成漢模 陳希鮮

（1、黑龍江大慶鉆井一公司，黑龍江 大慶 163345；2、黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

1 概述

渦輪鉆具是一種液動(dòng)馬達(dá)，渦輪殼體里面裝有多級(jí)成對(duì)的渦輪定轉(zhuǎn)子，工作時(shí)鉆井液在泵的作用下首先進(jìn)入渦輪定子，渦輪定子使鉆井液具有一定的方向和速度進(jìn)入渦輪轉(zhuǎn)子，渦輪轉(zhuǎn)子使鉆井液的水力能量轉(zhuǎn)變?yōu)闇u輪鉆具輸出軸驅(qū)動(dòng)井底鉆頭的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械能。

渦輪鉆具需要一定的壓力損耗以提供足夠的能量輸出，要求鉆井泵具有足夠的功率，以保障渦輪鉆具需要的水力能量;渦輪鉆具特性需要足夠的穩(wěn)定性，長(zhǎng)保徑鉆頭及扶正器的使用要求具備良好的井眼條件，鉆井液具有良好的攜巖能力及護(hù)壁性能，提高井壁穩(wěn)定性，減少井下掉塊，以避免蹩跳等現(xiàn)象的發(fā)生。

海拉爾地區(qū)鉆探地層以白堊系為主，自上而下劃分為青元崗組、伊敏組、大磨拐河組、南屯組、銅缽廟組、興安嶺群。從地質(zhì)條件上看，上部地層存在水敏性強(qiáng)，膠結(jié)疏松，成巖性差；下部地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差、地層傾角大、斷層多、礫石層發(fā)育。近年來(lái)，PDC和牙輪鉆頭復(fù)合鉆井見(jiàn)到了較好效果，但鉆頭和螺桿鉆具壽命制約鉆井速度進(jìn)一步提高。渦輪鉆具具有壽命長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)，如果優(yōu)選出合適的鉆頭，海拉爾地區(qū)是比較適合渦輪鉆井的。

2 相應(yīng)試驗(yàn)介紹

大慶鉆井一公司為了提高海拉爾地區(qū)鉆井效率，提出了YT-CT型渦輪動(dòng)力鉆具配合高速PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)的試驗(yàn)，并取得的一定效果。

2.1 烏52井渦輪鉆具試驗(yàn)情況。

烏52井是海拉爾盆地貝爾湖坳陷烏爾遜凹陷烏東斜坡構(gòu)造帶的一口預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深2565m。 2011年9月21日17:00下PFM635B PDC鉆頭鐘擺鉆具組合進(jìn)行二開鉆進(jìn)，鉆至井深387.39m，測(cè)斜3.5°，后下彎螺桿糾斜至2011年9月23日，井深790.13m處，井斜0.5°，地層為伊敏三二段紫紅、灰、深灰、灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖。在下部地層實(shí)施渦輪動(dòng)力鉆具+HKW4343 PDC鉆頭試驗(yàn)。2011年9月23日21:00下渦輪鉆具至2011年9月26日23:00起出，共計(jì)3.08天，試驗(yàn)井段790.13-1547.00m，進(jìn)尺756.87m，純鉆進(jìn)50h，平均機(jī)械鉆速15.14 m/h。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓≤10kN，排量34L/s，56r/s。

起鉆原因是鉆進(jìn)至井深1547.00m時(shí)，巖性為深灰、灰黑色泥巖與灰色泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖，巖性變硬，機(jī)械鉆速下降明顯，加壓渦輪制動(dòng)，決定起鉆，測(cè)斜1547.00m/0.4°。

起出檢查渦輪軸向間隙4cm正常，判斷渦輪完好，起出鉆頭牙齒切削齒正常磨損Y0.5，沒(méi)有掉齒和曠動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 霍19井渦輪鉆具試驗(yàn)情況。

霍19井是海拉爾盆地貝爾湖坳陷貝爾凹陷霍多莫爾構(gòu)造帶霍南-巖5號(hào)構(gòu)造上的一口預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深2532米。2011年10月1日3:30下渦輪鉆具至2011年10月5日21:30起出，累計(jì)4.75天，鉆進(jìn)井段300-1625m，進(jìn)尺1325m。純鉆進(jìn)51h，平均機(jī)械鉆速26.02m/h。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓≤10KN，排量 34L/s，56r/s。

渦輪純鉆進(jìn)時(shí)間 50.92h，總進(jìn)尺1325m，循環(huán)鉆井液7.58h，平均機(jī)械鉆速26.02m/h。井斜監(jiān)測(cè)情況：300 米/0.9°，514.78m 浮測(cè) 0.8°，716.46m 浮測(cè) 1.0°（地層 傾 角 13.8°），937.38m 浮 測(cè) 0.7°，1568.74m 浮測(cè)0.5°。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 鉆速分析

試驗(yàn)后做了烏52井和霍19井與本區(qū)分地層平均機(jī)械鉆速對(duì)比分析，可以很明顯的看出渦輪試驗(yàn)鉆進(jìn)的每個(gè)地層與本區(qū)平均機(jī)械鉆速對(duì)比提高了3.78-16.25%。即上部地層青元崗、伊敏組機(jī)械鉆速都有較高的鉆速。

3.2 井斜分析

烏52井渦輪鉆進(jìn)井段，井斜從0.5°/790.13m→0.4°/1547.00m，井斜在較小區(qū)間變化；霍19井渦輪鉆進(jìn)井段，井斜從300米/0.9度 →514.78m 浮 測(cè) 0.8°→716.46m浮測(cè)1.0°（地層傾角13.8度）→937.38m 浮測(cè) 0.7°→1568.74m 浮測(cè) 0.5°，由兩口井的井斜變化情況可以看出，渦輪動(dòng)力鉆具配合PDC鉆頭復(fù)合鉆井，能有效地控制井斜。

3.3 其他情況分析

渦輪鉆具配合PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速底，減少了套管、鉆桿和井下鉆具的磨損；渦輪工作性能穩(wěn)定，渦輪鉆具的水平震動(dòng)較低，減少了鉆頭和井下鉆具的損壞。

4 結(jié)論及展望

4.1 渦輪鉆具配合PDC鉆頭，取得了海拉爾盆地地層渦輪鉆井使用經(jīng)驗(yàn)?？梢蕴岣邫C(jī)械鉆速，減少起下鉆次數(shù)，大幅度縮短鉆井周期。

4.2 渦輪鉆進(jìn)可有效控制井斜，保證井身質(zhì)量。

4.3 使用過(guò)程中渦輪工作比較穩(wěn)定，提高了鉆具穩(wěn)定性能，保護(hù)鉆具及井下工具。

4.4 在鉆壓較大時(shí)，不存在憋泵情況，比較安全。

結(jié)語(yǔ)

本次試驗(yàn)的YT-CT型渦輪鉆具是適用于定向井的渦輪鉆具，去掉彎接頭改為直井使用的通用型渦輪鉆具，存在不能加大鉆壓鉆進(jìn)的問(wèn)題，可以改選為渦輪節(jié)數(shù)多的高級(jí)別渦輪鉆具，克服加不上大鉆壓的問(wèn)題。在地層硬度高和含礫石的地層可以選擇刀翼較多的孕鑲金剛石鉆頭配合多節(jié)數(shù)高級(jí)別的渦輪鉆具鉆進(jìn)。

[1]馮定.渦輪鉆具復(fù)合鉆進(jìn)技[J].石油鉆采工藝，2007(3).

[2]戴靜君，姜義忠.現(xiàn)代渦輪鉆具結(jié)構(gòu)性能[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1995（2）.

[3]馮定.國(guó)產(chǎn)渦輪鉆具結(jié)構(gòu)及性能分析[J].石油機(jī)械，2007，35(1)：59-61.

[4]符達(dá)良，許福東.近十年國(guó)內(nèi)外渦輪鉆井技術(shù)的發(fā)展水平[J].石油機(jī)械，1996（3）.