渦輪鉆具在海拉爾油田的應用及效果分析

成漢模 陳希鮮

（1、黑龍江大慶鉆井一公司，黑龍江 大慶 163345；2、黑龍江八一農墾大學工程學院，黑龍江 大慶 163319）

1 概述

渦輪鉆具是一種液動馬達，渦輪殼體里面裝有多級成對的渦輪定轉子，工作時鉆井液在泵的作用下首先進入渦輪定子，渦輪定子使鉆井液具有一定的方向和速度進入渦輪轉子，渦輪轉子使鉆井液的水力能量轉變為渦輪鉆具輸出軸驅動井底鉆頭的轉動機械能。

渦輪鉆具需要一定的壓力損耗以提供足夠的能量輸出，要求鉆井泵具有足夠的功率，以保障渦輪鉆具需要的水力能量;渦輪鉆具特性需要足夠的穩定性，長保徑鉆頭及扶正器的使用要求具備良好的井眼條件，鉆井液具有良好的攜巖能力及護壁性能，提高井壁穩定性，減少井下掉塊，以避免蹩跳等現象的發生。

海拉爾地區鉆探地層以白堊系為主，自上而下劃分為青元崗組、伊敏組、大磨拐河組、南屯組、銅缽廟組、興安嶺群。從地質條件上看，上部地層存在水敏性強，膠結疏松，成巖性差；下部地層研磨性強、可鉆性差、地層傾角大、斷層多、礫石層發育。近年來，PDC和牙輪鉆頭復合鉆井見到了較好效果，但鉆頭和螺桿鉆具壽命制約鉆井速度進一步提高。渦輪鉆具具有壽命長，轉速高等特點，如果優選出合適的鉆頭，海拉爾地區是比較適合渦輪鉆井的。

2 相應試驗介紹

大慶鉆井一公司為了提高海拉爾地區鉆井效率，提出了YT-CT型渦輪動力鉆具配合高速PDC鉆頭復合鉆進技術的試驗，并取得的一定效果。

2.1 烏52井渦輪鉆具試驗情況。

烏52井是海拉爾盆地貝爾湖坳陷烏爾遜凹陷烏東斜坡構造帶的一口預探井，設計井深2565m。 2011年9月21日17:00下PFM635B PDC鉆頭鐘擺鉆具組合進行二開鉆進，鉆至井深387.39m，測斜3.5°，后下彎螺桿糾斜至2011年9月23日，井深790.13m處，井斜0.5°，地層為伊敏三二段紫紅、灰、深灰、灰黑色泥巖、粉砂質泥巖與灰色泥質粉砂巖。在下部地層實施渦輪動力鉆具+HKW4343 PDC鉆頭試驗。2011年9月23日21:00下渦輪鉆具至2011年9月26日23:00起出，共計3.08天，試驗井段790.13-1547.00m，進尺756.87m，純鉆進50h，平均機械鉆速15.14 m/h。鉆進參數：鉆壓≤10kN，排量34L/s，56r/s。

起鉆原因是鉆進至井深1547.00m時，巖性為深灰、灰黑色泥巖與灰色泥質粉砂巖、粉砂巖，巖性變硬，機械鉆速下降明顯，加壓渦輪制動，決定起鉆，測斜1547.00m/0.4°。

起出檢查渦輪軸向間隙4cm正常，判斷渦輪完好，起出鉆頭牙齒切削齒正常磨損Y0.5，沒有掉齒和曠動現象。

2.2 霍19井渦輪鉆具試驗情況。

霍19井是海拉爾盆地貝爾湖坳陷貝爾凹陷霍多莫爾構造帶霍南-巖5號構造上的一口預探井，設計井深2532米。2011年10月1日3:30下渦輪鉆具至2011年10月5日21:30起出，累計4.75天，鉆進井段300-1625m，進尺1325m。純鉆進51h，平均機械鉆速26.02m/h。鉆進參數：鉆壓≤10KN，排量 34L/s，56r/s。

渦輪純鉆進時間 50.92h，總進尺1325m，循環鉆井液7.58h，平均機械鉆速26.02m/h。井斜監測情況：300 米/0.9°，514.78m 浮測 0.8°，716.46m 浮測 1.0°（地層 傾 角 13.8°），937.38m 浮 測 0.7°，1568.74m 浮測0.5°。

3 試驗結果分析

3.1 鉆速分析

試驗后做了烏52井和霍19井與本區分地層平均機械鉆速對比分析，可以很明顯的看出渦輪試驗鉆進的每個地層與本區平均機械鉆速對比提高了3.78-16.25%。即上部地層青元崗、伊敏組機械鉆速都有較高的鉆速。

3.2 井斜分析

烏52井渦輪鉆進井段，井斜從0.5°/790.13m→0.4°/1547.00m，井斜在較小區間變化；霍19井渦輪鉆進井段，井斜從300米/0.9度 →514.78m 浮 測 0.8°→716.46m浮測1.0°（地層傾角13.8度）→937.38m 浮測 0.7°→1568.74m 浮測 0.5°，由兩口井的井斜變化情況可以看出，渦輪動力鉆具配合PDC鉆頭復合鉆井，能有效地控制井斜。

3.3 其他情況分析

渦輪鉆具配合PDC鉆頭復合鉆進時，轉盤轉速底，減少了套管、鉆桿和井下鉆具的磨損；渦輪工作性能穩定，渦輪鉆具的水平震動較低，減少了鉆頭和井下鉆具的損壞。

4 結論及展望

4.1 渦輪鉆具配合PDC鉆頭，取得了海拉爾盆地地層渦輪鉆井使用經驗。可以提高機械鉆速，減少起下鉆次數，大幅度縮短鉆井周期。

4.2 渦輪鉆進可有效控制井斜，保證井身質量。

4.3 使用過程中渦輪工作比較穩定，提高了鉆具穩定性能，保護鉆具及井下工具。

4.4 在鉆壓較大時，不存在憋泵情況，比較安全。

結語

本次試驗的YT-CT型渦輪鉆具是適用于定向井的渦輪鉆具，去掉彎接頭改為直井使用的通用型渦輪鉆具，存在不能加大鉆壓鉆進的問題，可以改選為渦輪節數多的高級別渦輪鉆具，克服加不上大鉆壓的問題。在地層硬度高和含礫石的地層可以選擇刀翼較多的孕鑲金剛石鉆頭配合多節數高級別的渦輪鉆具鉆進。

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