新型配切削齒扶正器在渤海油田的應用

張鑫等

摘 要：通過對倒劃眼扶正器外部結構以及工作原理的簡要說明。通過倒劃眼扶正器在渤海某油田的應用，進行了其與不安裝倒劃眼扶正器的旋轉導向鉆具在軌跡控制、倒劃眼起鉆速度的對比分析，給出了倒劃眼扶正器的使用模式，為其他地區使用該工具提供了參考經驗。

關鍵詞：新型配切削齒扶正器；渤海油田；應用

1 技術背景

海上鉆井作業成本較高，以“優快鉆井技術”為代表的渤海石油鉆井作業是降本增效的基礎。為實現高效、快速鉆進，旋轉導向工具尤其是斯倫貝謝Xceed系列工具在渤海油田使用極為廣泛，但是限于旋轉導向工具特性，井眼形狀規則[1-3]，經常出現完鉆后或者中途短起鉆時無法直接起出需要倒劃眼，而倒劃眼過程中頻繁蹩扭矩、憋泵壓的問題[4]，嚴重影響作業時效。為解決此類問題，倒劃眼扶正器應運而生。

2 倒劃眼扶正器的結構組成

倒劃眼扶正器的基礎結構設計是建立在普通扶正器和現有倒劃眼扶正器的設計基礎上的，對扶正翼和螺旋角度重新設計，并在扶正翼上精確布置倒劃眼齒。新型倒劃眼扶正器雙向均具備切削齒，主體采用三流道設計。該工具在國外已有成熟工具。國外生產的下部帶有切削齒的扶正器，結構設計為多流道設計，流道狹小，在現場使用過程中出現了影響返屑的效果。

依托當前理論基礎，重新設計工具結構，提高切削齒的布齒科學性和嚴謹性，確保工具的實用性，突出切削功能。扶正器倒劃眼PDC復合片冷卻和鉆井排量和鉆具轉速的關系：提高倒劃眼齒的使用壽命，減少崩齒，掉齒等不良現象，增加切削時的穩定性。

3 工作原理

倒劃眼扶正器通常配合旋轉導向鉆具使用，在使用的過程中，渤海常用的旋轉導向鉆具組合為（以311.2mm井眼為例）：？覬311.2mm鉆頭+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm無磁鉆鋌+ +？覬203.2mm隨鉆震擊器+X/O+？覬127mm加重鉆桿×14。使用倒劃眼扶正器的加放位置在震擊器與非磁鉆鋌中間，加放后鉆具組合為（以311.2mm井眼為例）：？覬311.2mm 鉆頭+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm無磁鉆鋌+？覬304.8mm倒劃眼扶正器+？覬203.2mm隨鉆震擊器+X/O+？覬127mm加重鉆桿×14。如此加放位置在使用過程中完全的避免了對MWD測斜的磁干擾。在鉆進以及倒劃眼的過程中利用鉆柱的旋轉，再加上雙向切屑齒對井壁堆積的巖屑持續切屑作用，提高了返砂的效率，解決了倒劃眼困難，磨損鉆具的難題。

4 在渤海某油田的應用

4.1 地層情況與作業難點

渤海某油田主要含油目的層是明下段，巖性特征為一套泥巖與粉砂巖、砂巖的不等厚互層，砂巖單層厚度2～20m不等，開發井型以水平井為主。明化鎮組和平原組成巖性差，泥巖中粘土含量較高，水敏性較強易水化膨脹，砂巖滲透性強表面容易形成虛泥餅，在旋轉導向鉆具形成的規則井眼中，泥巖的水化膨脹和砂巖的虛泥餅均導致有效井眼尺寸縮小，這是倒劃眼困難的主要原因。

4.2 軌跡設計與控制

4.2.1 井眼軌跡設計。兩口井軌跡設計均為水平井，采用兩段式造斜，F7H井最大井斜角52.13°，完鉆井深2370m，F17H井最大井斜角52.51°，完鉆井深2505m。

4.2.2 軌跡控制。上部井段地層較下部更松軟，鑒于造斜率要求，考慮綜合鉆井成本，在上部井眼使用馬達鉆具。以F7H井為例，馬達鉆具組合：？覬311.2mm 鉆頭+？覬244.5mm馬達（1.15°，？覬308mm直翼扶正套子）+？覬203.2mm 浮閥接頭+？覬269.9mm扶正器+？覬203.2mm無磁鉆鋌+？覬203.2mmMWD+？覬203.2mm無磁鉆鋌+？覬203.2mm隨鉆震擊器+X/O+？覬127mm加重鉆桿×14。在二次造斜開始后，依據實際滑動情況，決定更換為旋轉導向鉆具組合：？覬311.2mm鉆頭+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm無磁鉆鋌+？覬304.8mm倒劃眼扶正器（F7H井使用）+？覬203.2mm隨鉆震擊器+X/O+？覬127mm加重鉆桿×14。

4.3 倒劃眼時效分析

兩口井完鉆后倒劃眼短起過程中的倒劃眼扭矩、速度對比可以看出，普通旋轉導向鉆具在倒劃眼過程中扭矩較大，F7H井倒劃眼平均扭矩15.91Kn.m，F17H井16.85Kn.m，降低了5.6%，且平穩。在倒劃眼速度方面，可以很明顯看出使用倒劃眼扶正器的旋轉導向鉆具在倒劃眼過程中明顯快于普通旋轉導向鉆具，平均倒劃眼速度：F7H井84.17m/h，F17H井48.41m/h，提高了73.86%。

F17H井在倒劃眼短起過程中處理復雜情況共用4.25h，F7H井使用倒劃眼扶正器全程無復雜情況，相比之下使用倒劃眼扶正器的F7H井在時效方面快于未使用倒劃眼扶正器的F17H井。

5 結束語

（1）現場應用過程中可根據實際地層情況，適當的通過增加輔助切屑齒、改變主切屑齒的尺寸及傾角等措施來增加倒劃眼扶正器的使用壽命和提高鉆井效率。（2）使用倒劃眼扶正器后，倒劃眼起鉆過程中扭矩波動較平穩，出現復雜情況次數大幅度減少，倒劃眼起鉆效率有了較大提高，處理復雜情況所用時間減少，鉆井成本也隨之降低。

參考文獻

[1]和鵬飛，孔志剛.Power Drive Xceed指向式旋轉導向系統在渤海某油田的應用[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2013：45-48.

[2]劉鵬飛，和鵬飛，李凡，等.Power Drive VorteX鉆具系統配套PDC鉆頭優化設計[J].長江大學學報（自然版），2014：41-42.

[3]劉鵬飛，和鵬飛，李凡，等.Power Drive Archer型旋轉導向系統在綏中油田應用[J].石油礦場機械，2014，43：65-68.

[4]和鵬飛.遼東灣某油田大斜度井清除巖屑床技術的探討[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2014.

作者簡介：張鑫，黑龍江省興隆林業局人，男，工程師，畢業于東北石油大學石油工程專業，主要從事海洋石油鉆井技術監督工作。