玉北9井優快鉆井技術初探

吳昱

摘 要：本文重點介紹了該井二、三開井段PDC鉆頭優選和鉆井新工藝扭力沖擊器的使用以及取得的成果。

關鍵詞：風險探井；PDC鉆頭；優快鉆井；新工藝；扭力沖擊器

中圖分類號：TE24 文獻標識碼：A

1概述

玉北9井位于新疆維吾爾自治區和田地區墨玉縣境內，構造位置處于塔里木盆地麥蓋提1區塊南斜坡，是西北油田分公司在玉北區塊部署的一口外圍重點風險探井。該井（如圖1所示）于2011年7月23日23：00開鉆，2012年3月22日06：00完鉆，設計完鉆井深7084m，實際完鉆井深7091m。是玉北區塊埋藏最深的一口井。

2工程技術提速方案優選及取得的效果

2.1 PDC鉆頭的優選

2.1.1 玉北9井二開井段PDC鉆頭優選

該井二開井段古近系以上井段較長，以砂泥巖互層為主，壓實強度低，可鉆性好，是二開提速的重點部分，提速方法都是采用“PDC鉆頭+螺桿”技術，因此，選用一款高效、優越性強的PDC鉆頭顯得尤為突出。該井在二開選用了DBS 121/4″FS2563BG型PDC鉆頭配合螺桿鉆井技術。

玉北9井于2011年7月31日二開開鉆，9月11日二開完鉆，完鉆井深4478m。二開鉆井周期43.2天，較設計的60天，提前了16.8天。

本井使用的DBS產121/4″FS2563BG型PDC鉆頭配合螺桿，不僅單只PDC總進尺最高（3034.15m），而且無論單只鉆頭機械鉆速，還是使用PDC的井段的平均機械鉆速，均高于本區塊同類型PDC鉆頭，其中使用PDC的井段的平均機械鉆速高出鄰井21%-113%，提速效果明顯。

2.1.2 玉北9井三開井段PDC鉆頭優選

三開地層巖石強度分析

該井三開井段石炭系段長，巖石強度大大高于沙井子組，地層中砂巖研磨性強，可鉆性差，機械鉆速偏低。該井段也是玉北地區鉆井進一步提速的關鍵，為了更好的克服了二疊系下部、石炭系泥巖塑性高、灰巖致密的技術難點，選用了DBS生產的FX55型5刀翼16mm切削齒PDC鉆頭。

該鉆頭金剛石復合片切削齒分布合理，易于吃入塑性泥巖；胎體鉆頭鉆壓可加至10T，能有效的破壞灰巖的致密結構；同時胎體鉆頭耐磨性高，又很好的克服了砂巖夾層耐磨的技術難點。機械鉆速有了大幅度提高，提速效果非常明顯。

2.2鉆井新工藝技術的運用

2.2.1 TorkBuster扭力沖擊發生器工作原理和技術特點

TorkBuster扭力沖擊發生器配合PDC鉆頭一起使用，其破巖機理是以沖擊破碎為主，并加以旋轉剪切巖層，主要作用是在保證井身質量的同時提高機械鉆速。TorkBuster消除了井下鉆頭運動時可能出現的一種或多種無序振動（橫向、縱向和扭向）的現象，巧妙地將鉆井液的流體能量轉換成扭向的、高頻的（每分鐘750-1500次）、均勻穩定的機械沖擊能量并直接傳遞給PDC鉆頭，使鉆頭不需要等待扭力積蓄足夠的能量就可以連續地、高頻率切削地層，而整個鉆柱的扭矩保持穩定和平衡，鉆桿傳達的扭矩可以完全用于切削地層而不會浪費。

技術特點：

A TorkBuster扭力沖擊發生器內部機械機構合理，連接牢固可靠，無任何橡膠件、電子件，即便工具失效，也只相當于一個接頭隨鉆頭旋轉，機械鉆速會降低，但降低了井下風險。

B提速打快的同時能起到防斜的作用，保證井身質量。

C排量和流速越大，扭力沖擊器產生的沖擊能量也越大，對鉆頭產生的機械鉆速以及沖擊的頻率也越高。

D由于扭力沖擊器是從扭向上產生穩定均勻的高頻沖擊，所以只適用于金剛石鉆頭。

E配合PDC鉆頭使用時，產生的振動或沖擊，可以大大消除鉆頭依靠扭力積蓄吃入地層時產生的粘滑現象，從而延長PDC鉆頭和鉆具的壽命。

F使PDC鉆頭更有效地剪切破碎地層，大大增加機械鉆速和鉆井導向性。

2.3 TorkBuster扭力沖擊發生器使用基本情況

玉北9井三開使用常規PDC鉆頭鉆進至4520m，下入阿特拉公司的TorkBuster扭力沖擊器配合81/2″MT1657GSU型PDC鉆頭鉆進。鉆具組合為：

215.9mmMT1657GSU型PDC Bit + 165mmTorkBuster扭力沖擊器 + 165mmDC * 2 + 214mm扶正器 + 165mmDC * 15 + 127mmHWDP * 6 +127mmDP

2.4 使用效果及分析

2.4.1 開始鉆時較高，前20小時進尺7m。正常情況下工具在開始階段需要一定的磨合期，但這次時間較長，可能與鉆頭水眼部分堵塞導致工具不能正常工作有關；

2.4.2 鉆進20小時之后，機械鉆速加快，平均7-8m/h；

2.4.3 整體鉆時比較快且比較均勻；

2.4.4 鉆進后期鉆時升高，判斷工具已到后期，起鉆。

3結論

3.1 該區塊二開井段長，鉆速快，優選PDC鉆頭+螺桿雙驅鉆井技術能大大縮短鉆井周期，提高鉆井效率。

3.2 FX55鉆頭在卡拉沙依組、巴楚組的高效運用，為玉北區塊三開提速提供了很大的借鑒。

3.3 阿特拉扭力沖擊器+PDC鉆頭在沙井子組的成功試驗，為玉北區塊的提速提效指明了方向，目前玉北區塊，沙井子組均采用扭力沖擊器進行提速，三開鉆井周期大幅度縮短。

3.4 玉北地區目前由于施工井數較少，鉆頭優選和新工藝應用的力度有限，在日后的施工中仍需進行新工藝的試驗，針對地層特性進行鉆頭個性化設計，提高鉆頭的攻擊性。

參考文獻

[1]楊志彬.川東北地區河壩構造工程地質特征及鉆井對策研究[D].成都理工大學.2011.endprint