穩定器鉆具組合在高平1井中的應用

郭智勇

一、穩定器的功能

1.在增斜鉆具組合和降斜鉆具組合中，穩定器起支點作用，通過改變穩定器在下部鉆具組合中的位置，可改變下部鉆具組合的受力狀態，達到控制井眼軌跡的目的。

2.增加下部鉆具組合的剛性達到穩定井斜和方位的目的。

3.修整井眼，降低井眼曲率，使井眼更順暢。有利于減少井下復雜情況。

二、動力鉆具+穩定器組合

動力鉆具+穩定器鉆具組合可以應用在穩斜段的復合鉆施工中，可以取得很好的穩斜效果，減少定鉆比(一趟鉆中，定向鉆進的進尺占總進尺的比例)，控制井眼軌跡，達到提高鉆井時效的目的。

1.影響定向井井眼軌跡的主要因素有：地質因素、巖石可鉆性、不均勻性及其各向異性、地應力以及地層傾角和傾向、下部鉆柱組合、鉆井參數、鉆頭類型及與地層的相互作用。井眼軌跡變化是上述諸因素互相作用的結果。

⑴復合鉆具組合在定向施工時，主要是采用滑動鉆進的方式，利用單彎彎曲對鉆頭切削造成偏心的原理進行井斜角和井斜方位角的調整從而控制井身軌跡。

⑵復合鉆具組合在復合鉆進施工時，由于近鉆頭單彎扶正器受單彎彎曲的影響，旋轉狀態下可以近似的接近滿眼狀態，因此，可以用常規近鉆頭扶正器鉆具組合的方式分析復合鉆具組合在復合鉆進施工時的力學特征。

增斜鉆具鉆頭側向力很大(103至104N)，因此，側向力起控制作用，轉角影響次之。影響下部鉆柱性能的參數很多，按顯著性排列的順序是：

穩定器位置和個數——決定鉆柱組合類型的基本參數；

穩定器直徑或穩定器與井眼的間隙；

原井眼曲率——井斜變化率和方位變化率；

井斜角；

鉆壓；

綜上，由此我們可以得到以下結論：

①動力鉆具上部加一合適尺寸的穩定器，可以起到良好的穩斜效果；

②改變動力鉆具上部兩穩定器之間長度，可起到良好的控制井斜角的作用；

③在相應的地層，通過調節鉆壓可以對復合鉆具組合的井斜控制力調節。

三、實例分析

PDC+長效螺桿+MWD復合鉆具組合的成功應用，定向井施工質量明顯提高，施工速度顯著加快，施工周期明顯縮短。動力鉆具+穩定器鉆具組合的配合應用在高平1井中的應用取得了很好的實鉆效果，現將施工情況作如下的介紹。

1.高平1井概況：

(1)高平1井屬濟陽坳陷東營凹陷高青—平南斷裂帶上升盤高平1塊較高部位，位于山東省高青縣沙高家村西偏南約900m，高64-3井井口方位 289° 距離747m，是一口以了解青城凸起西部中生界含油氣情況的水平探井。

(2)該井設計情況

井底閉合方位 °：15.67軌道類型：直-增-增-增-平井底閉合距 m：3395.64最大井斜角 °：89.62井號：高平1井底設計垂深m：929.23造斜點井深 m：531.12靶點A X=4115900.00 Y=20569000.00垂深(m):867.00閉合距(m):352.60 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00靶點K X=4117350.00 Y=20569400.00垂深(m):905.00閉合距(m):1856.51 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00靶點B X=4118800.00 Y=20569800.00垂深(m):929.00閉合距(m):3360.65 靶半高(m):1.00 靶半寬(m):10.00井深m東西m井斜°方位°垂深m 靶點南北m狗腿度°/100 m 0.00 0.00面°0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.0 0 20.0 0 18.8 8 15.4 2 15.4 2 15.4 2 15.4 2 0.00 0.00水平位移m 0.00 531.12 632.87 787.97 1070.11 2574.75 4079.12 4114.12 0.00 0.00 0.00 531.12 631.15 760.99 867.00 905.00 929.00 929.23 16.1 2 98.1 2 352.60 1856.51 3360.65 3395.64 5.51 0.00 0.00 0.00 0.00 18.3 1 46.2 3 88.5 5 88.5 5 89.6 2 89.6 2 15.1 5 92.4 7 335.69 1785.69 3235.69 3269.43工具0.00 32.8 1 107.88 507.88 907.88 917.19 18.0 0 18.0 1 15.0 6 0.07 0.23 A K B 357.77 354.81 0.00 0.00

2.鉆具組合使用統計

表2 高平1井鉆具使用統計

0%第7趟鉆1.2 5 F212 0 F212第8趟鉆6.5 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 453 0.0 0 8%F212第9趟鉆D C P 187.65 78.35 269.00 21 8%1.2 5 F205 443.00 10%牙輪 牙輪 P 45.5第10趟鉆1.5 0 512.38 4%D C P 1.2 5 280 4.0 0 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 D C P第11趟鉆235.62 1.5 0第12趟鉆D C 1.2 5無 無18.5 29.5 0%

定向段采用 鉆頭+1.5°動力鉆具的鉆具組合

水平段采用鉆頭+1.5°/1.25°動力鉆具+欠尺寸穩定器的鉆具組合

通井采用保護接頭+φ127mm加重鉆桿1柱+φ202mm欠尺寸穩定器+φ127mm鉆桿

3.實鉆效果

(1)二開水平段，根據地層變化選用φ302mm和φ303mm短保徑、欠尺寸穩定器與動力鉆具配合使用；三開水平段，選用φ 205、210、212mm短保徑、欠尺寸扶正器與動力鉆具配合使用，通過調節鉆壓復合鉆進起到良好效果。

(2)在進入水平段后，動力鉆具+欠尺寸穩定器鉆具組合在穩斜方面的效果明顯的好于僅用動力鉆具復合鉆的效果，定鉆比小，進尺多。

(3)在水平段的控制過程中，動力鉆具+欠尺寸穩定器的鉆具組合最大限度的減小了摩阻和扭矩，也使井眼軌跡更加的平滑。

(4)通井時，加入穩定器的鉆具組合在處理“螺旋形井眼”、“糖葫蘆”“梨形井眼”等不規則井眼的時候明顯的好于不加穩定器的組合。

認識和建議

1、穩定器的應用可以有效減少起下鉆摩阻，并增加復合鉆進比率。

2、動力鉆具+欠尺寸穩定器鉆具組合，在控制井眼軌跡平滑，減少滑動鉆進時間方面優勢明顯。

【1】呂瑞典.鉆柱穩定器結構特點分析.西南石油學院學報,2003,25(4):81-84.

【2】陳庭根 管志川 鉆井工程理論與技術 中國石油大學出版社197-199.