吳昱

摘 要：本文重點介紹了該井二、三開井段PDC鉆頭優(yōu)選和鉆井新工藝扭力沖擊器的使用以及取得的成果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險探井；PDC鉆頭；優(yōu)快鉆井；新工藝；扭力沖擊器

中圖分類號：TE24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1概述

玉北9井位于新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)墨玉縣境內(nèi)，構(gòu)造位置處于塔里木盆地麥蓋提1區(qū)塊南斜坡，是西北油田分公司在玉北區(qū)塊部署的一口外圍重點風(fēng)險探井。該井（如圖1所示）于2011年7月23日23：00開鉆，2012年3月22日06：00完鉆，設(shè)計完鉆井深7084m，實際完鉆井深7091m。是玉北區(qū)塊埋藏最深的一口井。

2工程技術(shù)提速方案優(yōu)選及取得的效果

2.1 PDC鉆頭的優(yōu)選

2.1.1 玉北9井二開井段PDC鉆頭優(yōu)選

該井二開井段古近系以上井段較長，以砂泥巖互層為主，壓實強(qiáng)度低，可鉆性好，是二開提速的重點部分，提速方法都是采用“PDC鉆頭+螺桿”技術(shù)，因此，選用一款高效、優(yōu)越性強(qiáng)的PDC鉆頭顯得尤為突出。該井在二開選用了DBS 121/4″FS2563BG型PDC鉆頭配合螺桿鉆井技術(shù)。

玉北9井于2011年7月31日二開開鉆，9月11日二開完鉆，完鉆井深4478m。二開鉆井周期43.2天，較設(shè)計的60天，提前了16.8天。

本井使用的DBS產(chǎn)121/4″FS2563BG型PDC鉆頭配合螺桿，不僅單只PDC總進(jìn)尺最高（3034.15m），而且無論單只鉆頭機(jī)械鉆速，還是使用PDC的井段的平均機(jī)械鉆速，均高于本區(qū)塊同類型PDC鉆頭，其中使用PDC的井段的平均機(jī)械鉆速高出鄰井21%-113%，提速效果明顯。

2.1.2 玉北9井三開井段PDC鉆頭優(yōu)選

三開地層巖石強(qiáng)度分析

該井三開井段石炭系段長，巖石強(qiáng)度大大高于沙井子組，地層中砂巖研磨性強(qiáng)，可鉆性差，機(jī)械鉆速偏低。該井段也是玉北地區(qū)鉆井進(jìn)一步提速的關(guān)鍵，為了更好的克服了二疊系下部、石炭系泥巖塑性高、灰?guī)r致密的技術(shù)難點，選用了DBS生產(chǎn)的FX55型5刀翼16mm切削齒PDC鉆頭。

該鉆頭金剛石復(fù)合片切削齒分布合理，易于吃入塑性泥巖；胎體鉆頭鉆壓可加至10T，能有效的破壞灰?guī)r的致密結(jié)構(gòu)；同時胎體鉆頭耐磨性高，又很好的克服了砂巖夾層耐磨的技術(shù)難點。機(jī)械鉆速有了大幅度提高，提速效果非常明顯。

2.2鉆井新工藝技術(shù)的運用

2.2.1 TorkBuster扭力沖擊發(fā)生器工作原理和技術(shù)特點

TorkBuster扭力沖擊發(fā)生器配合PDC鉆頭一起使用，其破巖機(jī)理是以沖擊破碎為主，并加以旋轉(zhuǎn)剪切巖層，主要作用是在保證井身質(zhì)量的同時提高機(jī)械鉆速。TorkBuster消除了井下鉆頭運動時可能出現(xiàn)的一種或多種無序振動（橫向、縱向和扭向）的現(xiàn)象，巧妙地將鉆井液的流體能量轉(zhuǎn)換成扭向的、高頻的（每分鐘750-1500次）、均勻穩(wěn)定的機(jī)械沖擊能量并直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭不需要等待扭力積蓄足夠的能量就可以連續(xù)地、高頻率切削地層，而整個鉆柱的扭矩保持穩(wěn)定和平衡，鉆桿傳達(dá)的扭矩可以完全用于切削地層而不會浪費。

技術(shù)特點：

A TorkBuster扭力沖擊發(fā)生器內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)合理，連接牢固可靠，無任何橡膠件、電子件，即便工具失效，也只相當(dāng)于一個接頭隨鉆頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)械鉆速會降低，但降低了井下風(fēng)險。

B提速打快的同時能起到防斜的作用，保證井身質(zhì)量。

C排量和流速越大，扭力沖擊器產(chǎn)生的沖擊能量也越大，對鉆頭產(chǎn)生的機(jī)械鉆速以及沖擊的頻率也越高。

D由于扭力沖擊器是從扭向上產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的高頻沖擊，所以只適用于金剛石鉆頭。

E配合PDC鉆頭使用時，產(chǎn)生的振動或沖擊，可以大大消除鉆頭依靠扭力積蓄吃入地層時產(chǎn)生的粘滑現(xiàn)象，從而延長PDC鉆頭和鉆具的壽命。

F使PDC鉆頭更有效地剪切破碎地層，大大增加機(jī)械鉆速和鉆井導(dǎo)向性。

2.3 TorkBuster扭力沖擊發(fā)生器使用基本情況

玉北9井三開使用常規(guī)PDC鉆頭鉆進(jìn)至4520m，下入阿特拉公司的TorkBuster扭力沖擊器配合81/2″MT1657GSU型PDC鉆頭鉆進(jìn)。鉆具組合為：

215.9mmMT1657GSU型PDC Bit + 165mmTorkBuster扭力沖擊器 + 165mmDC * 2 + 214mm扶正器 + 165mmDC * 15 + 127mmHWDP * 6 +127mmDP

2.4 使用效果及分析

2.4.1 開始鉆時較高，前20小時進(jìn)尺7m。正常情況下工具在開始階段需要一定的磨合期，但這次時間較長，可能與鉆頭水眼部分堵塞導(dǎo)致工具不能正常工作有關(guān)；

2.4.2 鉆進(jìn)20小時之后，機(jī)械鉆速加快，平均7-8m/h；

2.4.3 整體鉆時比較快且比較均勻；

2.4.4 鉆進(jìn)后期鉆時升高，判斷工具已到后期，起鉆。

3結(jié)論

3.1 該區(qū)塊二開井段長，鉆速快，優(yōu)選PDC鉆頭+螺桿雙驅(qū)鉆井技術(shù)能大大縮短鉆井周期，提高鉆井效率。

3.2 FX55鉆頭在卡拉沙依組、巴楚組的高效運用，為玉北區(qū)塊三開提速提供了很大的借鑒。

3.3 阿特拉扭力沖擊器+PDC鉆頭在沙井子組的成功試驗，為玉北區(qū)塊的提速提效指明了方向，目前玉北區(qū)塊，沙井子組均采用扭力沖擊器進(jìn)行提速，三開鉆井周期大幅度縮短。

3.4 玉北地區(qū)目前由于施工井?dāng)?shù)較少，鉆頭優(yōu)選和新工藝應(yīng)用的力度有限，在日后的施工中仍需進(jìn)行新工藝的試驗，針對地層特性進(jìn)行鉆頭個性化設(shè)計，提高鉆頭的攻擊性。

參考文獻(xiàn)

[1]楊志彬.川東北地區(qū)河壩構(gòu)造工程地質(zhì)特征及鉆井對策研究[D].成都理工大學(xué).2011.endprint