光鉆鋌鉆具組合降斜在深層井中的應(yīng)用

孫洪亮（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411）

光鉆鋌鉆具組合降斜在深層井中的應(yīng)用

孫洪亮（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江 大慶 163411）

為了解決深部地層井斜超標(biāo)嚴(yán)重，攻克由于地層巖性不均質(zhì)、地層傾角大、斷層發(fā)育以及新工藝提速等原因?qū)е碌木背瑯?biāo)問題，以往現(xiàn)場降斜采用輕壓吊打，犧牲鉆壓和鉆速的方法實(shí)現(xiàn)控制井斜，但是該方法導(dǎo)致鉆井周期長，成本高，且控斜手段單一，嚴(yán)重阻礙了勘探開發(fā)步伐，要想實(shí)現(xiàn)防斜打快，必須改變工藝方法和應(yīng)用手段。近幾年針對(duì)深井井斜，應(yīng)用光鉆鋌鉆具組合進(jìn)行鉆井試驗(yàn)，應(yīng)用14口井，平均降斜率為2.96°/100m，鉆速提高29%、鉆井周期縮短3天，降斜效果顯著。實(shí)踐證明，光鉆鋌鉆具組合能夠?qū)碣|(zhì)量進(jìn)行控制，使鉆井效率進(jìn)一步提高，解決了防斜打快的矛盾，對(duì)縮短鉆井周期，降低鉆井成本，提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

深層；井斜；光鉆鋌；效果

根據(jù)深井地層傾角測(cè)井資料統(tǒng)計(jì)，地層傾角在10度以內(nèi)，地層傾角最高60度。采用常規(guī)鉆具組合鉆井，由于地層的傾向?qū)︺@頭側(cè)向力的影響，經(jīng)常出現(xiàn)井斜超標(biāo)；2011年以來14口深井井斜超標(biāo)，平均每年3.5口井身質(zhì)量不合格，既造成鉆井周期的延長，又造成不好的社會(huì)影響，因此要想實(shí)現(xiàn)防斜打快，需要通過改變工藝方法和應(yīng)用手段解決問題。通過光鉆鋌組合大鉆壓降斜應(yīng)用攻關(guān)研究及現(xiàn)場試驗(yàn)，實(shí)踐證明，光鉆鋌大鉆壓鉆具結(jié)構(gòu)在螺旋屈曲后產(chǎn)生渦動(dòng)，具有防斜糾斜的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用后深井鉆速提高29%、周期縮短3天，延長鉆頭壽命30%以上,是控制井身質(zhì)量的有效途徑。

1 深井井斜的原因

1.1 地層因素

（1）深井所鉆地層跨越的地質(zhì)年代大，巖性復(fù)雜，Q二段以上砂泥巖互層較多，巖性不均質(zhì)，鉆時(shí)忽快忽慢，嫩二段-泉二段易井斜。

（2）D組以下地層夾層多，傾角大、巖石硬度高、地層各項(xiàng)異性指數(shù)和地層造斜系數(shù)高，是深井產(chǎn)生井斜的主要原因。

1.2 工具、鉆具組合及參數(shù)因素

（1）上部泉頭組地層采用塔式或鐘擺鉆具組合，能糾斜和防斜，由于受鐘擺力及臨界鉆壓限制，只能小鉆壓吊打，犧牲鉆速；下部登婁庫組以下地層采用滿眼鉆具組合，能防斜但不能糾斜，受環(huán)空間隙及鉆具剛度影響較大，螺扶磨損后易井斜。

（2）氣體鉆井、液動(dòng)旋沖鉆井、渦輪鉆井等提速手段的應(yīng)用，由于破巖方式、工具結(jié)構(gòu)、鉆具組合及參數(shù)配套等因素，新工藝技術(shù)造成的井斜較多。

2 制約深井降斜的難點(diǎn)

深井上部軟地層鉆速快，可采用鐘擺或塔式鉆具組合降斜。D組以下地層井斜超標(biāo)，需采用單彎螺桿糾斜，平均糾斜周期3天，由于深層巖性存在“三高一強(qiáng)”的地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)鉆頭、螺桿、儀器等井下工具磨損大，并且滑動(dòng)鉆進(jìn)鉆速較低。井底溫度高，有些儀器抗高溫性能不好，下井無信號(hào)。綜合以上原因，致使糾斜鉆速慢，周期長，成本高，同時(shí)井眼曲率變化大，使下步施工存在隱患。

3 動(dòng)力學(xué)防斜的優(yōu)點(diǎn)

針對(duì)深層地質(zhì)特點(diǎn)、鉆井工藝、井眼軌跡控制及鉆井參數(shù)配合，要想大幅度提高機(jī)械破巖效率，就必須突破傳統(tǒng)的靜力學(xué)防斜理論的束縛，開展動(dòng)力學(xué)防斜理論研究，動(dòng)力學(xué)防斜是假設(shè)鉆柱處于渦動(dòng)狀態(tài)，底部鉆具組合存在周期性的動(dòng)態(tài)軸向力，并且此動(dòng)態(tài)軸向力具有較強(qiáng)的降斜效果。因此我們開展光鉆鋌鉆具組合降斜攻關(guān)研究，實(shí)踐證明光鉆鋌大鉆壓鉆具結(jié)構(gòu)屬于動(dòng)力學(xué)防斜范疇，施加足夠大的鉆壓，反而防斜效果更好，施工中解放了鉆壓，實(shí)現(xiàn)了防斜打快。

4 現(xiàn)場應(yīng)用效果

通過分析塔式、滿眼、鐘擺鉆具組合的防斜、糾斜能力和適用性，建立了光鉆鋌大鉆壓底部鉆具組合的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析模型，揭示光鉆鋌大鉆壓防斜打快機(jī)理，確定合理鉆壓的控制準(zhǔn)則，即當(dāng)鉆壓小于臨界鉆壓時(shí)，隨著井斜角的增大，鉆頭降斜力逐漸增大；當(dāng)鉆壓大于臨界鉆壓時(shí)，光鉆鋌鉆具組合產(chǎn)生渦動(dòng)，渦動(dòng)產(chǎn)生的離心力對(duì)降斜起到了主導(dǎo)作用。

4.1 鉆具組合：

Ф215.9mmBIT×0.25m+Ф165mmDC×9.34m+Ф159mmJHF× 0.45 m+Ф159mmSJ×4.13m+Ф165mmDC×203.22m+Ф127mmDP

4.2 鉆進(jìn)參數(shù)：

鉆壓180-220kN，轉(zhuǎn)速55-65轉(zhuǎn)/分

4.3 應(yīng)用效果

2011年以來14口深井井斜超標(biāo)，其中5口井是氣體鉆井破巖機(jī)理不同，鉆速快導(dǎo)致井斜超標(biāo)；2口井是使用液動(dòng)旋沖工具提速，工具結(jié)構(gòu)本身造成井斜增大；其余為地層傾角大導(dǎo)致井斜超標(biāo)，通過采用光鉆鋌大鉆壓降斜，起到了較好的防斜、降斜效果，平均降斜率2.96°/100m，尤其徐深41井5130.94-5453.00井段，進(jìn)尺494.81m，井斜角由13.7降到2度，降斜效果顯著。鉆井實(shí)踐表明，使用光鉆鋌鉆具組合并加大鉆壓鉆進(jìn)，是一種行之有效的防斜打快方法。

5 結(jié)語

通過在深井大傾角地層試驗(yàn)光鉆鋌大鉆壓防斜打直技術(shù)，共鉆14口井，總進(jìn)尺3299m，平均鉆速1.8m/h，降斜成功率100%。這種高效降斜技術(shù)能極大地解放鉆壓，且操作簡單，不僅在提速提效方面效果顯著，而且降斜平穩(wěn)，曲率小，井眼光滑，保證了下部施工安全，是一種行之有效的且簡單易行的防斜打快技術(shù)，為深井提質(zhì)提效找到了新途徑，為加快勘探開發(fā)進(jìn)程提供了技術(shù)支撐。

［1］高德利?！稄?fù)雜地質(zhì)條件下深井超深井鉆井技術(shù)》。石油工業(yè)出版社，2004.