勝利油田孤北區(qū)塊優(yōu)快鉆進技術(shù)

陳照勝

摘 要：為了提高機械鉆速，縮短建井周期，提高經(jīng)濟效益，針對河口油田塊地層特點，在二開后使用螺桿鉆具+PDC鉆頭復(fù)合鉆井技術(shù)，達到了理想效果。該項措施對于河口油田沙河街區(qū)塊提高機械鉆速，保證井身質(zhì)量，實現(xiàn)快速安全鉆進具有一定的使用價值。本文通過結(jié)合鉆進的基本情況，具體分析螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復(fù)合鉆井技術(shù)在該井的使用效果，為該區(qū)塊200-3300米的層段的鉆井提供一種可以借鑒的鉆進方式。

關(guān)鍵詞：PDC鉆頭；螺桿鉆具；復(fù)合鉆井；機械鉆速；偏心擴眼器

0、引 言

復(fù)合鉆進技術(shù)， 是鉆井工藝上的一次大跨越， 是從提高機械鉆速、控制井眼軌跡、減少扭方位次數(shù)的有效手段。就是采用螺桿鉆具的滑動導(dǎo)向鉆具組合以轉(zhuǎn)盤的形式進行的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的鉆井技術(shù)， 是預(yù)彎曲動力學(xué)防斜打快技術(shù)的一種特殊形式。PDC鉆頭以其高效的鉆進效果，在鉆井工程中占據(jù)了重要的地位。螺桿鉆具配合PDC 鉆頭， 已在國外取得了很好的經(jīng)濟效益，二者的結(jié)合將會更加進一步地提高機械鉆速。

1、孤北區(qū)塊特點及施工難點

1.1孤北區(qū)塊，屬于濟陽坳陷沾化凹陷渤南洼陷。是一個老區(qū)快，周圍老井多，最近距離為8-10米，定向點靠下，直井段的防碰定向段和老井的軌跡有交叉，防碰壓力大。

1.2館陶底部和東營組的泥巖發(fā)育好，由于牙輪鉆頭鉆頭齒很難吃入地層，破破巖方式主要以研磨為主。長期以來嚴重制約著鉆井速度。

1.3地層傾角大，提高機械鉆速與井身質(zhì)量控制矛盾突出，當(dāng)鉆壓增加較大以后， 井斜增加非常迅速， 常規(guī)的塔式、鐘擺、滿眼等傳統(tǒng)防斜鉆具即使以犧牲鉆速為代價也不能滿足井身質(zhì)量和防碰的要求， 進一步制約了機械鉆速的提高。

2、復(fù)合鉆井提高機械鉆速和防斜機理

復(fù)合鉆井導(dǎo)向力計算復(fù)合鉆井的特征可以看作是工具面角作連續(xù)周期性變化的滑動導(dǎo)向鉆井。這種工具面角連續(xù)變由轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)，從而使之成為滑動導(dǎo)向工具的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井。因此如假設(shè)轉(zhuǎn)盤每轉(zhuǎn)過程中鉆頭在井下的運動具有相近的規(guī)律，就可以用鉆柱旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的鉆頭上的合導(dǎo)向力矢量來表述其總體導(dǎo)向效果[1～2 ] 。

如假設(shè)鉆具組合旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)在鉆頭上作用的導(dǎo)向力分量Fsα（合造斜力） 和

Fsφ（合方位力） ，則鉆具組合旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)在鉆頭上作用的導(dǎo)向合力Fs 為：

導(dǎo)向合力方向角（導(dǎo)向合力與高邊的夾角，以高邊順時針計） 為：

研究表明，利用復(fù)合鉆井技術(shù)可以實現(xiàn)定向井軌跡的連續(xù)導(dǎo)向和直井的防斜打快。之增加。經(jīng)計算在井斜角為1°時， 復(fù)合鉆具組合鉆進時的降斜力分別是鐘擺鉆具組合降斜力的5.94 倍和17.2 倍，可見復(fù)合鉆具防斜技術(shù)具有比鐘擺打直技術(shù)更大的降斜力， 這正是復(fù)合鉆進防斜打快的機理。

3、現(xiàn)場鉆進情況

3.1.孤北區(qū)塊現(xiàn)場情況

鉆頭使用情況及鉆具結(jié)構(gòu)：

3.2、螺桿鉆具與PDC鉆頭選用情況

螺桿鉆具選用7頭5級的鉆具，這種級別的鉆具兼顧轉(zhuǎn)速和力量，技術(shù)成熟穩(wěn)定性強，綜合性價比比較高。鉆頭結(jié)合該區(qū)的地層情況主要考慮抗沖擊和耐磨等性能使用四翼大片16mm的PDC鉆頭。

3.3、鉆進參數(shù)

鉆壓20-40KN，轉(zhuǎn)盤50-60r/min，柴油機轉(zhuǎn)速1150 r/min，排量32L/s，泵壓15MPa，計算得：循環(huán)壓耗11.4MPa，螺桿壓耗3.2 MPa，鉆頭壓耗2.56 MPa。鉆井液為聚合物封堵防塌潤滑鉆井液，主要性能為：密度1.25，漏斗粘度55s，失水6ml，泥餅0.5，含沙0.3%，PH值9。

4、應(yīng)用效果及分析

4.1、與區(qū)塊使用常規(guī)鉆具鉆進效果的比較

在義941-斜60井在350米-3500米井段使用螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復(fù)合鉆進方式，從該井現(xiàn)場鉆進情況看，螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復(fù)合鉆進方式在該井取得了成功，大大地提高了機械鉆速，節(jié)約了鉆井成本。該井不同鉆進方式下的鉆進情況見表。

通過鄰井的鉆進情況我們會更進一步的發(fā)現(xiàn)螺桿鉆具配合PDC鉆頭的優(yōu)越性見表。

通過與同一區(qū)塊同一地層鄰井的比較：（1）我們發(fā)現(xiàn)螺桿鉆具配合PDC鉆頭在該區(qū)塊該地層提高機械鉆速起到了很大的作用，在上部地層，機械鉆速比同期的牙輪鉆速高出5-6米，鉆進井段高出600米，這就使得在該地區(qū)打井，一趟鉆就可以鉆進到定向點，減少了起下鉆一趟。節(jié)約鉆井周期2天。（2）在下部地層的優(yōu)越性更加明顯，機械鉆速高出8米/h.在相同地層，大大縮減了建井周期。

2、井身質(zhì)量說明

1、在二開的時候，就下入MWD實時跟蹤著井身軌跡，避免在上部直井段發(fā)生和老井相碰的事故。

2、動力鉆具+PDC鉆頭適合使用低鉆壓，動力鉆具在井底的鉆速達到160-180轉(zhuǎn)/分，這種鉆進參數(shù)有利于控制井斜，抵抗減少底層傾角對井身軌跡的影響。該井在穩(wěn)斜段使用螺桿鉆具配合PDC鉆頭時，井斜一直維持在28度～26之間，3300米后，為方便中靶，經(jīng)有意吊打后，井斜降至23度，方位有一直穩(wěn)定在152～156度之間，可以看出，這種復(fù)合鉆的打法可以有效地控制井斜和方位，從而有效地保障了井身質(zhì)量。

5、結(jié)論與認識

5.1、孤北油田用動力螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復(fù)合鉆井技術(shù)與常規(guī)鉆井相比， 在機械鉆速得到了大幅度提高，大大節(jié)省了起下鉆的時間，鉆井周期大為縮短，。

2、采用動力螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復(fù)合鉆井技術(shù)能有效控制井斜和方位，保證了井身質(zhì)量。

3、采用復(fù)合鉆井技術(shù)， 改善鉆柱的受力情況， 減少了鉆柱的彎曲程度， 從而避免或減少了鉆柱的疲勞損壞， 降低了鉆具事故的發(fā)生， 以及保護上層套管不被磨損的優(yōu)點。

4、不同的井段、不同的地層、選用不同的鉆井參數(shù)， 對單彎螺桿的使用壽命是至關(guān)重要的。而且用于配合動力鉆具使用的PDC 鉆頭， 應(yīng)加強外保徑齒以提高耐磨性。PDC鉆頭使用應(yīng)保持井底干凈，嚴防井下落物。

5、用動力鉆具配合PDC 鉆頭鉆井時， 泥漿應(yīng)具有一定的潤滑性以減少井壁濾餅對鉆具的摩擦阻力。

6、上部井段加上偏心擴眼器，在鉆進的過程修復(fù)井眼。結(jié)合短起下報保證井下通暢，可有效的降低摩阻，提高鉆井時效，減少井下復(fù)雜。

參考文獻：

[1]劉重康，周易文.螺桿鉆具的應(yīng)用和發(fā)展[J].石油礦場機械，1992，21（4）.

[2] 張玲.復(fù)合鉆進技術(shù)在陜北油田的應(yīng)用.機械管理開發(fā)，2006：5（3）.

[3] 韋忠良. 螺桿鉆具配合PDC 鉆頭快速鉆進試驗研究.石油鉆探技術(shù)，1997：25（3）.

[4] 狄勤豐.滑動式復(fù)合鉆進中導(dǎo)向鉆具組合鉆井時導(dǎo)向力計算分析.石油鉆采工藝，2000，1（22）.

[5] 鉆井手冊（甲方）[Z].北京：石油工業(yè)出版社，1990.