鉆具防磨接頭技術在錦州油田的研究與應用

任憲忠

摘 要：針對側鉆井開窗、鉆進過程中鉆具彎曲或老井井眼不規則，導致旋轉鉆井時損傷原井固有套管的現象，進行了側鉆井鉆具防磨接頭的研制。實踐表明，側鉆井防磨接頭能夠避免鉆具對套管的破壞性磨損，同時減少鉆具的摩阻，提高了磨銑及裸眼鉆進的速度，提高了修井效率，縮短了修井周期，具有廣泛的應用前景。

關鍵詞：側鉆；接頭；偏磨；套管

前言

隨著開采時間的延長，錦州油田已經進入開發中后期，套變井逐年增多，特別是實施蒸汽吞吐的稠油井表現得更為明顯，注汽輪次越多的稠油井，其油層套管及固井水泥環性能越容易發生改變，套管損壞情況越嚴重[1]，至使許多井不能正常生產。雖然已形成一套較完整的、切實可行的“套管損壞”修復工藝技術，使部分因“套管損壞”而停產的井能恢復生產，但是，對于套管損壞嚴重的熱采井，由于井下情況特別復雜，進行井下作業打撈、磨銑、整形、倒扣、套銑等均無效，且多發生在油層頂界300～800m，因此只能靠開窗側鉆恢復其產能。

開窗側鉆技術就是在選定的套管損壞井（損壞點較深的嚴重套管損壞井）的套管損壞點以上某一合適深度位置固定一個專用斜向器，利用斜向器的導斜和選斜作用，使專用工具（如銑錐等）在套管側面開窗，形成通向油層的必由通道，然后由側鉆鉆具（包括鉆頭）鉆開油層至設計深度，下入小套管固井射孔完成[2～4]。據統計，遼河油田的側鉆井已經超過1600余口，但在側鉆開窗、鉆裸眼過程中由于原井存在著固有的井斜，新井眼新井斜的產生及鉆壓的不均衡，使得鉆具彎曲緊貼套管壁，在鉆具的旋轉過程中，容易損壞或損傷原井固有套管，發生套管偏磨損壞現象，給后期投產帶來嚴重的影響。針對這種現象，進行了側鉆井鉆具防偏磨接頭的研制，并成功應用于現場。

1 技術原理及特點

FMJ-145-Ⅰ型是由2個接頭組成，中間裝有80 mm 尼龍纖維塑料1M1107轉動膜，并且能在接頭本體上轉動（圖1）。由于轉動尼龍纖維塑料與井壁之間的摩阻系數較小的原因，使原井套管免受傷害，地面鉆壓順利傳送到鉆頭，確保裸眼鉆進機械鉆速的提高。

FMJ-145-Ⅱ型是由2個接頭聯接組成，中間裝有轉動軸承（圖2），通過軸承的外徑尺寸及軸承的轉動，減少鉆具與套管之間的摩阻，避免鉆具對原井套管的傷害，從而達到提高鉆機械鉆速的目的。該工具的加工難度較大，軸承需要防砂密封與表面硬度強化。

以上2種類型的防磨接頭，Ⅰ型結構簡單，轉動套損壞后比較容易更換，價格較低；Ⅱ型結構復雜，價格較高。

2 現場調查及應用

通過對錦州采油廠近116口二次側鉆井統計資料分析認為，開窗側鉆點上部套管發生變形、錯斷。2010～2012年通過對54口側鉆井側鉆后井口底法蘭的檢查，發現底法蘭短接偏磨井有4口，偏磨嚴重的已經出現漏洞。統計調查表明，側鉆偏磨對原井套管損害相當嚴重，不能忽視。

側鉆井鉆具防磨接頭在錦州采油廠現場應用54井次，均取得了較好的效果，使用該工具的側鉆井，沒有出現底法蘭試壓不合格事項。其主要作用是減少了造斜井段鉆具摩阻，增加了鉆壓傳遞效率，提高機械鉆速。其主要試驗性能參數是泵壓、攜砂性能、扭矩傳遞、抗拉及抗扭強度。主要指標是防磨性能、減少摩阻情況等。下面以錦45-030-25井為例加以說明。

（1）錦45-030-25的側鉆設計情況。①開窗位置853 m；②完鉆井深1 195 m；③裸眼進尺350～850 m；④井斜8～12°；⑤350～750 m鉆具連接情況1個/100m分散在造斜井段。

（2）入井情況。套管開窗時開始應用，按以上設計位置連接，使用周期16 h，泵壓為4.5～5.0 MPa，攜屑性能正常；鉆裸眼時應用，仍按上述設計進行連接，因為主要是防套管磨損，中途起鉆換鉆頭一次，連續使用74.8 h，泵壓6～6.5 MPa，攜砂性能正常。

（3）試驗情況。通過套管開窗過程中防磨接頭（FMJ-145-Ⅰ）的應用，證明了該接頭扭矩傳遞及抗拉扭矩強度均能滿足井下的需要，并且能夠起到套管的防磨作用。同時減小鉆具的摩阻，使鉆壓能及時補充到銑錐上，可提高磨銑速度。

通過側鉆井裸眼鉆進過程防磨接頭（FMJ-145-Ⅰ）的應用，也充分證明了該接頭的機械性能的可靠性，能滿足側鉆井裸眼鉆進的要求。在大井斜段分布連接防磨接頭，能夠起到保護套管防磨損的作用，同時減小鉆具在大井斜井段的摩阻，使鉆壓及時傳遞補充到鉆頭上，可提高裸眼鉆機的機械鉆速。如果將該接頭應用在裸眼井段（造斜井段）及套管內，造斜井段對保護套管，減小摩阻，提高修井速度，縮短修井周期將會有更明顯的效果。

3 結束語

3.1 隨著稠油注汽輪次的增多，套管損壞現象日益嚴重，為使油井重新利用，側鉆井的數量急劇增長。但在側鉆開窗過程中，由于原井和新井都存在井斜，使得鉆具彎曲緊貼套管壁，當鉆具高速旋轉時便極容易損壞或損傷原井固有套管。

3.2 側鉆井鉆具防磨接頭的研制就是針對大修側鉆過程中，鉆具磨損套管嚴重的現狀而提出的。

3.3 現場試驗表明，側鉆井鉆具防磨接頭機械性能可靠。防磨接頭連入磨銑、鉆進過程中，泵壓正常，攜砂性能良好，沒有給原有鉆具帶來不良影響。

3.4 套管井內應用鉆具防磨接頭，避免了套管的鉆具破壞性磨損。減少鉆具的摩阻，提高了磨銑及裸眼鉆進的速度，同時提高了修井效率，縮短了修井周期，具有廣泛的應用前景。

參考文獻

[1]馬玉龍，等.遼河油區油田開發實踐[C].北京：石油工業出版社，1999：63～70.

[2]萬仁溥.采油工程手冊[M].北京：石油工業出版社，2000：15～26.

[3]劉德鑄，等主編.遼河油田鉆采工藝研究院技術匯編[C].北京：石油工業出版社，2004：87～89.

[4]劉希圣.鉆井工程理論與技術[M].北京：石油大學出版社，2000：76～88.