復合鉆井技術在定向井及水平井中的應用研究

郭飛

摘 要：復合鉆井技術在水平井與定向井鉆井中運用的是非常的廣泛，螺桿鉆具組合的導向能力最大程度的發揮出來這是復合鉆井技術的目標，想要對鉆井效率進行提高，需要把復合鉆進控制井段鉆進進尺的比例給提高。本篇文章就來分析與總結鉆井技術的認識與制約因素。

關鍵詞：水平井;定向井;復合鉆井技術;鉆具組合

最近幾年，現階段鉆井技術的主體就是復合鉆井，廣泛的應用到各個油田的水平井與定向井中，效果還是不錯的。復合鉆井主要的特點是：在定向造斜段應用螺桿鉆具組合滑動鉆進，完成造斜段之后不需要更換鉆具與起鉆，依然還是用造斜段鉆具組合，在之后的穩斜或微增段鉆井方式可以采用井下滑動和轉盤鉆來交替進行，這樣就井眼軌跡控制的需要可以很好的滿足。這個技術對于井眼軌跡控制不僅有好效果，還能實現可控的井眼軌跡連續進行，使得軌跡光滑，鉆速有效提高，對于井下復雜的情況減少發生，能夠減少起下鉆的次數，對于鉆井的周期有效縮短，對于鉆井效率這一目的能夠很好的提高。

1 復合鉆井的影響因素

應用復合鉆井技術是由先決條件的，只有滿足了井下鉆具組合，井眼條件，儀器設備，泥漿性能以及工藝要求才能進行的。隨著最近幾年的研究與實踐，總結了以下幾點。

1.1螺桿鉆具組合的導向能力

螺桿鉆具組合的導向能力就是連續進行的井眼軌跡控制的能力。根據實踐表明井眼軌跡控制要求，對下部鉆具造斜能力準確預測，井眼軌跡控制的關鍵是對造斜能力選擇適合的鉆具組合。對于鉆具組合的關鍵參數就是使用時彎曲的角度大小，過大的角度滑動鉆進井眼曲率大，定向鉆進工具面調整困難，鉆具承受彎曲應力大，這使得旋轉復合鉆進不容易實現。角度過小，定向造斜段進行時就會增加長度，這樣就會影響鉆井的速度。

現階段復合鉆進螺桿鉆具組合有兩種在油田應用比較廣泛的：一種是單彎單穩螺桿鉆具組合，還有一種是單彎雙穩螺桿鉆具組合。選用的單彎螺桿角度在0.75-1.5度之間，選用的鉆頭是PDC與優質高效牙輪鉆頭。

1.1.1單彎單穩螺桿鉆具組合

鉆頭+單彎螺桿鉆具+無磁鉆鋌+加重鉆桿。

該組合接近鉆頭處有欠尺寸穩定器，滑動鉆進可以調整方位，井斜，旋轉復合鉆進有增斜作用。滑動鉆井在造斜段為主，井斜，方位的調整可以結合地層自然造斜規律與穩斜段長度;在穩斜段應用復合鉆進技術與對鉆進參數的調整，以此對穩斜鉆進目的的實現。對于鉆井參數的變化這套鉆具組合比較敏感，對于軌跡控制效果可以對鉆壓與轉速進行調整。

1.1.2 單彎雙穩螺桿鉆具組合

鉆頭+單彎螺桿鉆具+螺旋穩定器+無磁鉆鋌+加重鉆桿。

最近幾年，我國的油田在水平井鉆井中應用單彎雙穩螺桿鉆具組合是比較廣泛的，對于螺桿鉆具在穩斜段與水平段，鉆進方式以旋轉復合為主，旋轉復合與滑動鉆進交替進行，導向能力充分發揮出來，滿足軌跡控制的要求要調整好井眼參數。對于滑動鉆進時，上穩定器位置與外徑影響不了鉆具組合的造斜率，對于上穩定器的外徑減少與上部鉆具剛度的減少，這樣稍微增加了鉆具組合的造斜率。對于旋轉復合鉆進時，鉆具組合的穩斜效果影響因素主要是上穩定器的位置與外徑。對于鉆井參數與井斜角的變化這套鉆具組合不敏感，旋轉鉆進有比較好的穩斜效果，是控制長穩斜段井斜方位的主要調整方式。

1.2 螺桿鉆具

影響復合鉆進的重要因素就是螺桿鉆具質量的好壞。單彎螺桿定向鉆進時，鉆柱不旋轉，鉆具彎曲應力承受大。在旋轉復合鉆進時，分析鉆具的受力情況，井眼高邊與低邊增斜力劇變，鉆具扭矩大，受力情況復雜，鉆頭穩定性差，很容易出現井下事故。惡劣的情況使得需要更高的螺桿鉆具質量，影響復合鉆進的關鍵因素之一就是螺桿鉆具質量以及使用時間。如果使用時間短，鉆具質量差，這將不會實現復合鉆進。

1.3 鉆頭因素

對于使用復合鉆井的目的就是為了能更好的對井眼軌跡持續有效控制，減少起下鉆，對鉆井速度進行加快，以此對鉆井效益進行提高。對于復合鉆井技術的優勢，應用牙輪鉆頭這種使用時間段，低轉速是很難發揮出來的。不起下鉆的情況下，對于井眼軌跡想要實現持續控制，就需要選用復合鉆進，選用PDC鉆頭使用壽命長。PDC鉆頭沒有活動部件，比較適合低鉆壓，高鉆速，這對于螺桿鉆具的特點正好是符合的。但是這種鉆頭反扭角受到鉆壓的影響比較大，難以控制工具面，施工會增加難度。這就需要我們在實踐的基礎上，找出該鉆頭滑動鉆進時，受到鉆壓的影響規律，然后總結出操作方法，在施工中去解決。

1.4 井眼軌跡測量方式

測量井眼軌跡的方法有單點，多點，MWD隨鉆測量儀器等。最近幾年，定向井與水平井的技術不斷的發展成熟，對于井眼軌跡控制的精度也要求越高了，這就需要井眼軌跡測量要求更高。在復合鉆進時，單，多點和有線隨鉆儀器都不能進行測量，對于復合鉆進的要求不能滿足。而MWD儀器可以隨鉆測量，對于滑動與旋轉方式的轉換更有利。與單，多點和有線隨鉆比較，MWD隨鉆儀器適應性更好，當然還要保證MWD儀器的精度，完好率與使用成功率。

2 復合鉆井技術的應用情況

復合鉆井技術在定向井與水平井是不能缺少的技術。從2010年開始，本公司應用復合鉆井技術，完成定向井與水平井共二百多口。尤其是2019年，在淺層稠油水平井施工，利用復合鉆井，定向造斜到完鉆，多口井只需兩趟鉆即可完成，速度加快，事故減少，對于鉆井效率有著很大的提升。

3 結論與認識

①在定向井與水平井中利用復合鉆進技術能夠完成定向造斜，增斜，穩斜與水平段鉆進等持續工作，減少起下鉆次數，減少鉆井周期，對鉆井效率進行提高。②對于井眼軌跡應用復合鉆進技術可以有效的控制，使得軌跡圓滑，井眼軌跡符合率得以保證，對鉆井速度進行提高，減少井下事故出現。③優先選擇螺桿鉆具組合，對于復合鉆井技術的實施的關鍵是要充分發揮螺桿鉆具的導向能力。④對于復合鉆井的速度提高手段要優先選擇與使用PDC鉆頭。⑤對于復合鉆井技術使用MWD無線隨鉆的測量儀器更能發揮其優勢。

參考文獻：

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（中石化中原石油工程有限公司鉆井一公司，河南 濮陽 457331）