三穩定器鉆具組合研究與應用

袁鈺欣

【摘 要】鉆具組合對于水平井施工起到至關重要的作用，近年來對三扶穩斜鉆具組合的研究日趨成熟，在各油田都有廣泛應用，并且都取得良好效果。大慶油田在定向井施工中也廣泛使用，但是在水平井中的應用幾乎空白。此次三穩定器鉆具組合研究以及在深層水平井中的應用取得良好效果，不僅填補該項空白，對于今后同類井施工以及油田降本增效都具有深遠影響。

【關鍵詞 】水平井 鉆具組合 軌跡控制 三穩定器

1 前言

XS1-P3井為一口深層水平氣井，位于松遼盆地北部徐家圍子斷陷，目的層為營城組一段，巖性為流紋質凝灰巖。地層巖石硬度高、鉆頭壽命短、泵壓高、井眼凈化困難等因素嚴重制約鉆井速度。水平段采用三穩鉆具組合，大幅提高鉆井液排量，改善井眼質量，增加鉆頭使用壽命，取得很好的提速提效效果。

2 三穩鉆具組合原理

在軌跡控制過程中，關鍵是掌握下部鉆具組合的力學性質，主要決定因素有以下四個方面[1]：（1）穩定器安放位置和個數；（2）穩定器外徑或穩定器與井眼的間隙；（3）鉆鋌尺寸（剛度）和數量；（4）穩定器類型。

三穩定器鉆具組合是采用剛性滿眼鉆具結構，通過增大下部鉆具組合的剛性，控制下部鉆具在鉆壓和重力作用下的彎曲變形，控制鉆頭側向力，從而控制井斜和方位。根據研究[2-3]，8 1/2"井眼適合采用Φ210mm螺旋穩定器。

鉆具組合設計：鉆頭+近鉆頭穩定器+短鉆鋌+穩定器+LWD+穩定器+鉆桿。

3 施工過程與應用效果

2013年12月19日，XS1-P3井水平段鉆進至4018.73m，泵壓高、排量小、鉆速慢、滑動鉆進困難，考慮到井下螺桿鉆具的壓力損耗以及螺桿轉速對牙輪鉆頭使用壽命的影響，決定試驗三穩定器鉆具組合繼續穩斜鉆進。

該井累計使用四套三穩定器鉆具組合共11次，總進尺500.21m，如圖1。其中第一套組合使用扭矩沖擊器配合PDC鉆頭，近鉆頭穩定器距鉆頭2m；第三套是應調整井斜需要而配的增斜鉆具組合。

3.1 穩斜效果

除了第三套增斜組合快速增斜以外，其余三套組合均呈弱降斜趨勢，均較好滿足軌跡控制需要，尤其以第四套組合的穩斜穩方位能力最好。見表1。

3.2 提速增效

第一套鉆具組合用于試驗PDC鉆頭配合扭矩沖擊器，兩只PDC鉆頭分別鉆進33m和54m，鉆速分別為2.06和1.2m/h。

第一只PDC鉆頭進尺遠小于單只牙輪鉆頭的進尺，第二只PDC鉆頭進尺和鉆速與牙輪鉆頭基本持平，但成本較高。綜合考慮，所選的兩只PDC鉆頭不適用于該地層。

在其他9趟鉆中，單只鉆頭進尺及鉆速較帶螺桿鉆具組合時都有大幅提高。見表2。

3.3 改善井眼凈化效果

使用螺桿動力鉆具時，受泵壓制約，泵排量只有26L/s，頂驅轉速30r/min；而使用三穩定器鉆具組合時，泵排量達到30L/s以上，頂驅轉速可以達到100-110r/min。在提高排量的同時，提高鉆具在井眼中的轉速，從而更有效破壞巖屑床，提高攜砂能力，大大改善了井眼凈化。而且消除滑動鉆進，井眼更加規則，提高井眼質量，降低后期鉆井難度和風險。正是使用降壓耗、改善井眼凈化的無螺桿三穩定器鉆具組合才實現該井順利完鉆。

4 結語

（1）通過調整下部鉆具組合可以實現增斜-穩斜-降斜需要，完全可以滿足井眼軌跡控制的要求。（2）使用三穩定器鉆具組合，延長牙輪鉆頭壽命，增加單只鉆頭進尺。同時消除使用螺桿鉆具時頻繁的滑動鉆進，增大排量改善井眼凈化，在一定程度上提高平均機械鉆。另外從鉆井成本方面考慮，節省一批高額的耐油耐高溫螺桿費用。（3）使用三穩定器鉆具組合時要注意每趟鉆必須測量穩定器尺寸，由于忽略了這點，在實際施工過程中一直呈現微降斜，應用效果與理論計算并不完全相符。

參考文獻：

[1]蔣文震 等.三穩定器鉆具在定向井軌跡控制中的應用分析[J].鉆采工藝，2007，30（4）：32-37.

[2]黃軍輝.欠尺寸穩定器在導向鉆井技術中的應用[J].江漢石油科技，2007，17（4）：31-53.

[3]杜旭東 等.定向井常用鉆具組合[J].石油礦場機械，2009，38（5）：44-47.