整個(gè)公司各鉆井隊(duì)的提速增效起到了重大的推動(dòng)作用。

[1] 杜曉瑞，王桂文，王德良，等.鉆井工具手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[2] 郭書(shū)昌，劉喜福.鉆井工程安全手冊(cè)[M].北京：石油工業(yè)出版社，2009.

Introduction and Extension of Pdc Bit Compound Drilling Technology

Song Xue-zhong

Through the practical experience of drilling service for many years，the paper introduces the new technology of compound drilling of PDC bit.Through the application and popularization of this new technology，our company saved the cost of drilling work，Signif cant economic benef ts.

PDC bit；drilling cost；compound drilling

TE24

B

1003-6490（2016）11-0028-02

2016-10-10

宋學(xué)重（1968—），男（蒙古族），內(nèi)蒙古赤峰市人，助理工程師，主要從事石油、天然氣、頁(yè)巖氣、煤層氣的鉆井管理工作。