AutoTrack旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

徐天文，楊　峰，趙建國(guó)

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽(yáng)618000）

AutoTrack旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用分析

徐天文*，楊峰，趙建國(guó)

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院，四川德陽(yáng)618000）

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用，為了適應(yīng)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的需要，在簡(jiǎn)要介紹了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的分類(lèi)及特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了貝克休斯AutoTrack系列旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在威頁(yè)1HF井和永頁(yè)1HF井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，并總結(jié)出了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)，最后提出了旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的一些建議。

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向；AutoTrack；威頁(yè)1HF井；永頁(yè)1HF井

1　概述

旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是井下導(dǎo)向工具根據(jù)地面指令在鉆柱旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)向的一項(xiàng)鉆井技術(shù)［2］，其結(jié)構(gòu)主要包括導(dǎo)向裝置、隨鉆測(cè)量裝置、雙向通訊及動(dòng)力模塊、地面監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［3］。目前旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)因其施工井眼軌跡規(guī)則平滑、水平段延伸能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)［4］，在國(guó)內(nèi)外水平井、大位移井、叢式井油氣開(kāi)發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用［1］。

2　AutoTrack旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具簡(jiǎn)介

AutoTrack是貝克休斯在垂直鉆井系統(tǒng)ATKV的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研發(fā)出來(lái)的一種推靠式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，該系列工具共分為3種：eXpress、Curve和G3。

2.1AutoTrack eXpress工具

AutoTrack eXpress是貝克休斯應(yīng)用最成熟旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，理論造斜率24°/100m，近鉆頭井斜零長(zhǎng)1.2m，伽馬零長(zhǎng)9.6m，井斜與方位零長(zhǎng)10.8m。

2.2AutoTrack Curve工具

AutoTrack Curve是貝克休斯專(zhuān)為陸地設(shè)計(jì)的高造斜率旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具，理論造斜率45°/100m，近鉆頭井斜零長(zhǎng)2m，伽馬零長(zhǎng)3.74m，井斜與方位零長(zhǎng)6.81m。

2.3AutoTrack G3工具

AutoTrackG3是第三代旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，可提供多相位電阻率、環(huán)空壓力等測(cè)量服務(wù)，理論造斜率20°/100m，近鉆頭井斜零長(zhǎng)1.2m，伽馬零長(zhǎng)5.54m，井斜與方位零長(zhǎng)8.54m。

3　AutoTrack旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

目前四川威遠(yuǎn)區(qū)塊、重慶永川區(qū)塊正大力開(kāi)發(fā)頁(yè)巖氣，已完鉆的威頁(yè)1HF和永頁(yè)1HF兩口井均在造斜段、水平段使用了貝克休斯的AutoTrack系列旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具。

3.1威頁(yè)1HF井應(yīng)用情況

威頁(yè)1HF井從造斜段3610m（井斜60°）開(kāi)始使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具直至水平段完鉆（井深4788m，井斜89.63°），進(jìn)尺1178m，平均機(jī)械鉆速3.83m/h（具體時(shí)效數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）。威頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具入井5趟次，各趟次施工情況見(jiàn)表2。

表1　威頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工時(shí)效數(shù)據(jù)

（1）從威頁(yè)1HF井AutoTrack Curve和eXpress2種工具的單趟鉆進(jìn)尺來(lái)看，Curve工具穩(wěn)定性強(qiáng)于eX-press工具。

（2）從2種型號(hào)鉆頭的平均機(jī)械鉆速來(lái)看，DPD505S型號(hào)鉆頭在龍馬溪組鉆進(jìn)的表現(xiàn)較好。

3.2永頁(yè)1HF井應(yīng)用情況

永頁(yè)1HF井從造斜段3782.3m（井斜36°）開(kāi)始使用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工，使用的是貝克休斯AutoTrack Curve、eXpress和G3工具，進(jìn)尺1644.49m，平均機(jī)械鉆速3.11m（具體時(shí)效數(shù)據(jù)見(jiàn)表3）。

表2　威頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向各趟次施工情況

表3　永頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工時(shí)效數(shù)據(jù)

永頁(yè)1HF井水平段使用了LWD+螺桿、Auto-Track旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向2種工具施工，具體施工情況見(jiàn)表4。

表4　永頁(yè)1HF井各趟次施工情況

（1）施工井段4953～4996.4m全在五峰組里穿行，巖性為灰黑色灰質(zhì)頁(yè)巖，伽馬值范圍110～140API，井底憋跳、震動(dòng)比其他所有趟次劇烈（超過(guò)50%的時(shí)間達(dá)6級(jí)以上震動(dòng)），工具純鉆23h后失效。

（2）對(duì)比LWD+螺桿和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向2種工具施工的平均機(jī)械鉆速可以看出，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的平均機(jī)械鉆速較低。

（3）對(duì)比LWD+螺桿和旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向2種工具施工的起鉆原因可以看出旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在水平段1100m后軌跡控制上的優(yōu)勢(shì)比較突出。

4　應(yīng)用效果分析

分析旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在威頁(yè)1HF和永頁(yè)1HF井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，對(duì)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工優(yōu)缺點(diǎn)有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

4.1施工井眼平滑

永頁(yè)1HF井12次軌跡調(diào)整中井斜變化幅度較大，井斜-水平位移圖上出現(xiàn)5個(gè)明顯拐點(diǎn)（見(jiàn)圖1）。威頁(yè)1HF井軌跡也累計(jì)調(diào)整了8次。

從永頁(yè)1HF井、威頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向施工井段起下鉆摩阻（上提摩阻100～140kN，下放120～180kN）、鉆進(jìn)時(shí)扭矩（8～15kN·m）和下套管摩阻（最大摩阻220～300kN）都處于正常范圍來(lái)看，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具施工的井眼軌跡較平滑。

4.2隨鉆伽馬作用明顯

圖1　永頁(yè)1HF井井斜-水平位移圖

永頁(yè)1HF井無(wú)三維地震資料，且二維地震構(gòu)造解釋精度低，施工過(guò)程中地質(zhì)導(dǎo)向工程師通過(guò)元素錄井與旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向隨鉆伽瑪數(shù)據(jù)的對(duì)比分析，實(shí)時(shí)判斷出地層及鉆頭縱向上與地層的相對(duì)位置，準(zhǔn)確做出了12次軌跡調(diào)整，確保優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖鉆遇率達(dá)到100%（如不進(jìn)行調(diào)整，優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖鉆遇率可能僅有20%）。

4.3旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具穩(wěn)定性差

威頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具入井5趟次，其中4趟是工具失效導(dǎo)致起鉆。永頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具入井11趟次，其中7趟是工具失效導(dǎo)致起鉆。

從威頁(yè)1HF井、永頁(yè)1HF井旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具各趟次起鉆原因統(tǒng)計(jì)可以看出引起工具失效的主要原因是井底震動(dòng)過(guò)大和工具自身適應(yīng)性原因。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具的穩(wěn)定性差是影響鉆井周期的一個(gè)關(guān)鍵因素。

4.4相對(duì)常規(guī)動(dòng)力鉆具水平段機(jī)械鉆速較低

威頁(yè)1HF井、永頁(yè)1HF井造斜段和水平段旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向和常規(guī)動(dòng)力鉆具的機(jī)械鉆速見(jiàn)表5。

表5　旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向與常規(guī)動(dòng)力鉆具機(jī)械鉆速對(duì)比

從表5可以看出，在造斜段鉆進(jìn)，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向相比常規(guī)動(dòng)力鉆具平均機(jī)械鉆速優(yōu)勢(shì)明顯，分析原因是常規(guī)動(dòng)力鉆具滑動(dòng)導(dǎo)向時(shí)鉆具無(wú)法旋轉(zhuǎn)，摩阻較大，機(jī)械鉆速低。在水平段鉆進(jìn)，由于常規(guī)動(dòng)力鉆具復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)轉(zhuǎn)速（螺桿+轉(zhuǎn)盤(pán)）比旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆進(jìn)時(shí)高，平均機(jī)械鉆速較高。

5　結(jié)論與建議

（1）旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具施工關(guān)鍵在于解決好旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具穩(wěn)定性差和水平段平均機(jī)械鉆速低這2個(gè)問(wèn)題，建議：

①旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具配備馬達(dá)，提高轉(zhuǎn)速。

②旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具配備聚能減震器，降低井底震動(dòng)對(duì)工具的傷害。

③縮短旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具內(nèi)部元件的維修保養(yǎng)周期，提高工具穩(wěn)定性。

④地質(zhì)導(dǎo)向工程師合理調(diào)整軌跡，避免在震動(dòng)劇烈的層位穿行。

（2）只分析了貝克休斯AutoTrack系列旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在威頁(yè)1HF和永頁(yè)1HF井的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，并沒(méi)有對(duì)比分析其他公司的工具在同一區(qū)塊或不同區(qū)塊的應(yīng)用，建議廣泛對(duì)比其他公司旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具（比如斯倫貝謝的指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具）的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，以完善不同旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具在油氣開(kāi)發(fā)中的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

［1］肖仕紅，梁政.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及展望［J］.石油機(jī)械，2014，34（4）：66-69.

［2］李增科，趙哲.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)的應(yīng)用與探討［J］.江漢石油職工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，28（2）：26-27.

［3］雷靜，楊甘生，梁濤.國(guó)內(nèi)外旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)導(dǎo)向原理［J］.探礦工程，2012，39（9）：53-58.

［4］李才良.旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)及鉆井工具應(yīng)用研究［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2014，43（9）：69-73.

Analysis on the FieldApplication of AutoTrack Rotary Steering Tool

XU Tian-wen，YANG Feng，ZHAO Jian-guo
（Drilling Engineering Research Institute of Southwest Petroleum EngineeringCo.LtdofSINOPEC，DeyangSichuan618000，China）

Rotary steering drilling technology has been widely used at home and abroad.In order to adapt to the needs of the field application of rotary steering drilling technology，on the basis of the brief introduces of classification and characteristics of rotary steering system，explained the field application of AutoTrack series rotary steering tool of BakerHughes in well Weye1HF and well Yongye1HFand summarizes the advantages and disadvantages of the rotary steering tool application.Finally some suggestions on the field application of rotary steering tool are put forward.

rotary steering；Auto Track；Weye1HF Well；Yongye1 HF Well

TE242

A

1004-5716（2016）06-0011-03

2016-02-18

2016-03-11

徐天文（1986-），男（漢族），四川遂寧人，助理工程師，現(xiàn)從事鉆井工程相關(guān)工作。