Power-V垂直鉆井系統(tǒng)在大慶油田方403井的應(yīng)用分析

王洪巖

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

Power-V垂直鉆井系統(tǒng)在大慶油田方403井的應(yīng)用分析

王洪巖*

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

為了解決大慶外圍探區(qū)方正區(qū)塊下部大傾角地層井斜控制與提高機(jī)械鉆速、縮短鉆井周期的矛盾，在方正區(qū)塊方403井試驗(yàn)了Schlumber公司Power-V垂直鉆井系統(tǒng)，在糾斜，防斜上取得了成功，減少了下螺桿鉆具糾斜的起下鉆次數(shù)，縮短了鉆井周期，并且全井未發(fā)生鉆具事故，達(dá)到了安全、快速鉆井的目的。為鉆井持續(xù)提速又找到了新的有效手段。

Power-V；大傾角地層；井斜控制；提速

大慶外圍探區(qū)方正區(qū)塊易斜地層主要集在寶泉嶺組一段下部到烏云組上部，深度大約在2500～3100m之間，地層厚度600m左右，最大地層傾角40°～60°，地層造斜力很強(qiáng)，易斜區(qū)造斜率高達(dá)1°/30m，致使鉆井井身質(zhì)量控制難度大，在方正區(qū)塊應(yīng)用了柔性鐘擺糾斜鉆具、偏軸偏重防斜工具和單彎螺桿降斜等技術(shù)，雖然在控制井斜上起到了一定的效果，但是卻嚴(yán)重影響了機(jī)械鉆速，因此在方403井試驗(yàn)了Power-V垂直鉆井系統(tǒng)。

1　Power-V垂直鉆井系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)及使用要求

1.1Power-V垂直鉆井系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)分析

Schlumber公司Power-V垂直鉆井系統(tǒng)，技術(shù)已經(jīng)較為成熟，在我國(guó)海上鉆井和塔里木油田已廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）自動(dòng)化的主動(dòng)糾斜、防斜，簡(jiǎn)便高效。在鉆進(jìn)時(shí)自動(dòng)感應(yīng)井斜，并自動(dòng)糾斜；不需要起鉆換專門(mén)的糾斜工具，糾斜力是鐘擺鉆具的幾十倍。

（2）徹底解放鉆壓和轉(zhuǎn)速，在防斜同時(shí)能有效提高機(jī)械鉆速。Power-V在糾斜、防斜時(shí)不受鉆壓影響，比下入動(dòng)力鉆具滑動(dòng)鉆進(jìn)降斜獲得高得多的機(jī)械鉆速。而使用鐘擺鉆具時(shí)，只能通過(guò)小鉆壓來(lái)被動(dòng)防斜和糾斜，機(jī)械鉆速慢，使用螺桿鉆具時(shí)，只能糾斜，不能防斜，且糾斜時(shí)轉(zhuǎn)盤(pán)不能轉(zhuǎn)動(dòng)，影響機(jī)械鉆速。

（3）使用Power-V鉆出的井眼平滑，降低了所鉆井段的真正狗腿度，井身質(zhì)量好；且所有部件都隨鉆具一起旋轉(zhuǎn)，有效降低卡鉆風(fēng)險(xiǎn)，避免和減少井下復(fù)雜、惡性事故的發(fā)生

1.2Power-V垂直鉆井系統(tǒng)在使用上主要要求

（1）在鉆頭選型上，Power-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)對(duì)牙輪鉆頭的要求比較簡(jiǎn)單：能夠承受高鉆壓和高轉(zhuǎn)速即可。對(duì)PDC的要求比較嚴(yán)格：保徑部分要短，保徑部分上必須要有切削齒，鉆頭總長(zhǎng)度要短，因?yàn)镻DC鉆頭保徑齒長(zhǎng)，其側(cè)向切削能力差，糾斜、防斜的效果不好。

（2）鉆頭壓降要適合，一般4.1～5.5MPa為宜，因?yàn)镻ower-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)糾斜的3個(gè)導(dǎo)向/推力塊，其推力大小由Power-V儀器內(nèi)外鉆井液壓差決定，鉆頭壓降小，則Power-V儀器內(nèi)外鉆井液壓差也小，Power-V導(dǎo)向/推力塊的推力就小，影響糾斜效果。

（3）鉆井液性能穩(wěn)定，含砂量低，保持清潔。

2　試驗(yàn)井方403井的基本情況及技術(shù)難點(diǎn)

方403井是依—舒地塹方正斷陷北部凹陷柞樹(shù)崗向斜上的一口評(píng)價(jià)井，設(shè)計(jì)井深3430m，該區(qū)塊在寶泉嶺組下部2500m到烏云組上部3100m是易斜井段，最大地層傾角9°以上。鄰井方402井在該層位鉆進(jìn)期間，由于井斜原因，先后在2628～2705m和2872～2954m兩次下螺桿糾斜，共用7.25d。本井二開(kāi)后，使用滿眼鉆具組合鉆至井深2715m時(shí)，井斜達(dá)到7.46°，因此試驗(yàn)了Schlumber公司的Power-V垂直鉆井技術(shù)，以探索Power-V垂直鉆井系統(tǒng)對(duì)寶泉嶺組下部到烏云組上部地層的適應(yīng)性和糾斜、防斜效果。本井主要難點(diǎn)是寶泉嶺組一段下部到烏云組上部井斜控制問(wèn)題，寶泉嶺組地層有傾角，巖性變化大，存在不等厚互層，且地層可鉆性相差懸殊，軟硬交錯(cuò)，變化頻繁，鉆進(jìn)時(shí)引起井斜，這也代表了整個(gè)方正區(qū)塊的技術(shù)難點(diǎn)；另外，寶泉嶺組泥巖地層井段縮徑，起下鉆易阻卡；砂巖井段含礫石，鉆進(jìn)過(guò)程憋跳鉆，易發(fā)生鉆具事故。

3　現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

3.1試驗(yàn)情況

Powerv垂直鉆井系統(tǒng)在寶泉嶺組一段至新安村組井段共試驗(yàn)了2只鉆頭，合計(jì)進(jìn)尺405m。試驗(yàn)情況如表1所示。

表1　鉆頭試驗(yàn)情況

試驗(yàn)第一只鉆頭為PDC鉆頭，鉆具組合為；?215.9mm BIT（M1665SR）×0.32m+Power-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)× 4.09m+浮閥接頭×0.81m+MWD×10.20m+?214mm螺扶×1.39m+?165mmDC×281.32m+?127mmDP。

試驗(yàn)井段寶泉嶺組一段和新安村組上部：2715～3018m，該段地層巖性以灰色泥巖為主，夾薄層砂巖，進(jìn)尺303m，純鉆時(shí)間42.4h，機(jī)械鉆速7.13m/h，井斜角由7.46°降至0.17°；鉆進(jìn)期間，因?yàn)榈貙釉煨碧匦?，在糾斜效果不明顯時(shí)，可以通過(guò)降低鉆壓、增加轉(zhuǎn)速、增大排量，使Power-V工具支撐片拍擊井壁所產(chǎn)生的側(cè)向力相對(duì)增大，增強(qiáng)糾斜效果。一般情況下，由于排量受地面設(shè)備及鉆井液攜巖能力影響，提高糾斜能力多采用降低鉆壓和增大轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速。例如：在2765～2795m鉆進(jìn)時(shí)，鉆壓60kN，轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速90r/min，井斜由5.62°降至5.39°，降斜率為0.23°/30m，調(diào)整鉆壓為30kN、轉(zhuǎn)盤(pán)110r/min，在2795～2860m鉆進(jìn)時(shí)，井斜由5.39°降至3.71°，降斜率為0.77°/30m。

試驗(yàn)第二只鉆頭為牙輪鉆頭，鉆具組合；?215.9mm BIT（HJT537G）×0.25m+Power-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)× 4.09m+浮閥接頭×0.81m+MWD×10.20m+?214mm螺扶×1.39m+?159mm減震器+?165mmDC×281.32m+ ?127mmDP。

試驗(yàn)井段新安村組下部：3018～3120m，該段地層巖性以灰色泥巖、砂巖不等厚互層，夾薄層含礫砂巖，進(jìn)尺102m，純鉆時(shí)50.35h，平均機(jī)械鉆速2.03m/h，井斜角始終控制在0.17°以內(nèi)。Power-V工具在方403井應(yīng)用期間，其井眼軌跡控制效果是顯著的。使用井段井斜變化情況如圖1所示。

3.2效果分析

（1）技術(shù)效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，應(yīng)用Power-V垂直鉆井系統(tǒng)糾斜、防斜有很好的效果，只要儀器工作正常，鉆井液性能良好，就能控制住井斜，并且不對(duì)鉆壓進(jìn)行限制，一定程度提高了機(jī)械鉆速。并且由Power-V糾斜的井段，井眼曲率在（0.5°～1.5°）/30m，比由螺桿糾斜井眼曲率（1.8°～4.5°）/30m要平滑，為下部施工在鉆具防斷和預(yù)防其他復(fù)雜發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。本井試驗(yàn)Power-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在2500～3100m間的易斜井段鉆進(jìn)周期為8.7d，而鄰井方402井在該層位2500～3100m間鉆進(jìn)周期用了14.2d，主要由于井斜，先后在2628～2705m和2872～2954m兩次下螺桿糾斜，共用7.25d。因此，使用Power-V旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)在該井段鉆進(jìn)可縮短鉆進(jìn)周期5.5d左右。

圖1　方403井使用Power-V井段2715～3220m井斜變化曲線圖

（2）經(jīng)濟(jì)效果。使用Power-V垂直鉆井技術(shù)期間節(jié)約鉆井周期5.5d：按鉆機(jī)日費(fèi)11萬(wàn)元計(jì)算，使用Power-V垂直鉆井技術(shù)后節(jié)約鉆機(jī)日費(fèi)：5.5×11=60.5（萬(wàn)元），2根修復(fù)螺桿鉆具5萬(wàn)元，定向車(chē)費(fèi)用6d×8700 元/d=5.22（萬(wàn)元），合計(jì)節(jié)約鉆井成本70.72萬(wàn)元。

Power-V垂直鉆井系統(tǒng)租金費(fèi)用，自2008年9月27日5：00開(kāi)始下人Power-V工具，至2008年10月4日6：00起出Power-V工具不再使用，累計(jì)井下工作時(shí)間169h，地面檢修或備用狀態(tài)時(shí)間33h。Power-V工具入井時(shí)間日費(fèi)按9900美元、地面時(shí)間日費(fèi)按5500美元，進(jìn)尺費(fèi)75美元/m計(jì)算，則使用費(fèi)用共計(jì)：（169/24×9900+ 33/24×5500+75×405）=107649.34（美元），折合人民幣為73.955（萬(wàn)元）。二者基本相當(dāng)。

4　結(jié)論與認(rèn)識(shí)

（1）應(yīng)用Power-V垂直鉆井系統(tǒng)在大慶外圍探區(qū)下第三系地層可有效的糾斜、防斜。在控制井斜的同時(shí)，可提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期。

（2）Power-V垂直鉆井系統(tǒng)在方403井試驗(yàn)成功，使大慶外圍井防斜打快問(wèn)題得到了徹底解決，為鉆井持續(xù)提速又找到了新的有效手段。

（3）使用Schlumber公司Power-V垂直鉆井工具，雖然技術(shù)先進(jìn)，效果好，但租用費(fèi)昂貴。建議我國(guó)自主研發(fā)該方面的工具與技術(shù)。

［1］王春生.Power-V垂直鉆井技術(shù)在克拉2氣田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2008（6）.

［2］孟祥波，陳春雷，孫長(zhǎng)青.徐深21-平1井軌跡控制技術(shù)［J］.探礦工程，2014（1）.

TE243

B

1004-5716（2016）02-0092-03

2015-02-05

王洪巖（1970-），男（漢族），黑龍江龍江人，工程師，現(xiàn)從事定向井、水平井施工管理工作。