勝利油田孤北區塊優快鉆進技術

陳照勝

摘 要：為了提高機械鉆速，縮短建井周期，提高經濟效益，針對河口油田塊地層特點，在二開后使用螺桿鉆具+PDC鉆頭復合鉆井技術，達到了理想效果。該項措施對于河口油田沙河街區塊提高機械鉆速，保證井身質量，實現快速安全鉆進具有一定的使用價值。本文通過結合鉆進的基本情況，具體分析螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復合鉆井技術在該井的使用效果，為該區塊200-3300米的層段的鉆井提供一種可以借鑒的鉆進方式。

關鍵詞：PDC鉆頭；螺桿鉆具；復合鉆井；機械鉆速；偏心擴眼器

0、引 言

復合鉆進技術， 是鉆井工藝上的一次大跨越， 是從提高機械鉆速、控制井眼軌跡、減少扭方位次數的有效手段。就是采用螺桿鉆具的滑動導向鉆具組合以轉盤的形式進行的旋轉導向鉆井的鉆井技術， 是預彎曲動力學防斜打快技術的一種特殊形式。PDC鉆頭以其高效的鉆進效果，在鉆井工程中占據了重要的地位。螺桿鉆具配合PDC 鉆頭， 已在國外取得了很好的經濟效益，二者的結合將會更加進一步地提高機械鉆速。

1、孤北區塊特點及施工難點

1.1孤北區塊，屬于濟陽坳陷沾化凹陷渤南洼陷。是一個老區快，周圍老井多，最近距離為8-10米，定向點靠下，直井段的防碰定向段和老井的軌跡有交叉，防碰壓力大。

1.2館陶底部和東營組的泥巖發育好，由于牙輪鉆頭鉆頭齒很難吃入地層，破破巖方式主要以研磨為主。長期以來嚴重制約著鉆井速度。

1.3地層傾角大，提高機械鉆速與井身質量控制矛盾突出，當鉆壓增加較大以后， 井斜增加非常迅速， 常規的塔式、鐘擺、滿眼等傳統防斜鉆具即使以犧牲鉆速為代價也不能滿足井身質量和防碰的要求， 進一步制約了機械鉆速的提高。

2、復合鉆井提高機械鉆速和防斜機理

復合鉆井導向力計算復合鉆井的特征可以看作是工具面角作連續周期性變化的滑動導向鉆井。這種工具面角連續變由轉盤的轉動來實現，從而使之成為滑動導向工具的旋轉導向鉆井。因此如假設轉盤每轉過程中鉆頭在井下的運動具有相近的規律，就可以用鉆柱旋轉一周內的鉆頭上的合導向力矢量來表述其總體導向效果[1～2 ] 。

如假設鉆具組合旋轉一周內在鉆頭上作用的導向力分量Fsα（合造斜力） 和

Fsφ（合方位力） ，則鉆具組合旋轉一周內在鉆頭上作用的導向合力Fs 為：

導向合力方向角（導向合力與高邊的夾角，以高邊順時針計） 為：

研究表明，利用復合鉆井技術可以實現定向井軌跡的連續導向和直井的防斜打快。之增加。經計算在井斜角為1°時， 復合鉆具組合鉆進時的降斜力分別是鐘擺鉆具組合降斜力的5.94 倍和17.2 倍，可見復合鉆具防斜技術具有比鐘擺打直技術更大的降斜力， 這正是復合鉆進防斜打快的機理。

3、現場鉆進情況

3.1.孤北區塊現場情況

鉆頭使用情況及鉆具結構：

3.2、螺桿鉆具與PDC鉆頭選用情況

螺桿鉆具選用7頭5級的鉆具，這種級別的鉆具兼顧轉速和力量，技術成熟穩定性強，綜合性價比比較高。鉆頭結合該區的地層情況主要考慮抗沖擊和耐磨等性能使用四翼大片16mm的PDC鉆頭。

3.3、鉆進參數

鉆壓20-40KN，轉盤50-60r/min，柴油機轉速1150 r/min，排量32L/s，泵壓15MPa，計算得：循環壓耗11.4MPa，螺桿壓耗3.2 MPa，鉆頭壓耗2.56 MPa。鉆井液為聚合物封堵防塌潤滑鉆井液，主要性能為：密度1.25，漏斗粘度55s，失水6ml，泥餅0.5，含沙0.3%，PH值9。

4、應用效果及分析

4.1、與區塊使用常規鉆具鉆進效果的比較

在義941-斜60井在350米-3500米井段使用螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復合鉆進方式，從該井現場鉆進情況看，螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復合鉆進方式在該井取得了成功，大大地提高了機械鉆速，節約了鉆井成本。該井不同鉆進方式下的鉆進情況見表。

通過鄰井的鉆進情況我們會更進一步的發現螺桿鉆具配合PDC鉆頭的優越性見表。

通過與同一區塊同一地層鄰井的比較：（1）我們發現螺桿鉆具配合PDC鉆頭在該區塊該地層提高機械鉆速起到了很大的作用，在上部地層，機械鉆速比同期的牙輪鉆速高出5-6米，鉆進井段高出600米，這就使得在該地區打井，一趟鉆就可以鉆進到定向點，減少了起下鉆一趟。節約鉆井周期2天。（2）在下部地層的優越性更加明顯，機械鉆速高出8米/h.在相同地層，大大縮減了建井周期。

2、井身質量說明

1、在二開的時候，就下入MWD實時跟蹤著井身軌跡，避免在上部直井段發生和老井相碰的事故。

2、動力鉆具+PDC鉆頭適合使用低鉆壓，動力鉆具在井底的鉆速達到160-180轉/分，這種鉆進參數有利于控制井斜，抵抗減少底層傾角對井身軌跡的影響。該井在穩斜段使用螺桿鉆具配合PDC鉆頭時，井斜一直維持在28度～26之間，3300米后，為方便中靶，經有意吊打后，井斜降至23度，方位有一直穩定在152～156度之間，可以看出，這種復合鉆的打法可以有效地控制井斜和方位，從而有效地保障了井身質量。

5、結論與認識

5.1、孤北油田用動力螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復合鉆井技術與常規鉆井相比， 在機械鉆速得到了大幅度提高，大大節省了起下鉆的時間，鉆井周期大為縮短，。

2、采用動力螺桿鉆具配合PDC鉆頭的復合鉆井技術能有效控制井斜和方位，保證了井身質量。

3、采用復合鉆井技術， 改善鉆柱的受力情況， 減少了鉆柱的彎曲程度， 從而避免或減少了鉆柱的疲勞損壞， 降低了鉆具事故的發生， 以及保護上層套管不被磨損的優點。

4、不同的井段、不同的地層、選用不同的鉆井參數， 對單彎螺桿的使用壽命是至關重要的。而且用于配合動力鉆具使用的PDC 鉆頭， 應加強外保徑齒以提高耐磨性。PDC鉆頭使用應保持井底干凈，嚴防井下落物。

5、用動力鉆具配合PDC 鉆頭鉆井時， 泥漿應具有一定的潤滑性以減少井壁濾餅對鉆具的摩擦阻力。

6、上部井段加上偏心擴眼器，在鉆進的過程修復井眼。結合短起下報保證井下通暢，可有效的降低摩阻，提高鉆井時效，減少井下復雜。

參考文獻：

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