自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)在安順1井的應(yīng)用

劉景男 （中石化勝利石油工程有限公司西南分公司 四川 德陽(yáng) 618000）

一、.安順1井基本概況

安順1井位于貴州省普定縣城關(guān)鎮(zhèn)后寨村三組，是一口風(fēng)險(xiǎn)探井。設(shè)計(jì)井深5600m。一開(kāi)中完井深802m。11月28日18：00二開(kāi)鉆進(jìn)，

鉆進(jìn)至井深2436m井斜增至9.5°。為了防止下部井身井斜繼續(xù)增加，選用了采用勝利鉆井院AVDS自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，累計(jì)進(jìn)尺204.19m，累計(jì)純鉆進(jìn)時(shí)間190h,平均機(jī)械鉆速1.07m/h，井斜角由 6.25°降至 0.24°。

二、自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)簡(jiǎn)介

AVDS自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)是由中石化勝利鉆井院自主研發(fā)的自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)推靠方式實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)過(guò)程中的主動(dòng)防斜、糾斜。其中捷聯(lián)式穩(wěn)定平臺(tái)是系統(tǒng)的核心，該系統(tǒng)主要由基于旋轉(zhuǎn)基座的測(cè)量短節(jié)、井下發(fā)電機(jī)、無(wú)刷力矩電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器和防斜糾斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成（圖1）

AVDS的的工作原理：

發(fā)電機(jī)組件主要由發(fā)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)密封及葉輪三部分組成，泥漿帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，旋轉(zhuǎn)密封隔開(kāi)液壓油和泥漿，以減少對(duì)軸承等易損件的磨損。該發(fā)電機(jī)組件可以在26L/s至60L/s排量范圍，穩(wěn)定輸出0～1000 W，滿足測(cè)控平臺(tái)及力矩電機(jī)所需的功率需求。

防斜執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由盤(pán)閥組件和推靠組件組成。盤(pán)閥系統(tǒng)由設(shè)計(jì)有1個(gè)過(guò)流孔的上盤(pán)閥和設(shè)計(jì)有3過(guò)流孔的下盤(pán)閥組成，通過(guò)上盤(pán)閥

對(duì)下盤(pán)符相對(duì)位置的改變，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)流鉆井液的有效分配。

推靠組件是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)本體、帶噴嘴的活塞及推靠井壁的翼肋組成，根據(jù)過(guò)流鉆井液的流量及壓力，對(duì)井壁施加不同的推靠力。

三、AVDS系統(tǒng)在安順1井的應(yīng)用

鑒于安順1井二開(kāi)鉆進(jìn)至井深2436m井斜增至9.5°，為了防止下部井身井斜繼續(xù)增加，使用勝利鉆井研究院的垂直鉆井工具，進(jìn)行糾斜、防斜，提高鉆速，以確保順利完成生產(chǎn)任務(wù)。

1、垂直鉆井系統(tǒng)第一套儀器試驗(yàn)井段：

⑴鉆具結(jié)構(gòu)：Φ311.2mmHJT537GK鉆頭 （未裝水眼）+Φ300mm垂直鉆井工具+731×730回壓凡爾+Φ229mm短鉆鋌（含機(jī)械測(cè)斜儀器）+Φ229mm鉆鋌1根+Φ308mm扶正器+731×630轉(zhuǎn)換接頭+Φ203mm無(wú)磁鉆鋌1根+Φ203mm鉆鋌8根+631屈性長(zhǎng)軸+Φ203mm隨鉆震擊器+630×410轉(zhuǎn)換接頭+Φ178mm鉆鋌6根+411×410旁通閥×+Φ127mm鉆桿。⑵段 長(zhǎng)：2436-2518.37m；進(jìn)尺：82.37m；⑶鉆時(shí)：45～78min/m；平均機(jī)械鉆速 1.02m/h；⑷鉆頭型號(hào)：HJT537GK牙輪鉆頭，垂鉆執(zhí)行機(jī)構(gòu)自帶水眼：Φ26mm；⑸機(jī)械測(cè)斜儀設(shè)置范圍：7.5～10°⑹垂直鉆井系統(tǒng)期間井斜情況：在第一次垂直鉆井期間，采用每鉆進(jìn)一單根進(jìn)行隨鉆測(cè)斜一次，共計(jì)測(cè)斜7次，井斜穩(wěn)定在7.5°。

由隨鉆測(cè)斜數(shù)據(jù)可見(jiàn)，本次鉆具組合基本起到穩(wěn)斜效果。由于機(jī)械測(cè)斜儀器，測(cè)斜數(shù)值精度較低。起鉆后投測(cè)多點(diǎn)，對(duì)井斜情況進(jìn)行驗(yàn)證。從上述數(shù)據(jù)分析，井斜有明顯降斜趨勢(shì)。本次垂直鉆井工具應(yīng)用效果良好。第一次實(shí)驗(yàn)井段2436～2518.37m，井斜變化由井斜 6.25°/(測(cè)深 2436m)↓2.62°/(測(cè)深 2492.58m)，降斜率約6°/100m。

2、垂直鉆井系統(tǒng)第二套儀器試驗(yàn)井段：

⑴鉆具結(jié)構(gòu)：鉆具組合與第一次相同。⑵ 段長(zhǎng)：2518.37～2610.79m；進(jìn)尺：92.42m；⑶鉆時(shí)：44～78min/m；平均機(jī)械鉆速1.02m/h；⑷鉆頭型號(hào)同上；⑸機(jī)械測(cè)斜儀設(shè)置范圍：1.5～4°；⑹第二次垂直鉆井系統(tǒng)期間井斜情況：第二次垂直鉆井系統(tǒng)鉆進(jìn)期間隨鉆測(cè)斜8次。

第二次實(shí)驗(yàn)井段：2518.37～2610.79m，井斜變化由 2.5°/(2508.55m)↓0.24°/(測(cè)深 2595.59m),降斜率約 2.6 °/100m。

3、應(yīng)用效果分析

捷聯(lián)式自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)自2012年1月11至1月23日在安順1井進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。第一套垂鉆儀器純鉆時(shí)間81h，井段2436～2518.37m，進(jìn)尺82.37m，井斜變化由測(cè)深2436m井斜6.25°降到 2492.58m的2.62°，降斜率約 6°/100m；第二套垂鉆儀器純鉆時(shí)間 91h，進(jìn)尺2518.37～2610.79m，井斜變化由測(cè)深2508.55m的2.5°降到2595.59m的0.24°,降斜率約4°/100m。本次施工充分驗(yàn)證了工具的糾斜、防斜效果，達(dá)到了解放鉆壓、防斜打直、提高機(jī)械鉆速的目的，保證了井眼質(zhì)量的要求。

四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)

1、本次垂直鉆具工具試驗(yàn)，驗(yàn)證了工具的可行性、穩(wěn)定性及可靠性，糾斜及穩(wěn)斜的效果明顯。需進(jìn)一步提高工具的糾斜精度，增加支撐翼肋的支撐力、

2、鉆井院設(shè)計(jì)的垂直鉆具工具，通過(guò)水利參數(shù)形成泵壓差，來(lái)控制其支撐翼肋。合理選擇其水力參數(shù)，才能有效控制其其支撐翼肋，起到穩(wěn)斜防斜作業(yè)。

3、采取垂直鉆井最大程度的解放了鉆壓，在應(yīng)用低密度鉆井液鉆進(jìn)的情況下既能控制井身質(zhì)量，又能提高機(jī)械鉆速；而在應(yīng)用高密度鉆井液鉆進(jìn)的情況下，僅能控制井身質(zhì)量，提速效果不明顯。