哈山區塊防斜打直技術研究

肖永軍

【摘要】新疆克拉瑪依市烏爾禾區西北部哈山區塊石炭系蘊含豐富的石油資源，勝利新疆勘探項目部2012年在該區塊布井16口，設計井深在2000米左右，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°，由于地層傾角過大，鉆進過程中井斜控制難度極大。針對這一技術難點，通過塔式鐘擺鉆具組合、直螺桿鉆具組合、垂直鉆井工具、復合鉆進等技術的研究應用，探索得出復合鉆進技術在哈山區域具有較好的降斜、穩斜效果，同時可保證較高的機械鉆速。

【關鍵詞】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塔式鐘擺鉆具組合的使用

塔式鐘擺鉆具組合是基于靜力學的防斜打直技術，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2井使用一套塔式鐘擺鉆具組合：

鉆具結構：Φ311.2mm*3A+Φ203.2mm鉆鋌*18.15m+Φ311mm螺旋扶正器*+Φ9203.2mm鉆鋌*27.41m+Φ9177.8mm鉆鋌*73.74m+Φ127mm加重鉆桿*91.23m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數為：鉆壓60—100KN，泵壓12MPa，排量60L/s，轉速80r/min；鉆進井段為152m—314m；使用效果：井斜由0.76°增至1.39°，增斜率為0.39°/100m，機械鉆速為2.79m/h。

可以看出，采用塔式鐘擺鉆具組合，增斜不是很明顯，但機械鉆速為2.79m/h。由此可以說明，在地層傾角較大、易斜井段較長時，單純地使用塔式鐘擺鉆具組合可以在一定程度上控制井斜，但是會極大的犧牲鉆井速度和鉆井效益。

2直螺桿+塔式鐘擺鉆具結構的使用

直螺桿鉆具組合防斜的實質仍然是鐘擺鉆具防斜，不同之處在于利用螺桿的高轉速提高鉆具的糾斜能力。螺桿防斜主要是靠鉆鋌的橫向力來糾斜，因此應設計成鐘擺鉆具組合。在鉆具組合上接一個穩定器，即組成鐘擺+螺桿的組合，還可在穩定器的下方接一根鉆鋌，組成鐘擺柔性螺桿組合。哈山2井采用一次直螺桿鉆進，鉆進井段為314m—1451.2m。

鉆具結構：Φ311.2mm*3A+Φ244mm直螺桿+Φ203.2mm鉆鋌*9.14m+Φ311mm螺旋扶正器*1.9m+Φ203.2mm鉆鋌*36.42m+Φ177.8mm鉆鋌*73.74m+Φ127mm加重鉆桿*165.1m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

①鉆進參數為：鉆壓100—130KN，泵壓12MPa，排量60L/S，轉速60—80r/min；鉆進井段為314—1052m；使用效果：井斜由1.39°增至3.26°，增斜率為0.27°/100m，機械鉆速為5.27m/h。

②鉆進參數為：鉆壓40KN，泵壓12MPa，排量60L/s，轉速60—80r/min；鉆進段為1052—1451.2m；使用效果：穩斜3.2°，機械鉆速為1.61m/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，有微弱增斜效果；吊打鉆進有微弱降斜效果，穩斜效果明顯，說明直螺桿鉆具組合在該地層增斜微弱，吊打有微弱降斜效果，穩斜效果明顯，但機械鉆速較低，分析認為這與該區塊地層硬度高、地層傾角過大有關。由此說明，直螺桿鉆具組合不適合在哈山區塊地層中應用。

3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。該技術是定向鉆井技術在直井中的應用與發展，特點是滑動鉆進與旋轉鉆進相結合，可實現不需起鉆而采用定向糾斜技術進行滑動鉆進。該技術可有效減少起下鉆次數，在有效防止井斜的同時提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

鉆具結構為：Φ215.9mm*3A+Φ172mm動力鉆具*1°+定向接頭+Φb177.8mm無磁鉆鋌+MWD無線隨鉆+Φ177.8mm鉆鋌*46.23m+Φ127mm加重鉆桿165.1m+Φ127mm鉆桿，鉆進地層為石炭系。

鉆進參數為：鉆壓80—120KN，泵壓10—13MPa、排量32—34L/S，轉速60—70r/min；使用效果：2475—2575m段，井斜由3.21°降至1.24°，機械鉆速為3.35m/h。2575—2800m段，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2475—2575m段降斜效果明顯，在2575—2800m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2井中的應用取得良好效果。

4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。該工具能夠在鉆柱旋轉鉆進時自動感應井斜并進行主動糾斜。

鉆具組合：Φ215.9mm*3A+垂直鉆井工具+Φ177.8mm無磁鉆鋌*9.17m+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2390—2475m；使用效果：井斜由5.69°降至3.21°，降斜率為2.92°/100m，機械鉆速為4.09m/h。

通過應用SVD垂直鉆井工具，在一定程度上解決了哈山區塊高陡構造、大傾角地層等易斜地層的防斜問題，并實現了主動防斜，提高了鉆井速度。該工具機械鉆速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。

5結論與建議

（1）在哈山區塊采用傳統塔式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，因而傳統塔式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°—70°的上古生界地層。

（4）復合鉆進防斜技術較好的解決了哈山2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。