中原φ118 mm小井眼側鉆井PDC鉆頭應用技術

劉瑞杰

摘 要：套管開窗側鉆井是調整老油田開發層系、挖掘開發死油區和事故井恢復生產的重要措施。探索PDC鉆頭應用于側鉆井，對于解決單牙輪鉆頭機械鉆速低、井眼縮小等問題，大幅度提高側鉆井的機械鉆速，意義十分重大。通過現場十口井的鉆井實踐，在PDC應用條件優選、復合鉆進、定向、安全保障措施等技術方面進行了有效探索，取得良好效果。

關鍵詞：PDC 復合鉆進 定向 φ118 mm 側鉆井 中原

中圖分類號：TE243 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）03（b）-0088-01

套管開窗側鉆井是調整老油田開發層系、挖掘開發死油區和事故井恢復生產的重要措施。長期以來，φ118 mm小井眼側鉆井主要應用單牙輪鉆頭進行鉆進。單牙輪鉆頭復合鉆進的平均機械鉆速2.45 m/h，純鉆時間75 h，鉆頭外徑φ118 mm經常磨損至φ114 mm。鉆頭磨損快使得長裸眼段的側鉆井需頻繁起下鉆，換鉆頭，大幅度增加了鉆井周期。探索PDC鉆頭應用于側鉆井，對于大幅度提高側鉆井的機械鉆速，意義十分重大。通過優選開窗工具、PDC鉆頭和螺桿，應用復合鉆進技術和小井眼軌跡控制技術，并通過十口井的現場探索和實踐，套管開窗側的鉆井速度顯著提高，通過φ118 mm小井眼側鉆井應用PDC鉆頭可以解決單牙輪鉆頭存在的上述問題，機械鉆速達4.14 m/h，達到提速增效的目的。

1 PDC鉆頭應用條件

1.1 PDC不適應的地層

（1）硅質膠結砂巖、礫石和黃鐵礦、火成巖等地層。

（2）堅硬的裂縫或破碎地層。

（3）軟硬交錯、夾層多，造漿嚴重砂子粘結振動篩的泥巖。

1.2 PDC鉆頭下鉆前的準備

（1）井底干凈，無坍塌掉塊，特別是有金屬落物（掉齒、斷齒、鉗牙）時應處理干凈。

（2）井眼暢通，盡量避免PDC鉆頭長期劃眼，損壞鉆頭和螺桿。

2 PDC鉆頭應用

2.1 下鉆

（1）在鉆頭螺紋上涂好螺紋密封脂，按標準扭矩上緊鉆頭，扶正鉆具，PDC鉆頭緩慢通過轉盤、防噴器，鉆頭通過窗口、井眼中的臺階、“狗腿”、縮徑段應放慢下鉆速度。

（2）當下鉆遇阻，活動鉆具不能通過時，必須劃眼，嚴禁硬壓，接方鉆桿應上提鉆具至正常井段，小排量開泵防堵水眼，逐漸增加至正常排量，待排量開至正常，上部井眼循環暢通再準備劃眼。劃眼參數鉆壓10～20 kN，排量6 L/s，鉆速50～60 r/min。劃2～3 m上提修正井壁，整個單根劃完，沖、通無顯示再接單根。

2.2 復合鉆進

（1）鉆進前，以30～40 r/min的轉速，10～20 kN的鉆壓鉆進1～1.5 m，完成井底造型。

（2）允許參數范圍內，選用不同鉆壓-轉速組合，進行試鉆，以求得最高鉆速。推薦參數：鉆壓20～40 kN，轉速50～60 r/min，排量7～9 L/s。

（3）鉆進時，應謹慎操作，勤送少送勻速送鉆。發現鉆速變慢，應及時分析原因，并及時調整鉆井參數試鉆，以便獲得最佳鉆速。

（4）單根復合完，劃眼修正井壁，每次接單根做到晚停泵，早開泵，小排量開泵，鉆井液返出、排量、泵壓正常后，再下放鉆具。

2.3 定向

（1）PDC定向反扭角一般80～120°左右，前1～2m工具面范圍可適當大點，根據鉆壓、泵壓、鉆時、工具面變化的規律，調整送鉆規律，穩好工具面。當井眼形成定向趨勢后，工具面再逐漸穩至要求的范圍內。

（2）存在夾層、托壓的地層，先蹩壓1～2 MPa，放寬工具面范圍下放鉆頭至井底，穿過夾層后，鉆壓能加在鉆頭上，工具面穩定。然后大幅度活動鉆具，修正井壁拉工具面，再把工具面穩至要求的范圍內。

（3）小井眼PDC鉆頭復合鉆進井斜、方位變化大。穩斜段較長后期需定向的井，30～50 m左右吊測一次。根據吊測結果及時定向。

2.4 安全保障措施

（1）PDC鉆頭較單牙輪鉆頭扭矩增高20～30%，鉆進中應對鉆壓、泵壓、轉盤負荷、井下摩阻、鉆速、鉆頭蹩跳等不正常現象及時作出正確判斷和處理。

（2）砂巖發育地層鉆時過快，應控制鉆時，修正井壁，每鉆進2～3 m上提進行一次擴劃眼，倒劃眼上提鉆具。

（3）每鉆進50～100 m應進行短程起下鉆。

（4）每次起鉆換螺桿需大排量循環，帶凈砂子，盡量減少下鉆中途遇阻長井段劃眼。

3 應用效果

2013年φ118 mm小井眼側鉆井PDC鉆頭現場應用了濮3-側164、徐9側、和橋29-側100等十口井，效果十分明顯。平均應用井深3000 m，平均機構鉆速達4.14 m/h，遠高于單牙輪鉆頭，經濟效益十分顯著。

4 認識與結論

（1）φ118 mm小井眼側鉆井應用PDC鉆頭可明顯提高機械鉆速。（2）應強化定向、復合鉆進時的劃眼、短程起下鉆等安全措施，以確保PDC鉆頭的有效應用。（3）由于小井眼環空間隙小，鉆具柔性大緊貼井壁，PDC定向難度較大，復合鉆進易堵水眼泥包，PDC鉆頭應用過程中應細化操作規程。

參考文獻

[1] 王福修，侯慶勇.雙心PDC鉆頭設計及其在側鉆中的應用[J].石油鉆探技術，1993（2）.

[2] 王錫州.PDC鉆頭在大牛地氣田DK6井鉆井中的應用[J].石油鉆探技術，2004（4）.endprint