基于井斜趨勢角法的扭力沖擊器鉆井工藝優化技術

魏振華(中石化中原石油工程公司技術發展處,河南 濮陽 457001)

基于井斜趨勢角法的扭力沖擊器鉆井工藝優化技術

魏振華(中石化中原石油工程公司技術發展處,河南 濮陽 457001)

塔里木盆地是中石化五大會戰之一，深部地層是制約鉆井提速提效的關鍵井段。扭力沖擊器鉆進中鉆壓大、鉆頭穩定性不佳、鉆具組合設計不合理是導致先導試驗中井斜的主要原因。利用井斜趨勢角優化了鉆具組合、鉆井參數，井斜趨勢角在0~-0.063之間，確保具有降斜的趨勢。在YB1-6H井和YB6-1井進行試驗，鉆速較鄰井提高1倍以上，井斜角逐步降低（從1.4°逐步降至1°以內），實現了玉北地區深部地層優快鉆井。

扭力沖擊器；井斜趨勢角法；鉆具組合優化；優快鉆井；現場試驗

塔里木盆地儲層埋藏較深，鉆井地質環境復雜，鉆井提速提效困難。經過多年的科研攻關與現場實踐，三疊系以上地層取得了較好的提速提效效。隨著埋深增加，巖石強度增加，可鉆性變差，機械鉆速急劇降低，鉆頭進尺短，非正常破壞表現突出。如塔里木盆地塔河及周邊區塊二疊系-石炭系地層鉆速僅為三疊系以上地層鉆速的十分之一，該井段約為全井的25%，所用純鉆時間約為全井的60%。單只鉆頭進尺一般在400m左右，不足上部地層30%。玉北地區二開僅用了25%周期打完了接近一半的進尺，而三開進尺僅為25%，卻花費了近60%的周期，塔中地區二疊系、石炭系含有凝灰巖、英安巖等地層巖石硬度極大，不適合PDC鉆頭鉆進，牙輪鉆頭鉆速較低現場實踐也表明：隨著巖石強度的增加，現有的破巖方式（PDC鉆頭旋轉）對地層的適用性越老越差，急需探索高效破巖方式及配套新工具、新工藝，以實現深部地層鉆井提速提效。

1 扭力沖擊器鉆井技術在玉北地區應用情況分析

扭力沖擊器利用鉆井液能量，通過渦輪高速旋轉帶動棘形輪轉動從而為鉆頭提供一個高頻扭力，并直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭和井底始終保持連續性。由TorkBuster提供的這種額外的扭向沖擊力完全改變了PDC鉆頭的運作，因為它是一種每分鐘750-1500次高頻的穩定的力，就相當于每分鐘750-1500次切削地層，這就使鉆頭不需要等待扭力積蓄足夠的能量就可以切削地層。從而減少由鉆頭粘滑、彈跳和回轉，為PDC提供一個良好的工作環境[1-7]。

1.1 扭力沖擊器鉆井井斜原因分析

1.2 扭力沖擊器鉆井井斜原因分析

2 “井斜趨勢角”法防斜鉆具組合優化設計

所謂井斜趨勢角是鉆進趨勢方向與井眼軸向方向的夾角。假定地層是各向同性，鉆頭具有各向異性，建立圖3所示的鉆頭與地層相互作用模型。

圖3 鉆頭與地層接觸模型

3 扭力沖擊器在玉北地區沙井子組防斜打快技術現場試驗

為了實現玉北地區鉆井提速提效，在玉北YB1-6H井和YB6-1井三開直徑段開展了扭力沖擊器技術試驗。鉆遇地層為二疊系沙井子組，地層以砂泥巖為主，地層抗壓強度35~ 240MPa，硬度400~1300MPa，可鉆性極值3~5。

3.1.YB1-6H井試驗情況

3.2 YB6-1井試驗情況

4 結語

(1)扭力沖擊器鉆進中鉆壓大、鉆頭穩定性不佳、鉆具組合設計不合理是導致先導試驗中井斜的主要原因。

(2)利用井斜趨勢角優化了鉆具組合、鉆井參數，井斜趨勢角在0~-0.063之間，確保具有降斜的趨勢。

(3)在YB1-6井和YB6-1井進行了現場試驗，鉆速較鄰井提高1倍以上，井斜角逐步降低（從1.4°逐步降至1°以內），實現了深部地層優快鉆井。

[1]趙國順，郭寶玉，蔣金寶.巴麥地區鉆井難題分析與對策研究[J].石油鉆探技術，2011,39（6）：11-14.

[2]胡群愛.“扶正+減震”鉆井新工藝探索[R].中原石油勘探局，2012.