防斜打直技術(shù)在哈山1井的應(yīng)用探討

劉艷玲

摘要：哈山1井是一口了解哈山南緣區(qū)塊含油氣情況的預(yù)探井，鉆遇地層主要為中生界、上古生界，巖性致密，地層級值為6-10級，地層傾角為60°～70°，鉆進(jìn)過程中井斜控制難度極大。該井施工過程中先后采用了鐘擺鉆具組合、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)四種防斜打直技術(shù)，應(yīng)用結(jié)果表明：鐘擺鉆具組合低壓吊打，可取得一定降斜效果，但鉆速過慢；采用垂直鉆井工具可在滿鉆壓鉆進(jìn)的情況下有效降低井斜，但工具有效壽命較短；直螺桿鉆具組合無降斜效果；復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)具有較好的降斜、穩(wěn)斜效果，同時可保證較高的機(jī)械鉆速。

關(guān)鍵詞：哈山1井；防斜打直；鐘擺鉆具；螺桿鉆具；垂直鉆井工具；復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)

1概述

石油鉆井中直井防斜一直是一個未能很好解決的技術(shù)難題，是制約鉆井作業(yè)提速增效的重要因素之一。哈山1井是勝利新疆勘探項目部在哈山南緣的一口重點探井，設(shè)計井深2550m，鉆遇地層為白堊系、侏羅系、石炭系、二疊系、石炭系，井身結(jié)構(gòu)為Φ660.40mm×26.50m、Φ346.1mm×111.70m、Φ215.9mm×2554m。通過調(diào)研相鄰哈淺區(qū)塊的施工情況，該區(qū)塊石炭系、二疊系處在高陡構(gòu)造帶，巖性致密，可鉆性差。由所取巖芯判斷，地層傾角地層為60°-70°，鉆井過程中井斜控制難度極大。為有效控制井斜，哈山1井在鉆進(jìn)過程中先后采用鐘擺鉆具、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)等防斜打直措施，使后期井斜得到有效控制，滿足了鉆井設(shè)計要求。

2哈山1井防斜打直技術(shù)

2.1鐘擺鉆具的使用

鐘擺鉆具組合其降斜原理是利用傾斜井眼中鉆頭與穩(wěn)定器或切點之間的鉆鋌重力之橫向分力，迫使鉆頭趨向井眼低邊降斜鉆進(jìn)，以達(dá)到糾斜和防斜的效果。因此，鐘擺鉆具的鐘擺長度、鉆鋌的抗彎剛度以及所鉆地層、所用鉆頭及施加鉆壓等是影響井斜控制的重要因素。哈山1井先后應(yīng)用兩套鐘擺鉆具組合：

第一套鐘擺鉆具組合：Φ215.9mm*3A+Φ177.8mm鉆鋌*2根+Φ214mm螺旋穩(wěn)定器*+Φ177.8mm鉆鋌*8根+Φ127mm鉆桿，鉆進(jìn)地層為石炭系。

①鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓100～120KN，泵壓12MPa，排量34 L/S，轉(zhuǎn)速80r/min；鉆進(jìn)段為800～855m；使用效果：井斜由3.3°增至5°，增斜率為3.09。/100m，機(jī)械鉆速為2.76m/h。

②鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓20～40KN，泵壓12MPa，排量34 L/S，轉(zhuǎn)速80r/min鉆進(jìn)段為855 990m；使用效果：井斜由5°降至4.7°，降斜率為0.22°/100m，機(jī)械鉆速為0.59m/h。

第二套鐘擺鉆具組合：Φ215.9mm*3A+Φ127mm加重鉆桿*1根+Φ214mm螺旋穩(wěn)定器+Φ177.8mm鉆鋌*10根+Φ127mm鉆桿，鉆進(jìn)地層為石炭系。

鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓110～120KN，泵壓12MPa，排量34L/S，轉(zhuǎn)速75r/min鉆進(jìn)段為1137～1149m；使用效果：井斜由5.8°增至6.2°，增斜率為3.33°/100m，平均機(jī)械鉆速為1.71m/h。

可以看出，在較高鉆壓下采用鐘擺鉆具組合，增斜快，與普通鉆具組合增斜率基本一致。低壓吊打時，降斜率為0.22°/100m，但機(jī)械鉆速降至0.59m/h。

2.2垂直鉆井工具的使用

機(jī)械式自動垂直鉆井工具（SVD）由中國石油大學(xué)（華東）與中石化勝利油田鉆井工藝研究院合作研制。

鉆具組合：Φ215.9mm*3A+垂直鉆井工具+Φ177.8mm鉆鋌*1根+Φ214mm螺旋穩(wěn)定器*1根+Φ177.8mm鉆鋌*9根+Φ127mm鉆桿，鉆進(jìn)地層為石炭系。

鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓120～140KN，泵壓15MPa，排量34L/S，轉(zhuǎn)速60～80r/min；鉆進(jìn)段990～1060m；使用效果：井斜由4.75°降至3.13°，降斜率為2.3°/100m，機(jī)械鉆速為4.09m/h。

該工具機(jī)械鉆速為吊打鐘擺鉆具機(jī)械鉆速的6.93倍，為直螺桿鉆具組合機(jī)械鉆速的2.22倍，為復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)機(jī)械鉆速的1.64倍。但機(jī)械式垂直鉆井工具在應(yīng)用中存在有效壽命較短的問題，制約了其進(jìn)一步的應(yīng)用。

3.3直螺桿鉆具的使用

直螺桿鉆具組合防斜的實質(zhì)仍然是鐘擺鉆具防斜，因此應(yīng)設(shè)計成鐘擺鉆具組合。

鉆具結(jié)構(gòu)：Φ215.9mm*3A+Φ172mm直螺桿+Φ177.8mm鉆鋌*1根+Φ214mm螺旋穩(wěn)定器*1根+Φ177.8mm鉆鋌*9根+Φ127mm鉆桿，鉆進(jìn)地層為石炭系，鉆進(jìn)段為1304～1377m。

①鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓100～130KN，泵壓12MPa，排量30L/S，轉(zhuǎn)速60～80r/min；鉆進(jìn)段為1304～1369m；使用效果：井斜由8.1°增至9.1°，增斜率為1.54°/100m，機(jī)械鉆速為1.94m/h。

②鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓40KN，泵壓12MPa，排量30L/S，轉(zhuǎn)速60～80r/min；鉆進(jìn)段為1369～1377m；使用效果：穩(wěn)斜9.1du3，機(jī)械鉆速為1.14m/h。

通過上述內(nèi)容可以看出，采用直螺桿鉆具組合加壓鉆進(jìn)時，機(jī)械鉆速較高，但增斜較快，吊打鉆進(jìn)穩(wěn)斜，直螺桿鉆具組合在該井無降斜效果。分析認(rèn)為這與該區(qū)塊地層硬度高、地層傾角過大有關(guān)。

3.4復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的使用

復(fù)合鉆進(jìn)防斜技術(shù)是指采用螺桿鉆具配合高效鉆頭的鉆具組合進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，以此實現(xiàn)防斜和提高機(jī)械鉆速的目的。

鉆具結(jié)構(gòu)為：Φ215.9mm*3A+Φ172mm動力鉆具*0.75du3+定向接頭+Φ177.8mm無磁鉆鋌+MWD無線隨鉆+Φ177.8mm鉆鋌*6根+Φ127mm加重鉆桿*12根+Φ127mm鉆桿，鉆進(jìn)地層為石炭系、二疊系。

鉆進(jìn)參數(shù)為：鉆壓80-120KN，泵壓10～13MPa、排量32～34 L/S，轉(zhuǎn)速60-70r/min；使用效果：1392～1525m段，石炭系，井斜由9.2°降至2.0°，機(jī)械鉆速為3.35m/h。1532～2550m，井斜控制在2.0°以內(nèi)，平均機(jī)械鉆速為2.49m/h。

通過上述內(nèi)容可以看出，采用復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，在1392～1525m段降斜效果明顯，在1532～2550m段，穩(wěn)斜效果明顯，同時采用該技術(shù)有效釋放了鉆壓，提高了機(jī)械鉆速。該技術(shù)在哈山1井中的應(yīng)用取得良好效果。

3結(jié)論與建議

通過哈山1井應(yīng)用不同類型防斜技術(shù)的效果可以獲得以下結(jié)論：

（1）在哈山區(qū)塊采用傳統(tǒng)鐘擺鉆具組合輕壓吊打，具有一定的降斜效果，但極大的犧牲了鉆速，因而傳統(tǒng)鐘擺鉆具組合不適用于哈山區(qū)塊這類地層傾角過大地層的防斜鉆進(jìn)。

（2）采用垂直鉆井工具，有效降低了井斜，同時可實現(xiàn)滿鉆壓的鉆進(jìn)，提高了機(jī)械鉆速。但該工具的有效壽命較短，仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

（3）直螺桿鉆具組合不適應(yīng)巖性致密、地層傾角60～700的上古生界地層。

（4）復(fù)合鉆進(jìn)防斜技術(shù)較好的解決了哈山1井井斜難控制問題，其降斜、穩(wěn)斜效果明顯，能夠保證較高的機(jī)械鉆速，并且現(xiàn)有工具配套成熟，技術(shù)較為完善，是一種較好的在大傾角地層防斜打直的技術(shù)手段。

（5）對于哈山地區(qū)大傾角地層鉆進(jìn)過程的防斜打直問題，應(yīng)立足現(xiàn)有技術(shù)，在總結(jié)地層造斜規(guī)律的基礎(chǔ)之上，對復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計；同時應(yīng)盡快發(fā)展專用防斜打直工具，提高鉆井效率。