魏振華(中石化中原石油工程公司技術(shù)發(fā)展處,河南 濮陽 457001)

基于井斜趨勢角法的扭力沖擊器鉆井工藝優(yōu)化技術(shù)

魏振華(中石化中原石油工程公司技術(shù)發(fā)展處,河南 濮陽 457001)

塔里木盆地是中石化五大會戰(zhàn)之一，深部地層是制約鉆井提速提效的關(guān)鍵井段。扭力沖擊器鉆進(jìn)中鉆壓大、鉆頭穩(wěn)定性不佳、鉆具組合設(shè)計(jì)不合理是導(dǎo)致先導(dǎo)試驗(yàn)中井斜的主要原因。利用井斜趨勢角優(yōu)化了鉆具組合、鉆井參數(shù)，井斜趨勢角在0~-0.063之間，確保具有降斜的趨勢。在YB1-6H井和YB6-1井進(jìn)行試驗(yàn)，鉆速較鄰井提高1倍以上，井斜角逐步降低（從1.4°逐步降至1°以內(nèi)），實(shí)現(xiàn)了玉北地區(qū)深部地層優(yōu)快鉆井。

扭力沖擊器；井斜趨勢角法；鉆具組合優(yōu)化；優(yōu)快鉆井；現(xiàn)場試驗(yàn)

塔里木盆地儲層埋藏較深，鉆井地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，鉆井提速提效困難。經(jīng)過多年的科研攻關(guān)與現(xiàn)場實(shí)踐，三疊系以上地層取得了較好的提速提效效。隨著埋深增加，巖石強(qiáng)度增加，可鉆性變差，機(jī)械鉆速急劇降低，鉆頭進(jìn)尺短，非正常破壞表現(xiàn)突出。如塔里木盆地塔河及周邊區(qū)塊二疊系-石炭系地層鉆速僅為三疊系以上地層鉆速的十分之一，該井段約為全井的25%，所用純鉆時(shí)間約為全井的60%。單只鉆頭進(jìn)尺一般在400m左右，不足上部地層30%。玉北地區(qū)二開僅用了25%周期打完了接近一半的進(jìn)尺，而三開進(jìn)尺僅為25%，卻花費(fèi)了近60%的周期，塔中地區(qū)二疊系、石炭系含有凝灰?guī)r、英安巖等地層巖石硬度極大，不適合PDC鉆頭鉆進(jìn)，牙輪鉆頭鉆速較低現(xiàn)場實(shí)踐也表明：隨著巖石強(qiáng)度的增加，現(xiàn)有的破巖方式（PDC鉆頭旋轉(zhuǎn)）對地層的適用性越老越差，急需探索高效破巖方式及配套新工具、新工藝，以實(shí)現(xiàn)深部地層鉆井提速提效。

1 扭力沖擊器鉆井技術(shù)在玉北地區(qū)應(yīng)用情況分析

扭力沖擊器利用鉆井液能量，通過渦輪高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)棘形輪轉(zhuǎn)動(dòng)從而為鉆頭提供一個(gè)高頻扭力，并直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭和井底始終保持連續(xù)性。由TorkBuster提供的這種額外的扭向沖擊力完全改變了PDC鉆頭的運(yùn)作，因?yàn)樗且环N每分鐘750-1500次高頻的穩(wěn)定的力，就相當(dāng)于每分鐘750-1500次切削地層，這就使鉆頭不需要等待扭力積蓄足夠的能量就可以切削地層。從而減少由鉆頭粘滑、彈跳和回轉(zhuǎn)，為PDC提供一個(gè)良好的工作環(huán)境[1-7]。

1.1 扭力沖擊器鉆井井斜原因分析

1.2 扭力沖擊器鉆井井斜原因分析

2 “井斜趨勢角”法防斜鉆具組合優(yōu)化設(shè)計(jì)

所謂井斜趨勢角是鉆進(jìn)趨勢方向與井眼軸向方向的夾角。假定地層是各向同性，鉆頭具有各向異性，建立圖3所示的鉆頭與地層相互作用模型。

圖3 鉆頭與地層接觸模型

3 扭力沖擊器在玉北地區(qū)沙井子組防斜打快技術(shù)現(xiàn)場試驗(yàn)

為了實(shí)現(xiàn)玉北地區(qū)鉆井提速提效，在玉北YB1-6H井和YB6-1井三開直徑段開展了扭力沖擊器技術(shù)試驗(yàn)。鉆遇地層為二疊系沙井子組，地層以砂泥巖為主，地層抗壓強(qiáng)度35~ 240MPa，硬度400~1300MPa，可鉆性極值3~5。

3.1.YB1-6H井試驗(yàn)情況

3.2 YB6-1井試驗(yàn)情況

4 結(jié)語

(1)扭力沖擊器鉆進(jìn)中鉆壓大、鉆頭穩(wěn)定性不佳、鉆具組合設(shè)計(jì)不合理是導(dǎo)致先導(dǎo)試驗(yàn)中井斜的主要原因。

(2)利用井斜趨勢角優(yōu)化了鉆具組合、鉆井參數(shù)，井斜趨勢角在0~-0.063之間，確保具有降斜的趨勢。

(3)在YB1-6井和YB6-1井進(jìn)行了現(xiàn)場試驗(yàn)，鉆速較鄰井提高1倍以上，井斜角逐步降低（從1.4°逐步降至1°以內(nèi)），實(shí)現(xiàn)了深部地層優(yōu)快鉆井。

[1]趙國順，郭寶玉，蔣金寶.巴麥地區(qū)鉆井難題分析與對策研究[J].石油鉆探技術(shù)，2011,39（6）：11-14.

[2]胡群愛.“扶正+減震”鉆井新工藝探索[R].中原石油勘探局，2012.