徐勝波,謝大成,徐勝超
(中原油田井下特種作業(yè)公司,河南濮陽(yáng) 457001)
優(yōu)選鉆頭是實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)快速鉆井的關(guān)鍵之一,對(duì)提高機(jī)械鉆速,加快鉆井進(jìn)尺,縮短建井周期十分重要。由于受原井套管尺寸的影響Φ118mm 鉆頭類型很少。目前有普通PDC 鉆頭、雙心PDC 鉆頭、刮刀鉆頭和單牙輪鉆頭等。在剛開(kāi)始搞開(kāi)窗側(cè)鉆眼井時(shí)普遍使用普通PDC、刮刀鉆頭和單牙輪鉆頭,但機(jī)械鉆速低,效果不理想。之后經(jīng)過(guò)使用單牙輪鉆頭機(jī)械鉆速有了較大提高,平均機(jī)械鉆速由原來(lái)的0.1~0.5m/h 提高到1~1.5m/h,在個(gè)別井段鉆時(shí)高達(dá)2~4m/h??梢?jiàn)鉆頭的選擇不同使用的效果相差很大。在施工過(guò)程中還發(fā)現(xiàn),PDC 鉆頭和YC517單輪鉆頭與井下動(dòng)力鉆具螺桿泵的配合使用,復(fù)合鉆進(jìn)比單純使用轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)可提高鉆速20%~30%。目前,中原油田施工時(shí)一般根據(jù)所鉆地層選擇不同類型的鉆頭,提高了機(jī)械鉆速,取得了良好的效果。
在最初搞開(kāi)窗側(cè)鉆鉆井施工時(shí),在參數(shù)的選擇上由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn),現(xiàn)場(chǎng)使用的設(shè)備也不齊全,平常一般強(qiáng)調(diào)在高泵壓,大排量,大鉆壓的情況下就能提高機(jī)械鉆速,縮短建井周期。但是,效果并不是很理想。通過(guò)幾年的反復(fù)摸索和實(shí)踐,充分認(rèn)識(shí)到鉆井參數(shù)的合理選擇在提高機(jī)械鉆速方面至關(guān)重要。經(jīng)過(guò)優(yōu)化鉆井參數(shù)之后再配合井下動(dòng)力鉆具螺桿泵的使用在復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速由原來(lái)的80~100r/min 降至60r/min 以內(nèi),鉆壓由原來(lái)的50~70kN 降至30kN 左右排量保持在8L/沖左右即可。鉆井參數(shù)優(yōu)化選擇之后,機(jī)械鉆速大幅度提高。
在開(kāi)窗側(cè)鉆井之初所使用的小鉆桿鋼性差,柔性大,大大增加了控制井眼軌跡的難度。之前一般多采用Φ118mm鉆頭+Φ95mm 直螺桿泵+定向彎頭+Φ105mm 無(wú)磁鉆鋌+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平臺(tái)階鉆桿和Φ118mm+95mm+單彎螺桿泵+Φ105mm 無(wú)磁鉆鋌+Φ73mm 平臺(tái)階鉆桿這常用的鉆具組合。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)使用發(fā)現(xiàn)前一個(gè)鉆具組合在隨鉆進(jìn)時(shí)對(duì)工具面控制效果不理想。后者,在井眼軌跡控制工具面具有良好效果。但是,這兩個(gè)鉆具組合在裸眼井段起下鉆具時(shí)磨阻力較大易發(fā)生抽吸現(xiàn)象和壓漏地層等事故的發(fā)生。經(jīng)過(guò)幾年的探索和現(xiàn)場(chǎng)操作對(duì)使用的單彎螺桿泵的增斜墊塊減厚和角度的處理一般采用;Φ118mm 鉆頭+Φ95mm 單彎螺桿泵+Φ105mm 無(wú)磁鉆鋌+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm(18°)斜坡鉆桿+Φ73mm 平臺(tái)階鉆桿模式的鉆具組合。這個(gè)鉆具組合在使用過(guò)程中對(duì)井眼軌跡的控制,地層油氣層的保護(hù)側(cè)鉆施工的安全性有了更好的保證。
由于小井眼開(kāi)窗側(cè)鉆所使用的鉆頭,鉆具尺寸較小,相應(yīng)的是它在鉆進(jìn)時(shí)的井徑擴(kuò)大率也小。在隨鉆鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)控制井眼軌跡時(shí)井徑值變化也大。在地層壓力的作用下使井徑值大小不一,從而影響鉆具和套管的起下和固井質(zhì)量的好壞。所以,要進(jìn)行裸眼井段擴(kuò)劃增大裸眼井段井徑,保證鉆具和套管的正常起下和優(yōu)質(zhì)的固井質(zhì)量。
在前期側(cè)鉆井施工擴(kuò)劃眼時(shí)一般采用Φ118mm 鉆頭+Φ108mm 扶正器+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式階鉆桿和Φ118mm 鉆頭+擴(kuò)眼器+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式臺(tái)階鉆桿這兩種鉆具組合。在使用第一個(gè)鉆具組合過(guò)程中扶正器的剛性強(qiáng),直徑較大劃眼時(shí)鉆時(shí)較慢效果不理想。第二種鉆具組合中的擴(kuò)眼器的工作原理是;劃片在泵壓的作用下向外脹開(kāi),鉆具旋轉(zhuǎn)刮削井壁達(dá)到擴(kuò)大井徑的目的,泵壓下降時(shí)劃片收縮到原位。但是,在實(shí)際使用中由于地層砂的沉淀及使用周期較長(zhǎng)擴(kuò)眼器的劃片常常出現(xiàn)被卡死或者劃片在停泵時(shí)不恢復(fù)原位極易造成鉆具卡鉆事故,嚴(yán)重影響施工時(shí)效和建井周期。根據(jù)這種情況改進(jìn)了擴(kuò)劃眼的鉆具組合,即Φ118mmPDC 鉆頭+Φ105mm 鉆鋌+Φ73mm 平式臺(tái)階鉆桿。在使用這個(gè)組合相對(duì)于前兩種組合在地層油氣層的保護(hù)和固井質(zhì)量效果顯著提高。在中原油田實(shí)行多種措施開(kāi)發(fā)和注水并的增多,使得所施工的側(cè)鉆井地層壓力失衡,井眼軌跡和井徑大小難控制。在近幾年進(jìn)行裸眼井段擴(kuò)劃眼施工時(shí),在注水井和地層壓力不平衡造成地層出水,井漏,井徑縮徑及井壁垮塌等復(fù)雜情況下時(shí)有卡鉆事故的發(fā)生,大大增加了施工難度,嚴(yán)重影響施工時(shí)效和延長(zhǎng)建井周期。根據(jù)這種情況,在2016 年通過(guò)不斷調(diào)整鉆具組合和一系列技術(shù)參數(shù),總結(jié)確定一套安全,實(shí)用的鉆具組合,即Φ114 mmPDC 鉆頭+Φ105m 鉆鋌2 根+Φ73mm18 度斜坡鉆桿+Φ73mm 平式臺(tái)階鉆桿。Φ114 mmPDC 鉆頭Φ73mm(18°)斜坡鉆桿。
通過(guò)使用這種鉆具組合裸眼井段擴(kuò)劃眼兩年來(lái),在對(duì)井眼軌跡的控制,地層油氣層的保護(hù),施工的安全,時(shí)效的提高以及在固井質(zhì)量效果等都有顯著提高,并且縮短了建井周
期,大大降低了單井成本,增加了單位和職工的效益和收入。
最初在側(cè)鉆井裸眼井段擴(kuò)劃眼時(shí)一般都采用類似于正常鉆進(jìn)的參數(shù)使用,但是效果很差,而且只擴(kuò)劃眼時(shí)往往還會(huì)劃出一個(gè)新的井眼,增加了施工難度。經(jīng)過(guò)經(jīng)驗(yàn)積累再結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體實(shí)際情況改變調(diào)整相應(yīng)的鉆井技術(shù)參數(shù)大幅提高了工作效率,具體做法就是;由原來(lái)常用的30kN 鉆壓降低至10kN 以下,轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速提高到100~120r/min 排量基本不變的“一降,一升,一穩(wěn)定”的方法,嚴(yán)格遵循“一通,二沖,三劃眼,四通過(guò)”的擴(kuò)劃眼操作規(guī)程,既保證了擴(kuò)劃眼施工的安全性和效果,又提高了工作效率。
由于所施工的地層壓力異常,經(jīng)常出現(xiàn)出液或者井漏的特殊情況時(shí),極易發(fā)生井壁縮徑或者井壁坍塌給擴(kuò)劃眼施工增加難度。在經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)同樣也摸索出一套在發(fā)生這種復(fù)雜情況時(shí)的擴(kuò)劃眼操作方法。具體方法是;采取“點(diǎn)撥擴(kuò)劃眼法”配合常規(guī)操作的“鉆具循環(huán)劃眼法”進(jìn)行施工。同時(shí)也要遵循“一通,二沖,三劃眼,四通過(guò)”的操作規(guī)程施工。在按“點(diǎn)撥擴(kuò)劃眼法”施工操作時(shí)鉆壓應(yīng)控制在5kN 以內(nèi),應(yīng)采用“低鉆壓,高轉(zhuǎn)速”的操作方法,劃眼1~2m 后上提鉆具,再次進(jìn)行劃眼直至起放鉆具暢通無(wú)摩阻,再向下進(jìn)行劃眼操作施工。
通過(guò)實(shí)施對(duì)在側(cè)鉆施工中擴(kuò)劃眼操作經(jīng)驗(yàn)的總結(jié),縮短了施工周期,提高安全施工,保證了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,按每口井節(jié)約3d 周期,日費(fèi)3萬(wàn)元每年8口側(cè)鉆井,每年至少節(jié)約費(fèi)用3×3×8=72萬(wàn)余元。為企業(yè)節(jié)約了大量的費(fèi)用,同時(shí)也增加了企業(yè)和員工的效益收入。
針對(duì)小井眼開(kāi)窗側(cè)鉆裸眼井段擴(kuò)劃眼技術(shù)及應(yīng)用和總結(jié)擴(kuò)劃眼施工經(jīng)驗(yàn),優(yōu)化鉆井參數(shù),提高了鉆具在井內(nèi)的安全,有效規(guī)避了各種卡鉆的風(fēng)險(xiǎn),縮短了建井周期同時(shí)也對(duì)經(jīng)濟(jì)效益有了明顯的提高。