三穩(wěn)定器鉆具組合研究與應(yīng)用

袁鈺欣

【摘 要】鉆具組合對于水平井施工起到至關(guān)重要的作用，近年來對三扶穩(wěn)斜鉆具組合的研究日趨成熟，在各油田都有廣泛應(yīng)用，并且都取得良好效果。大慶油田在定向井施工中也廣泛使用，但是在水平井中的應(yīng)用幾乎空白。此次三穩(wěn)定器鉆具組合研究以及在深層水平井中的應(yīng)用取得良好效果，不僅填補該項空白，對于今后同類井施工以及油田降本增效都具有深遠影響。

【關(guān)鍵詞 】水平井 鉆具組合 軌跡控制 三穩(wěn)定器

1 前言

XS1-P3井為一口深層水平氣井，位于松遼盆地北部徐家圍子斷陷，目的層為營城組一段，巖性為流紋質(zhì)凝灰?guī)r。地層巖石硬度高、鉆頭壽命短、泵壓高、井眼凈化困難等因素嚴重制約鉆井速度。水平段采用三穩(wěn)鉆具組合，大幅提高鉆井液排量，改善井眼質(zhì)量，增加鉆頭使用壽命，取得很好的提速提效效果。

2 三穩(wěn)鉆具組合原理

在軌跡控制過程中，關(guān)鍵是掌握下部鉆具組合的力學性質(zhì)，主要決定因素有以下四個方面[1]：（1）穩(wěn)定器安放位置和個數(shù)；（2）穩(wěn)定器外徑或穩(wěn)定器與井眼的間隙；（3）鉆鋌尺寸（剛度）和數(shù)量；（4）穩(wěn)定器類型。

三穩(wěn)定器鉆具組合是采用剛性滿眼鉆具結(jié)構(gòu)，通過增大下部鉆具組合的剛性，控制下部鉆具在鉆壓和重力作用下的彎曲變形，控制鉆頭側(cè)向力，從而控制井斜和方位。根據(jù)研究[2-3]，8 1/2"井眼適合采用Φ210mm螺旋穩(wěn)定器。

鉆具組合設(shè)計：鉆頭+近鉆頭穩(wěn)定器+短鉆鋌+穩(wěn)定器+LWD+穩(wěn)定器+鉆桿。

3 施工過程與應(yīng)用效果

2013年12月19日，XS1-P3井水平段鉆進至4018.73m，泵壓高、排量小、鉆速慢、滑動鉆進困難，考慮到井下螺桿鉆具的壓力損耗以及螺桿轉(zhuǎn)速對牙輪鉆頭使用壽命的影響，決定試驗三穩(wěn)定器鉆具組合繼續(xù)穩(wěn)斜鉆進。

該井累計使用四套三穩(wěn)定器鉆具組合共11次，總進尺500.21m，如圖1。其中第一套組合使用扭矩沖擊器配合PDC鉆頭，近鉆頭穩(wěn)定器距鉆頭2m；第三套是應(yīng)調(diào)整井斜需要而配的增斜鉆具組合。

3.1 穩(wěn)斜效果

除了第三套增斜組合快速增斜以外，其余三套組合均呈弱降斜趨勢，均較好滿足軌跡控制需要，尤其以第四套組合的穩(wěn)斜穩(wěn)方位能力最好。見表1。

3.2 提速增效

第一套鉆具組合用于試驗PDC鉆頭配合扭矩沖擊器，兩只PDC鉆頭分別鉆進33m和54m，鉆速分別為2.06和1.2m/h。

第一只PDC鉆頭進尺遠小于單只牙輪鉆頭的進尺，第二只PDC鉆頭進尺和鉆速與牙輪鉆頭基本持平，但成本較高。綜合考慮，所選的兩只PDC鉆頭不適用于該地層。

在其他9趟鉆中，單只鉆頭進尺及鉆速較帶螺桿鉆具組合時都有大幅提高。見表2。

3.3 改善井眼凈化效果

使用螺桿動力鉆具時，受泵壓制約，泵排量只有26L/s，頂驅(qū)轉(zhuǎn)速30r/min；而使用三穩(wěn)定器鉆具組合時，泵排量達到30L/s以上，頂驅(qū)轉(zhuǎn)速可以達到100-110r/min。在提高排量的同時，提高鉆具在井眼中的轉(zhuǎn)速，從而更有效破壞巖屑床，提高攜砂能力，大大改善了井眼凈化。而且消除滑動鉆進，井眼更加規(guī)則，提高井眼質(zhì)量，降低后期鉆井難度和風險。正是使用降壓耗、改善井眼凈化的無螺桿三穩(wěn)定器鉆具組合才實現(xiàn)該井順利完鉆。

4 結(jié)語

（1）通過調(diào)整下部鉆具組合可以實現(xiàn)增斜-穩(wěn)斜-降斜需要，完全可以滿足井眼軌跡控制的要求。（2）使用三穩(wěn)定器鉆具組合，延長牙輪鉆頭壽命，增加單只鉆頭進尺。同時消除使用螺桿鉆具時頻繁的滑動鉆進，增大排量改善井眼凈化，在一定程度上提高平均機械鉆。另外從鉆井成本方面考慮，節(jié)省一批高額的耐油耐高溫螺桿費用。（3）使用三穩(wěn)定器鉆具組合時要注意每趟鉆必須測量穩(wěn)定器尺寸，由于忽略了這點，在實際施工過程中一直呈現(xiàn)微降斜，應(yīng)用效果與理論計算并不完全相符。

參考文獻：

[1]蔣文震 等.三穩(wěn)定器鉆具在定向井軌跡控制中的應(yīng)用分析[J].鉆采工藝，2007，30（4）：32-37.

[2]黃軍輝.欠尺寸穩(wěn)定器在導(dǎo)向鉆井技術(shù)中的應(yīng)用[J].江漢石油科技，2007，17（4）：31-53.

[3]杜旭東 等.定向井常用鉆具組合[J].石油礦場機械，2009，38（5）：44-47.