防斜打直技術在哈山1井的應用探討

劉艷玲

摘要：哈山1井是一口了解哈山南緣區塊含油氣情況的預探井，鉆遇地層主要為中生界、上古生界，巖性致密，地層級值為6-10級，地層傾角為60°～70°，鉆進過程中井斜控制難度極大。該井施工過程中先后采用了鐘擺鉆具組合、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復合鉆進技術四種防斜打直技術，應用結果表明：鐘擺鉆具組合低壓吊打，可取得一定降斜效果，但鉆速過慢；采用垂直鉆井工具可在滿鉆壓鉆進的情況下有效降低井斜，但工具有效壽命較短；直螺桿鉆具組合無降斜效果；復合鉆進技術具有較好的降斜、穩斜效果，同時可保證較高的機械鉆速。

關鍵詞：哈山1井；防斜打直；鐘擺鉆具；螺桿鉆具；垂直鉆井工具；復合鉆進技術

1概述

石油鉆井中直井防斜一直是一個未能很好解決的技術難題，是制約鉆井作業提速增效的重要因素之一。哈山1井是勝利新疆勘探項目部在哈山南緣的一口重點探井，設計井深2550m，鉆遇地層為白堊系、侏羅系、石炭系、二疊系、石炭系，井身結構為Φ660.40mm×26.50m、Φ346.1mm×111.70m、Φ215.9mm×2554m。通過調研相鄰哈淺區塊的施工情況，該區塊石炭系、二疊系處在高陡構造帶，巖性致密，可鉆性差。由所取巖芯判斷，地層傾角地層為60°-70°，鉆井過程中井斜控制難度極大。為有效控制井斜，哈山1井在鉆進過程中先后采用鐘擺鉆具、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復合鉆進技術等防斜打直措施，使后期井斜得到有效控制，滿足了鉆井設計要求。

2哈山1井防斜打直技術

2.1鐘擺鉆具的使用

鐘擺鉆具組合其降斜原理是利用傾斜井眼中鉆頭與穩定器或切點之間的鉆鋌重力之橫向分力，迫使鉆頭趨向井眼低邊降斜鉆進，以達到糾斜和防斜的效果。因此，鐘擺鉆具的鐘擺長度、鉆鋌的抗彎剛度以及所鉆地層、所用鉆頭及施加鉆壓等是影響井斜控制的重要因素。哈山1井先后應用兩套鐘擺鉆具組合：

第一套鐘擺鉆具組合：Φ215.9mm*3A+Φ177.8mm鉆鋌*2根+Φ214mm螺旋穩定器*+Φ177.8mm鉆鋌*8根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

①鉆進參數為：鉆壓100～120KN，泵壓12MPa，排量34 L/S，轉速80r/min；鉆進段為800～855m；使用效果：井斜由3.3°增至5°，增斜率為3.09。/100m，機械鉆速為2.76m/h。

②鉆進參數為：鉆壓20～40KN，泵壓12MPa，排量34 L/S，轉速80r/min鉆進段為855 990m；使用效果：井斜由5°降至4.7°，降斜率為0.22°/100m，機械鉆速為0.59m/h。

第二套鐘擺鉆具組合：Φ215.9mm*3A+Φ127mm加重鉆桿*1根+Φ214mm螺旋穩定器+Φ177.8mm鉆鋌*10根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數為：鉆壓110～120KN，泵壓12MPa，排量34L/S，轉速75r/min鉆進段為1137～1149m；使用效果：井斜由5.8°增至6.2°，增斜率為3.33°/100m，平均機械鉆速為1.71m/h。

可以看出，在較高鉆壓下采用鐘擺鉆具組合，增斜快，與普通鉆具組合增斜率基本一致。低壓吊打時，降斜率為0.22°/100m，但機械鉆速降至0.59m/h。

2.2垂直鉆井工具的使用

機械式自動垂直鉆井工具（SVD）由中國石油大學（華東）與中石化勝利油田鉆井工藝研究院合作研制。

鉆具組合：Φ215.9mm*3A+垂直鉆井工具+Φ177.8mm鉆鋌*1根+Φ214mm螺旋穩定器*1根+Φ177.8mm鉆鋌*9根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數：鉆壓120～140KN，泵壓15MPa，排量34L/S，轉速60～80r/min；鉆進段990～1060m；使用效果：井斜由4.75°降至3.13°，降斜率為2.3°/100m，機械鉆速為4.09m/h。

該工具機械鉆速為吊打鐘擺鉆具機械鉆速的6.93倍，為直螺桿鉆具組合機械鉆速的2.22倍，為復合鉆進技術機械鉆速的1.64倍。但機械式垂直鉆井工具在應用中存在有效壽命較短的問題，制約了其進一步的應用。

3.3直螺桿鉆具的使用

直螺桿鉆具組合防斜的實質仍然是鐘擺鉆具防斜，因此應設計成鐘擺鉆具組合。

鉆具結構：Φ215.9mm*3A+Φ172mm直螺桿+Φ177.8mm鉆鋌*1根+Φ214mm螺旋穩定器*1根+Φ177.8mm鉆鋌*9根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系，鉆進段為1304～1377m。

①鉆進參數為：鉆壓100～130KN，泵壓12MPa，排量30L/S，轉速60～80r/min；鉆進段為1304～1369m；使用效果：井斜由8.1°增至9.1°，增斜率為1.54°/100m，機械鉆速為1.94m/h。

②鉆進參數為：鉆壓40KN，泵壓12MPa，排量30L/S，轉速60～80r/min；鉆進段為1369～1377m；使用效果：穩斜9.1du3，機械鉆速為1.14m/h。

通過上述內容可以看出，采用直螺桿鉆具組合加壓鉆進時，機械鉆速較高，但增斜較快，吊打鉆進穩斜，直螺桿鉆具組合在該井無降斜效果。分析認為這與該區塊地層硬度高、地層傾角過大有關。

3.4復合鉆進技術的使用

復合鉆進防斜技術是指采用螺桿鉆具配合高效鉆頭的鉆具組合進行復合鉆進，以此實現防斜和提高機械鉆速的目的。

鉆具結構為：Φ215.9mm*3A+Φ172mm動力鉆具*0.75du3+定向接頭+Φ177.8mm無磁鉆鋌+MWD無線隨鉆+Φ177.8mm鉆鋌*6根+Φ127mm加重鉆桿*12根+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系、二疊系。

鉆進參數為：鉆壓80-120KN，泵壓10～13MPa、排量32～34 L/S，轉速60-70r/min；使用效果：1392～1525m段，石炭系，井斜由9.2°降至2.0°，機械鉆速為3.35m/h。1532～2550m，井斜控制在2.0°以內，平均機械鉆速為2.49m/h。

通過上述內容可以看出，采用復合鉆進技術，在1392～1525m段降斜效果明顯，在1532～2550m段，穩斜效果明顯，同時采用該技術有效釋放了鉆壓，提高了機械鉆速。該技術在哈山1井中的應用取得良好效果。

3結論與建議

通過哈山1井應用不同類型防斜技術的效果可以獲得以下結論：

（1）在哈山區塊采用傳統鐘擺鉆具組合輕壓吊打，具有一定的降斜效果，但極大的犧牲了鉆速，因而傳統鐘擺鉆具組合不適用于哈山區塊這類地層傾角過大地層的防斜鉆進。

（2）采用垂直鉆井工具，有效降低了井斜，同時可實現滿鉆壓的鉆進，提高了機械鉆速。但該工具的有效壽命較短，仍需進一步改進。

（3）直螺桿鉆具組合不適應巖性致密、地層傾角60～700的上古生界地層。

（4）復合鉆進防斜技術較好的解決了哈山1井井斜難控制問題，其降斜、穩斜效果明顯，能夠保證較高的機械鉆速，并且現有工具配套成熟，技術較為完善，是一種較好的在大傾角地層防斜打直的技術手段。

（5）對于哈山地區大傾角地層鉆進過程的防斜打直問題，應立足現有技術，在總結地層造斜規律的基礎之上，對復合鉆進技術進行進一步優化設計；同時應盡快發展專用防斜打直工具，提高鉆井效率。