采用四合一復合鉆井技術提高石油鉆井效率

尹偉 李維景 寧夏礦業開發勘查院

采用四合一復合鉆井技術提高石油鉆井效率

尹偉 李維景 寧夏礦業開發勘查院

“四合一”是把PDC、單彎螺桿、短鉆鋌和穩定器四種工具合并運用的一種鉆具結構。它的應用改變了以往定向后強增斜的軌跡控制思路，既利用了單彎螺桿的滑動可調能力，又具備了雙穩定器剛性結構的穩斜穩方位性能，還充分發揮了PDC的快速鉆進優勢，因而能夠滿足直井段防斜、定向造斜、復合調整和穩斜穩方位的軌跡控制要求，成功實現二開“一趟鉆”，達到了減少起下鉆和滑動調整、解放機械鉆速、降低井下風險的使用效果。四合一鉆具的成功推廣，把油田定向井技術推上了規模化提速的快車道。

鉆井；四合一；復合鉆井；井眼軌跡

我院鉆井隊在中石油長慶油田分公司采油六廠位于鄂爾多斯盆地伊陜斜坡帶鉆井區塊進行施工。該采油廠2011年開發的主力油層長4+5，垂深2000～2300m左右，由于征地困難，位移一般都在500m左右，1/3的井位移超過600m，最深的元193-61井完鉆井深 2724m，位移最大的元193-61井井底位移達939.03m。按照中石油長慶油田分公司《鉆井工程質量標準》（Q/CQ 0717-1998），這種井的靶區半徑應為55～65m。按照《定向井鉆井工藝及井身質量要求》（SY/T 5955-1999），靶區半徑應該在65～80m。而該采油廠的油田開發方案中長4+5的井距僅300m，因此靶區半徑和其他區塊淺井一樣都是30m，這樣一來，長井段軌跡控制的精確性就成了最大的工程難題，如果采用目前的常規鉆井技術，鉆井效率難以提高，安全生產得不到保證。

對此，2011年3月我院成立由9名工程技術人員組成“四合一”復合鉆井技術攻關小組，以提高石油鉆井生產效率，實現安全生產。“四合一”復合鉆井技術攻關技術小組根據長慶油田第六采油廠鉆井技術要求和我院使用的ZJ40/2250J型鉆機特點，積極開展技術攻關活動，精心組織實施，對鉆井過程中出現的問題及時分析、研究，制定對策，優化施工方案、調整相關參數。

1 現狀調查及原因分析

項目攻關小組通過對區塊所在地層的特點認真學習和分析，結合鉆井實際情況，采集到一些以往影響井眼軌跡控制一些因素，經過對這些控制因素的分析，在保證數據客觀性和鉆井施工具備可比性的前提下，對數據進行了整理分析調查統計，得出了影響鉆井井眼軌跡的主要原因是洛河層防斜難、PDC鉆頭在1500m以后定向，反扭角無法把握、在直羅完成造斜和強增斜，對井壁穩定的影響很大和強增斜井段增斜率不穩定。

2 制定對策

針對影響井眼軌跡的主要原因，攻關小組成員集思廣益研究制定了具體的對策和措施見表1。

3 方案實施

表1 對策和措施表

3.1 提高造斜點，控制最大井斜

1）、根據所下鉆具的增斜能力，選擇造斜點和初始井斜。最好將初始井斜角確定在10°左右，最大井斜控制在20°之內，造斜點選擇在洛河組頂部,最低離安定頂界200m。

2）、提高施工效率， PDC鉆頭在洛河層定向容易，反扭小，工具面擺動不大，操作簡便。

3.2 洛河地層施工

3.2.1 洛河地層是整個軌跡控制的黃金井段

一般洛河段要完成繞障、定向、復合調整三大功能，這正好發揮了洛河地層井淺、可鉆性好、定向效率高、容易增斜的獨有特點。

3.2.2 定向造斜要求

由于四合一鉆具主要強調的是鉆具的穩定性，因而必然要犧牲一部分可調性。四合一鉆具的造斜率要低于常規的復合鉆具。

(1）定向造斜是一口井成功控制的起始環節，可能導致洛河井段整段低效滑動施工，因此定向造斜工作一定要引起高度重視。

(2）鉆壓選擇：10～20KN，注意加壓一定要平穩，鉆壓不能過大。由于PDC鉆頭定向對鉆壓要求嚴格，因此一定要認真校正好指重表， 技術員在前兩根必須監督扶鉆，嚴格控制鉆壓。

(3）可鉆性好的地層尤其要注意控制鉆壓，否則光打進尺不增斜。電動鉆機盡量利用自動送鉆或掛電磁剎車來控制鉆壓。

(4）定向時必須連續造斜，邊定邊復合的做法往往增斜被動。并要注意把方位及早調整到位。

3.3 復合調整段

洛河井段復合調整，一是根據增斜率適當調整井斜，二是要盡快把方位調整到位，這兩個要兼顧實施，不能顧此失彼，更不能貪圖搶進尺失去調整的有利時機。

3.4 下部軌跡的調整方法

直羅組及時微調是四合一鉆具軌跡控制的有效補充，可延長軌跡控制井段，大幅提高一趟鉆的比例。

3.4.1 進入安定以后屬于快速鉆進井段，一般不主張微調。

3.4.2 如果在直羅井斜較小（20°以內），方位偏差較大（20°以內），可在直羅底部大砂巖段（約有70m）人工調整，盡量延長可鉆進井段。

4 實施效果

例1：元194-61井

該井設計方位7.87°，設計位移：235.76m，二開鉆具組合：

￠222PDC鉆頭（T5445H）+￠172mm×1.25°（穩定器213mm）×7.48m單彎+2.52m短鉆鋌+￠212穩定器×1.60m+ +￠165mm無磁一根+￠165mm鉆鋌×10根

該鉆具二開入井（332m），在1009m開始定向到8.8°。復合鉆進至1444m調整方位兩根，開轉盤復合鉆進至井底。

表2 元194-61井數據

該井為一趟鉆，完鉆井深2262米。井眼軌跡合格。完井周期為5天13小時。單點中靶半徑14.17m，連斜半徑16.28m，見表2。

例2：安235-34井

該井設計方位179.01°，設計位移：464.92m，二開鉆具組合：

￠222PDC鉆頭（T5445H）+￠172mm×1.25°（穩定器212.5mm）×7.6m單彎+3m短鉆鋌+￠211穩定器×1.60m+ +￠165mm無磁一根+￠165mm鉆鋌×13根

該鉆具二開入井（188m），在630m開始定向兩根，678m、870m定向兩根，井斜增 至10°，開轉鉆盤復合鉆進至2140m，上隨鉆往小扭方位一根，之后復合至井底。

該井為一趟鉆，井眼軌跡合格，完鉆井深為2261米。鉆井周期4天22小時。該鉆具在洛河表現為微增斜，安定、直羅、延安組井斜方位基本穩住，延長開始微降斜。降斜率為1°/100m。該井由于進安定時取超前角較大（10°），最后在2140m隨鉆扭方位一根（見表3）。

在2011年，我們通過使用“四合一”復合鉆井技術，共施工完成22口井，總進尺44058米，創造了我院鉆機年進尺的歷史新高。所有井的井身軌跡合格率達到了100%。得到了甲方的高度好評。

表3 安235-34井斜井段數據

5 結論和建議

5.1 “四合一”復合鉆進技術有力的結合了PDC鉆頭的快速鉆進、雙穩定器的穩定性和螺桿鉆具的可調性，實現了直井段防斜打直、斜井段穩斜穩方位的良好效果，從使用效果看，值得大規模推廣。

5.2 四合一鉆具為實現全井一趟鉆提供了有力的技術保證，同時也具有相當積極的事故預防作用。

5.3 四合一鉆具組合是目前為止控制直井段井斜效果最好的鉆具結構。可以實現直井段防斜打直（1000m洛河段井斜不超過2°）。

5.4 洛河地層的掌握是該鉆具結構成功的關鍵所在；直羅地層有效恰當的微調可大幅度提高一趟鉆的比例。

5.5 良好的泥漿性能是上部及時微調的根本保證。

四合一鉆具的成功推廣，縮短了鉆井周期，提高了鉆井效率，把油田定向井技術推上了規模化提速的快車道。該課題意義主要意義在于尋找井眼軌跡控制的相關因素，合理有效的采用新工藝和相對應措施以提高鉆井效率，確保鉆井工程質量優良并為今后類似施工提供可靠借鑒經驗。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.07.007