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        降低塔河工區(qū)超小井眼井底震動(dòng)等級(jí)

        2020-05-15 04:58:04
        化工設(shè)計(jì)通訊 2020年3期
        關(guān)鍵詞:探管扶正井眼

        郭 偉

        (中國石化中原石油工程有限公司市場(chǎng)管理委員會(huì),河南濮陽 457001)

        1 前言

        新疆工區(qū)超小井眼施工技術(shù)基本已成熟,截至2018年,施工小井眼5井次,在施工過程中,小井眼井底震動(dòng)異常強(qiáng)烈,平均震動(dòng)等級(jí)1級(jí),對(duì)MWD 隨鉆測(cè)斜儀的抗震要求很高。持續(xù)的一級(jí)震動(dòng)基本上儀器正常工作24h。震動(dòng)等級(jí)越高,探管壽命越短。三級(jí)震動(dòng)探管一般正常工作0.5h。損壞脈沖,震壞探管,還有可能造成井底MWD 儀器虛接。

        超小井眼φ120mm 井眼在施工過程中,MWD 儀器在井底震動(dòng)過大的情況下,探管極易損壞。如順北1-2H 井一級(jí)震動(dòng)過大,slimpulse 探管損壞;TP191H 井一級(jí)震動(dòng)過多,探管需返廠維修;TH10267CH 井一級(jí)震動(dòng)過多,探管達(dá)到一定震動(dòng)級(jí)數(shù),探管損壞;TH12564H 井震動(dòng)過多,APS 儀器探管震壞,兩趟無信號(hào),slimpulse 探管地面讀取震動(dòng)的級(jí)數(shù)達(dá)到30萬G(一級(jí)震動(dòng)過多),井斜和方位已失真。如上所述,為了保證MWD 儀器在小井眼施工過程中正常工作,急需要探究出一套降低超小井眼井底震動(dòng)等級(jí)的方法。

        2 影響小井眼MWD儀器震動(dòng)的主要因素

        2.1 鉆頭選型

        不同的鉆頭適應(yīng)不同的地層,切削地層的方式也不同。鉆頭選型不合適,鉆頭很難吃入地層,反復(fù)在井底研磨,井底產(chǎn)生的震動(dòng)也很大。鉆頭選型合適,則鉆時(shí)快,井底震動(dòng)小。因此鉆頭的選型對(duì)井底產(chǎn)生的震動(dòng)影響很大。

        2.2 螺桿長度

        在常規(guī)定向鉆具組合中,螺桿為MWD 儀器以下主要鉆具,Φ149.2mm 井眼一般使用Φ120mm 螺桿,長度在6.31m 左右,Φ120.65mm 井眼一般使用Φ95mm 螺桿,長度在4.02m 左右。在實(shí)鉆過程中,Φ149.2mm 井眼井底震動(dòng)比Φ120.65mm 井眼井底震動(dòng)小很多。因此在小井眼施工中,螺桿的長度對(duì)井底震動(dòng)影響很大。

        2.3 扶正器尺寸

        在TK233XCH 井施工過程中,在選擇無磁承壓鉆桿過程中,選擇內(nèi)徑Φ57mm,內(nèi)徑大,循環(huán)壓耗小,震動(dòng)小。但是在實(shí)鉆過程中,產(chǎn)生的震動(dòng)很大,最后分析是扶正器尺寸小。由于儀器的懸掛內(nèi)徑是Φ55mm,所以扶正器的尺寸在Φ54~Φ55mm,扶正器沒有完全起到扶正,減震的作用。在后期施工過程中,選擇用內(nèi)徑Φ55mm 的無磁承壓鉆桿。震動(dòng)相對(duì)較小。扶正器的尺寸和無磁的內(nèi)徑配合尤為重要。

        2.4 地層因素

        在實(shí)鉆過程中,一般鉆遇可鉆性強(qiáng)的地層,震動(dòng)很小。在順北1-2H、TK233CH 井,鉆遇硅質(zhì)團(tuán)塊地層,儀器檢測(cè)井底震動(dòng)特別大。地層引起的震動(dòng)只能通過活動(dòng)鉆具,調(diào)整鉆井參數(shù)等措施去減弱震動(dòng)。圖1是順北1-2CH 井鉆遇硅質(zhì)團(tuán)塊儀器檢測(cè)到的震動(dòng),硅質(zhì)團(tuán)塊鉆穿以后,震動(dòng)消失。

        圖1 順北1-2H井井底震動(dòng)情況

        3 降低超小井眼MWD儀器震動(dòng)的技術(shù)措施

        3.1 混合鉆頭選用

        針對(duì)不同的地層選用不同的鉆頭類型。目前使用混合鉆頭(見圖2)比較合適,混合鉆頭兼有牙輪鉆頭和PDC 鉆頭的優(yōu)勢(shì),既保證軌跡控制合適,井底震動(dòng)相對(duì)較小。

        圖2 混合鉆頭

        3.2 螺桿尺寸選用

        針對(duì)螺桿長度,目前短半徑水平井Φ149.2mm 井眼一般使用Φ120mm 螺桿,長度為6.31m 左右,Φ120.65mm 井眼一般使用95mm 螺桿,長度4.02m。不同的廠家螺桿尺寸不一樣,盡量選用螺桿尺寸比較長的螺桿。從圖3和圖4可以看出來,Φ149.2mm 井眼井底震動(dòng)小。

        圖3 Φ149.2mm井眼井底震動(dòng)情況

        圖4 Φ120.65mm井眼井底震動(dòng)情況

        在螺桿的改進(jìn)措施中,長度的變化對(duì)震動(dòng)影響很大,螺桿越長,震動(dòng)相對(duì)較小。

        3.3 匹配無磁內(nèi)徑與扶正器大小

        不同的無磁鉆鋌內(nèi)徑不一樣,扶正器尺寸大小有差異,目前滿眼扶正器尺寸82mm,Φ120mm 無磁內(nèi)徑68mm,Φ105mm無磁內(nèi)徑57mm,針對(duì)不同的無磁鉆鋌,選擇不同的扶正器尺寸,盡量滿眼扶正器內(nèi)徑。在實(shí)鉆過程中,滿眼扶正器震動(dòng)相對(duì)較?。ㄒ妶D5和圖6)。

        圖5 扶正器削割前后對(duì)比

        圖6 扶正器滿眼無磁內(nèi)徑

        3.4 通過鉆井參數(shù)減小震動(dòng)

        儀器在井底側(cè)向震動(dòng)過大時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn),降低10%的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、降低10%的鉆壓。側(cè)向震動(dòng)未能降低時(shí),將鉆具提離井底,讓鉆柱扭矩釋放,震動(dòng)清零,用較低轉(zhuǎn)速重新開始打鉆,加壓至目標(biāo)鉆壓,逐漸恢復(fù)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速至目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

        鉆滑震動(dòng)過大時(shí),增加轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速增加5%~10%或鉆壓減少1.5t。鉆滑震動(dòng)未能降低時(shí),首先鉆具提離井底,停止轉(zhuǎn)動(dòng),上下活動(dòng)鉆具釋放鉆具扭矩;其次保持鉆具靜止30~50s;再次重新開始下放,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速提高10%,鉆壓增加2.5t。

        4 結(jié)論

        在超小井眼施工過程中,螺桿一般使用50h 左右,MWD儀器的正常工作尤為重要。大部分的儀器故障都來自于井底震動(dòng),降低井底震動(dòng)是后期開發(fā)超小井眼井施工的重要保證,同時(shí)也能降低MWD 隨鉆測(cè)斜儀的維修成本。

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