哈山區(qū)塊防斜打直技術(shù)研究

肖永軍

【摘要】新疆克拉瑪依市烏爾禾區(qū)西北部哈山區(qū)塊石炭系蘊含豐富的石油資源，勝利新疆勘探項目部2012年在該區(qū)塊布井16口，設(shè)計井深在2000米左右，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°，由于地層傾角過大，鉆進過程中井斜控制難度極大。針對這一技術(shù)難點，通過塔式鐘擺鉆具組合、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復(fù)合鉆進等技術(shù)的研究應(yīng)用，探索得出復(fù)合鉆進技術(shù)在哈山區(qū)域具有較好的降斜、穩(wěn)斜效果，同時可保證較高的機械鉆速。

【關(guān)鍵詞】防斜打直 鐘擺鉆具 螺桿鉆具 垂直鉆井工具 復(fù)合鉆進技術(shù)

1塔式鐘擺鉆具組合的使用

塔式鐘擺鉆具組合是基于靜力學的防斜打直技術(shù)，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，以達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2井使用一套塔式鐘擺鉆具組合：

鉆具結(jié)構(gòu)：Φ311.2mm*3A+Φ203.2mm鉆鋌*18.15m+Φ311mm螺旋扶正器*+Φ9203.2mm鉆鋌*27.41m+Φ9177.8mm鉆鋌*73.74m+Φ127mm加重鉆桿*91.23m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數(shù)為：鉆壓60—100KN，泵壓12MPa，排量60L/s，轉(zhuǎn)速80r/min；鉆進井段為152m—314m；使用效果：井斜由0.76°增至1.39°，增斜率為0.39°/100m，機械鉆速為2.79m/h。

可以看出，采用塔式鐘擺鉆具組合，增斜不是很明顯，但機械鉆速為2.79m/h。由此可以說明，在地層傾角較大、易斜井段較長時，單純地使用塔式鐘擺鉆具組合可以在一定程度上控制井斜，但是會極大的犧牲鉆井速度和鉆井效益。

2直螺桿+塔式鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)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，不同之處在于利用螺桿的高轉(zhuǎn)速提高鉆具的糾斜能力。螺桿防斜主要是靠鉆鋌的橫向力來糾斜，因此應(yīng)設(shè)計成鐘擺鉆具組合。在鉆具組合上接一個穩(wěn)定器，即組成鐘擺+螺桿的組合，還可在穩(wěn)定器的下方接一根鉆鋌，組成鐘擺柔性螺桿組合。哈山2井采用一次直螺桿鉆進，鉆進井段為314m—1451.2m。

鉆具結(jié)構(gòu)：Φ311.2mm*3A+Φ244mm直螺桿+Φ203.2mm鉆鋌*9.14m+Φ311mm螺旋扶正器*1.9m+Φ203.2mm鉆鋌*36.42m+Φ177.8mm鉆鋌*73.74m+Φ127mm加重鉆桿*165.1m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

①鉆進參數(shù)為：鉆壓100—130KN，泵壓12MPa，排量60L/S，轉(zhuǎn)速60—80r/min；鉆進井段為314—1052m；使用效果：井斜由1.39°增至3.26°，增斜率為0.27°/100m，機械鉆速為5.27m/h。

②鉆進參數(shù)為：鉆壓40KN，泵壓12MPa，排量60L/s，轉(zhuǎn)速60—80r/min；鉆進段為1052—1451.2m；使用效果：穩(wěn)斜3.2°，機械鉆速為1.61m/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時，機械鉆速較高，有微弱增斜效果；吊打鉆進有微弱降斜效果，穩(wěn)斜效果明顯，說明直螺桿鉆具組合在該地層增斜微弱，吊打有微弱降斜效果，穩(wěn)斜效果明顯，但機械鉆速較低，分析認為這與該區(qū)塊地層硬度高、地層傾角過大有關(guān)。由此說明，直螺桿鉆具組合不適合在哈山區(qū)塊地層中應(yīng)用。

3復(fù)合鉆進技術(shù)的使用

復(fù)合鉆進防斜技術(shù)是指采用螺桿鉆具配合高效鉆頭的鉆具組合進行復(fù)合鉆進，以此實現(xiàn)防斜和提高機械鉆速的目的。該技術(shù)是定向鉆井技術(shù)在直井中的應(yīng)用與發(fā)展，特點是滑動鉆進與旋轉(zhuǎn)鉆進相結(jié)合，可實現(xiàn)不需起鉆而采用定向糾斜技術(shù)進行滑動鉆進。該技術(shù)可有效減少起下鉆次數(shù)，在有效防止井斜的同時提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

鉆具結(jié)構(gòu)為：Φ215.9mm*3A+Φ172mm動力鉆具*1°+定向接頭+Φb177.8mm無磁鉆鋌+MWD無線隨鉆+Φ177.8mm鉆鋌*46.23m+Φ127mm加重鉆桿165.1m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數(shù)為：鉆壓80—120KN，泵壓10—13MPa、排量32—34L/S，轉(zhuǎn)速60—70r/min；使用效果：2475—2575m段，井斜由3.21°降至1.24°，機械鉆速為3.35m/h。2575—2800m段，井斜控制在2.0°以內(nèi)，平均機械鉆速為2.49m/h。

通過上述內(nèi)容可以看出，采用復(fù)合鉆進技術(shù)，在2475—2575m段降斜效果明顯，在2575—2800m段，穩(wěn)斜效果明顯，同時采用該技術(shù)有效釋放了鉆壓，提高了機械鉆速。該技術(shù)在哈山2井中的應(yīng)用取得良好效果。

4垂直鉆井工具的使用

機械式自動垂直鉆井工具（SVD）由中國石油大學（華東）與中石化勝利油田鉆井工藝研究院合作研制。該工具能夠在鉆柱旋轉(zhuǎn)鉆進時自動感應(yīng)井斜并進行主動糾斜。

鉆具組合：Φ215.9mm*3A+垂直鉆井工具+Φ177.8mm無磁鉆鋌*9.17m+Φ214mm螺旋穩(wěn)定器*1根+Φ177.8mm鉆鋌*9根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數(shù)：鉆壓120—140KN，泵壓15MPa，排量34L/S，轉(zhuǎn)速60—80r/min；鉆進段2390—2475m；使用效果：井斜由5.69°降至3.21°，降斜率為2.92°/100m，機械鉆速為4.09m/h。

通過應(yīng)用SVD垂直鉆井工具，在一定程度上解決了哈山區(qū)塊高陡構(gòu)造、大傾角地層等易斜地層的防斜問題，并實現(xiàn)了主動防斜，提高了鉆井速度。該工具機械鉆速為直螺桿鉆具組合機械鉆速的2.22倍，為復(fù)合鉆進技術(shù)機械鉆速的1.64倍。但機械式垂直鉆井工具在應(yīng)用中存在有效壽命較短的問題，制約了其進一步的應(yīng)用。

5結(jié)論與建議

（1）在哈山區(qū)塊采用傳統(tǒng)塔式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)塔式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。

（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，提高了機械鉆速。但該工具的有效壽命較短，仍需進一步改進。

（3）直螺桿鉆具組合不適應(yīng)巖性致密、地層傾角60°—70°的上古生界地層。

（4）復(fù)合鉆進防斜技術(shù)較好的解決了哈山2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。