萬發(fā)明，李玉海，王春華，楊決算，李秋杰

(大慶鉆探工程公司鉆井工程技術(shù)研究院，黑龍江大慶163413)

1 概述

方正區(qū)塊寶泉嶺組下部及達連河組、新安村+烏云組均是易斜井段，地層傾角10°以上，自然造斜率高達0.9°/30m，鉆進時易井斜，難以控制。3000m左右的井平均測斜次數(shù)在20次以上，鉆井速度慢，鉆進周期長。例如：方402井寶一段、烏云組地層傾角分別為7.2°、15.1°，采取0.75°單彎螺桿降斜，損失5d。同時，新安村+烏云組巖性以砂礫巖、含礫細砂巖為主，受巖性的制約，常規(guī)PDC鉆頭鉆速慢、進尺少，頻繁起下鉆，嚴重影響施工效率。

目前在這些易斜區(qū)塊已使用的井斜控制技術(shù)，控制效果不理想，難以有效地克服地層自然造斜對鉆頭產(chǎn)生的側(cè)向力，因此鉆井效率不高，機械鉆速較低。

2 打快技術(shù)研究

2.1 液動旋沖工具簡介

液動旋沖工具是大慶油田近年來自主研發(fā)的一種提速工具，它通過鉆井液驅(qū)動沖擊機構(gòu)產(chǎn)生高頻周向振動，使PDC鉆頭在剪切的基礎(chǔ)上附加了周向的高頻機械沖擊，能夠有效消除“粘滑現(xiàn)象”，保護鉆頭，提高破巖效率；同時鉆井液流經(jīng)動力機構(gòu)形成了高壓水力脈沖射流，提高巖屑運移效率，減少井底巖屑重復(fù)切削，進一步提高了機械鉆速。

2.2 性能參數(shù)（見表1）

2.3 應(yīng)用效果

目前該工具已形成了2種功能、4種規(guī)格型號的系列產(chǎn)品，適用井眼尺寸覆蓋6″～12-1/2″井眼，累計在大慶、吉林、新疆、中原、外蒙等油田應(yīng)用180多支工具，應(yīng)用83口井，總進尺53143m，平均機械鉆速2.84m/h，與常規(guī)鉆進方式相比平均提速1倍以上，單井鉆井周期平均縮短10～20d，提速效果明顯。單支工具最高進尺指標(biāo)1326m，最高使用時間指標(biāo)275h，性能指標(biāo)達同類產(chǎn)品領(lǐng)先水平。見表2。

3 控斜技術(shù)

3.1 防斜鉆具組合

使用Landmark軟件模擬各鉆具組合（光鉆鋌、塔式、鐘擺、滿眼等）造斜率隨鉆壓的變化，結(jié)合液動旋沖工具施工特點，最終優(yōu)選出適用于直井，地層傾角小于7°的“單鐘擺”鉆具組合。見圖1。

表2 液動旋沖工具各區(qū)塊應(yīng)用情況典型案例

圖1 Landmark模擬結(jié)果

單鐘擺鉆具組合：?215.9mm鉆頭×0.3m+?178mm液動旋沖工具×1.6m+?165mm鉆鋌×9.5m+?214mm穩(wěn)定器×1.5m+鉆鋌+鉆桿。

3.2 糾斜鉆具組合

對于地層傾角大于7°的地層，單獨使用鉆具和調(diào)整鉆進參數(shù)難以有效控制井斜增長。為此，使用螺桿和MWD（LWD）監(jiān)測井斜并及時糾斜，同時使用液動旋沖工具提高鉆速。

糾斜鉆具組合：?215.9mm鉆頭×0.3m+?178mm液動旋沖工具×1.6m+?172.0mm螺桿鉆具（1.25°）×9m+?172mm鉆具浮閥+?172.0mm MWD（LWD）+鉆鋌+鉆桿。

4 方23井施工分析

4.1 方23井概況

方23井為直井，設(shè)計井深3600m。施工難度主要有2點：第一，新安村+烏云組地層傾角大，達10.4°，極易發(fā)生井斜；第二，烏云組及以下巖石含礫，研磨性強，易造成PDC鉆頭過早磨損（見表3）。

表3 方23井施工層位概況

4.2 液動旋沖工具施工情況

該井共施工3趟鉆，施工井段1997.00～3518.45m，總進尺1521.65m，平均單趟鉆進尺507.22m，累計純鉆進時間344.75h，平均機械鉆速4.41m/h。第一趟鉆使用“單鐘擺”鉆具組合，第二、三趟使用糾斜鉆具組合。入井井斜2°，出井井斜1.2°。見表4。

表4 方23井鉆進情況

4.3 與鄰井對比情況

與鄰井方17井對比（7趟鉆，井段2067～3574m，總進尺1507m，平均單趟鉆進尺215.29m，平均機械鉆速2.35m/h），平均單趟鉆進尺提高136%，平均機械鉆速提高88%，節(jié)省4趟鉆。同時，由于井斜得到有效控制，保證了井身質(zhì)量，為下套管等后續(xù)作業(yè)提供了良好的井眼條件。

5 結(jié)論

（1）液動旋沖工具能夠有效消除“粘滑現(xiàn)象”，提高破巖效率，提高機械鉆速；同時，能夠起到保護PDC鉆頭的作用，配合PDC鉆頭在礫巖層位取得較好的應(yīng)用效果。

（2）液動旋沖工具能夠配合MWD使用，保持快速鉆進的同時進行井斜實時監(jiān)測。

（3）適用于液動旋沖工具的2套鉆具組合具有防斜、糾斜功能，能夠在地層傾角較大的地層中實現(xiàn)快速鉆進，并有效保證井身質(zhì)量。

[1]商功勛.自動防斜鉆井系統(tǒng)的力學(xué)性能研究[D].武漢科技大學(xué),2008.

[2]韓玉璽,劉濤,蔡文軍，等.防斜打快技術(shù)在勝利油田大373區(qū)塊的應(yīng)用[J].鉆采工藝,2009,32(2):87-88.

[3]陳嘉玉.提高海拉爾地區(qū)鉆井速度技術(shù)研究[D].大慶石油學(xué)院,2007.

[4]周英操,張書瑞,劉永貴.大慶外圍探井鉆井速度的影響因素分析[J].石油學(xué)報,2007,28(2):113-116.

[5]田富林.鉆頭選型方法研究與應(yīng)用[D].西南石油學(xué)院,2003.

[6]韓福彬，楊決算，李瑞營，等.大慶深層鉆井技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā)，2014，33(5):220-225．