靳 光 均 秦 紅 濤

（1.河南豫中地質(zhì)勘察工程公司，河南 鄭州 450053；2.河南省能源鉆井工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450053）

1 概況

韓城區(qū)域位于陜西省東部黃河西岸、 關(guān)中平原之東北偶。北靠宜川，西臨黃龍，東隔黃河與山西省鄉(xiāng)寧、萬榮縣、河津市相望，南與合陽縣毗鄰。其地質(zhì)構(gòu)造位于祁呂賀山字形構(gòu)造的前弧東翼與新華夏構(gòu)造體系第三沉降帶的復(fù)合部位。以東北～西南向的山前大斷裂(即韓城大斷層)為界，東南面屬渭汾地塹，西北面屬鄂爾多斯臺向斜的陜北盆緣褶皺區(qū)。構(gòu)造復(fù)雜，礦產(chǎn)豐富，存在著發(fā)生中強以上地震的條件。特殊的構(gòu)造過渡地帶性，決定了韓城地區(qū)褶曲和斷裂較為發(fā)育。在壓性構(gòu)造帶中，逆沖斷層多以疊瓦狀形式出現(xiàn)，巖層直立、倒轉(zhuǎn)，呈“S”型彎曲。

在韓城地區(qū)的煤層氣直井的施工中，由于其地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性給煤層氣鉆井施工帶來非常大的困難，如鉆井施工周期長、進尺緩慢及普遍存在井斜、 井漏等問題。通過螺桿復(fù)合鉆進在WLC25 井中的應(yīng)用表明，復(fù)合鉆進技術(shù)在提高機械鉆速的同時，能有效控制井身軌跡，縮短鉆井周期，提高經(jīng)濟效益。

2 韓城地區(qū)煤層氣直井的井身結(jié)構(gòu)及施工要求

2.1 井身結(jié)構(gòu)

2.1.1 一開采用Ф311.15mm 鉆頭鉆進； 鉆穿第四系進入基巖石10m 后，下入Ф244.5mm 表層套管，注水泥固井，水泥漿返至地面。

2.1.2 二開用Ф215.9mm 鉆頭鉆進，鉆至預(yù)定層位完井，下入Ф139.7mm 生產(chǎn)套管，注水泥固井，水泥漿返至3# 煤層200米以上。

2.2 井身質(zhì)量要求

井身質(zhì)量要求如表1 所示。

表1 井身質(zhì)量要求表

3 復(fù)合鉆進技術(shù)在WLC25 井中的應(yīng)用

井下動力鉆進與旋轉(zhuǎn)鉆進相結(jié)合是復(fù)合鉆井技術(shù)的一大優(yōu)點。井下動力鉆進定向糾斜與旋轉(zhuǎn)方式鉆進有效控制了井身質(zhì)量，提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期。通過復(fù)合鉆進在WLC25 井的應(yīng)用，總結(jié)復(fù)合鉆在韓城地區(qū)的應(yīng)用技術(shù)如下。

3.1 鉆頭及螺桿的選用

鉆頭的選擇：對于韓城地區(qū)，應(yīng)用PDC 鉆頭進行鉆進已在該區(qū)取得了很好的效果，所以應(yīng)繼續(xù)用PDC 鉆頭配合螺桿鉆具進行復(fù)合鉆進，以有效提高鉆井速度。

螺桿的選擇：針對井身結(jié)構(gòu)要求，一開孔徑為Φ311.1mm，井段較短，可采用的一般常規(guī)鉆具進行鉆進。二開孔徑為Φ215.9mm，根據(jù)孔徑的大小應(yīng)選用Φ172mm 或Φ165mm 的直螺桿。在WLC25 井中配備Φ165mm 直螺桿兩根。

3.2 鉆井工藝

3.2.1 復(fù)合鉆進時的鉆井參數(shù): 鉆壓為30～60KN、 轉(zhuǎn)速為40r/min、排量為24L/s。

3.2.2 鉆具組合：Φ215.9mmPDC+Φ165mm 螺桿+Φ165mm無磁鉆鋌1 根+Φ159mm 鉆鋌6～10 根+Φ127mm 鉆桿。

3.3 復(fù)合鉆進中注意事項

3.3.1 使用復(fù)合鉆進時應(yīng)從小鉆壓開始鉆進，根據(jù)進尺情況逐步調(diào)整鉆壓，切忌鉆壓忽大忽小。

3.3.2 使用復(fù)合鉆進時應(yīng)先通井后下入PDC 鉆頭。在下鉆過程中不宜長井段、長時間使用螺桿鉆具劃眼。

3.3.3 使用復(fù)合鉆進時應(yīng)嚴(yán)格觀察進尺情況，螺桿的使用時間為200h，如發(fā)現(xiàn)進尺較慢或不進尺時，應(yīng)及時更換螺桿。

3.3.4 使用復(fù)合鉆進時嚴(yán)格監(jiān)測井斜情況，發(fā)現(xiàn)井斜變大時應(yīng)及時采用定向糾斜鉆進。

4 復(fù)合鉆進技術(shù)在韓城地區(qū)使用的優(yōu)越性

通過螺桿復(fù)合鉆進技術(shù)在WLC25 井的使用與同在該區(qū)使用常規(guī)鉆進方法的WLC24 井的對比，其體現(xiàn)出如下優(yōu)越性。

4.1 有利于提高機械鉆速

PDC 鉆頭相對于牙輪鉆頭沒有活動部件，可有效地防止鉆頭事故，也適合低鉆壓和高轉(zhuǎn)速鉆進，在韓城地區(qū)軟～硬交替地層中比轉(zhuǎn)盤鉆進提高鉆速50%～70%。如使用轉(zhuǎn)盤鉆進的WLC24井機械鉆速為1.32m/h，使用螺桿復(fù)合鉆進的WLC25 井的機械鉆速為2.78m/h。

4.2 鉆井周期短

復(fù)合鉆進技術(shù)可以提高鉆速和單只鉆頭的進尺，減少起下鉆等輔助時間，降低鉆井成本。如使用轉(zhuǎn)盤鉆進的WLC24 井的鉆井周期為52 天，材料費用為29.87 萬元。使用螺桿復(fù)合鉆進的WLC25 井的鉆井周期為29 天。材料費用為17.66 萬元。

4.3 能有效控制井斜

表2 測井?dāng)?shù)據(jù)對比表

由于井下動力鉆具和PDC 鉆頭適合低鉆壓。因此，選擇合適的PDC 鉆頭能夠在一定程度上防止井斜。另外，采用小度數(shù)的單彎螺桿配合PDC 鉆頭復(fù)合鉆進，可隨時采用定向糾斜的方式調(diào)整井眼軌跡，從而從根本上解決各類地層的井斜問題?，F(xiàn)通過使用常規(guī)鉆進的WLC24 井與使用螺桿復(fù)合鉆進的WLC25 井的測斜數(shù)據(jù)（詳見表2）可以得出如上結(jié)論。

4.4 能有效減小井徑擴大率

螺桿復(fù)合鉆進在提高鉆速縮短鉆進周期的同時，減少鉆井液對孔壁的浸泡。對保護井壁減小井徑擴大率起到很好的作用。另外，使用復(fù)合鉆進時鉆盤的轉(zhuǎn)速低，減少鉆具對井壁的破壞，也起到對井壁很好的保護作用?，F(xiàn)通過使用常規(guī)鉆進的WLC24井與使用螺桿復(fù)合鉆進的WLC25 井的井徑數(shù)據(jù) （詳見表3）可以得出如上結(jié)論。

表3 井徑擴大率對比表

5 結(jié)論及建議

通過螺桿復(fù)合鉆進技術(shù)WLC25 井的應(yīng)用，不但提高了機械鉆速縮短了鉆井周期，也使鉆井井斜、井徑等各項鉆井指標(biāo)得到很好控制，較好地實現(xiàn)了螺桿復(fù)合鉆井技術(shù)防斜和高效的統(tǒng)一。

螺桿復(fù)合鉆進技術(shù)在韓城地區(qū)的直井鉆井工程中，得以大規(guī)模推廣應(yīng)用，而且還將螺桿鉆具的費用列入鉆井成本中，螺桿復(fù)合鉆進技術(shù)提高鉆井機械鉆速和縮短鉆井周期，體現(xiàn)出較好經(jīng)濟效益，是常規(guī)轉(zhuǎn)盤鉆井效率的1.5-2.0 倍，成本節(jié)約35%-45%。值得在本地區(qū)推廣應(yīng)用。