降低塔河工區(qū)超小井眼井底震動(dòng)等級

郭 偉

（中國石化中原石油工程有限公司市場管理委員會(huì)，河南濮陽 457001）

1 前言

新疆工區(qū)超小井眼施工技術(shù)基本已成熟，截至2018年，施工小井眼5井次，在施工過程中，小井眼井底震動(dòng)異常強(qiáng)烈，平均震動(dòng)等級1級，對MWD 隨鉆測斜儀的抗震要求很高。持續(xù)的一級震動(dòng)基本上儀器正常工作24h。震動(dòng)等級越高，探管壽命越短。三級震動(dòng)探管一般正常工作0.5h。損壞脈沖，震壞探管，還有可能造成井底MWD 儀器虛接。

超小井眼φ120mm 井眼在施工過程中，MWD 儀器在井底震動(dòng)過大的情況下，探管極易損壞。如順北1-2H 井一級震動(dòng)過大，slimpulse 探管損壞；TP191H 井一級震動(dòng)過多，探管需返廠維修；TH10267CH 井一級震動(dòng)過多，探管達(dá)到一定震動(dòng)級數(shù)，探管損壞；TH12564H 井震動(dòng)過多，APS 儀器探管震壞，兩趟無信號，slimpulse 探管地面讀取震動(dòng)的級數(shù)達(dá)到30萬G（一級震動(dòng)過多），井斜和方位已失真。如上所述，為了保證MWD 儀器在小井眼施工過程中正常工作，急需要探究出一套降低超小井眼井底震動(dòng)等級的方法。

2 影響小井眼MWD儀器震動(dòng)的主要因素

2.1 鉆頭選型

不同的鉆頭適應(yīng)不同的地層，切削地層的方式也不同。鉆頭選型不合適，鉆頭很難吃入地層，反復(fù)在井底研磨，井底產(chǎn)生的震動(dòng)也很大。鉆頭選型合適，則鉆時(shí)快，井底震動(dòng)小。因此鉆頭的選型對井底產(chǎn)生的震動(dòng)影響很大。

2.2 螺桿長度

在常規(guī)定向鉆具組合中，螺桿為MWD 儀器以下主要鉆具，Φ149.2mm 井眼一般使用Φ120mm 螺桿，長度在6.31m 左右，Φ120.65mm 井眼一般使用Φ95mm 螺桿，長度在4.02m 左右。在實(shí)鉆過程中，Φ149.2mm 井眼井底震動(dòng)比Φ120.65mm 井眼井底震動(dòng)小很多。因此在小井眼施工中，螺桿的長度對井底震動(dòng)影響很大。

2.3 扶正器尺寸

在TK233XCH 井施工過程中，在選擇無磁承壓鉆桿過程中，選擇內(nèi)徑Φ57mm，內(nèi)徑大，循環(huán)壓耗小，震動(dòng)小。但是在實(shí)鉆過程中，產(chǎn)生的震動(dòng)很大，最后分析是扶正器尺寸小。由于儀器的懸掛內(nèi)徑是Φ55mm，所以扶正器的尺寸在Φ54～Φ55mm，扶正器沒有完全起到扶正，減震的作用。在后期施工過程中，選擇用內(nèi)徑Φ55mm 的無磁承壓鉆桿。震動(dòng)相對較小。扶正器的尺寸和無磁的內(nèi)徑配合尤為重要。

2.4 地層因素

在實(shí)鉆過程中，一般鉆遇可鉆性強(qiáng)的地層，震動(dòng)很小。在順北1-2H、TK233CH 井，鉆遇硅質(zhì)團(tuán)塊地層，儀器檢測井底震動(dòng)特別大。地層引起的震動(dòng)只能通過活動(dòng)鉆具，調(diào)整鉆井參數(shù)等措施去減弱震動(dòng)。圖1是順北1-2CH 井鉆遇硅質(zhì)團(tuán)塊儀器檢測到的震動(dòng)，硅質(zhì)團(tuán)塊鉆穿以后，震動(dòng)消失。

圖1 順北1-2H井井底震動(dòng)情況

3 降低超小井眼MWD儀器震動(dòng)的技術(shù)措施

3.1 混合鉆頭選用

針對不同的地層選用不同的鉆頭類型。目前使用混合鉆頭（見圖2）比較合適，混合鉆頭兼有牙輪鉆頭和PDC 鉆頭的優(yōu)勢，既保證軌跡控制合適，井底震動(dòng)相對較小。

圖2 混合鉆頭

3.2 螺桿尺寸選用

針對螺桿長度，目前短半徑水平井Φ149.2mm 井眼一般使用Φ120mm 螺桿，長度為6.31m 左右，Φ120.65mm 井眼一般使用95mm 螺桿，長度4.02m。不同的廠家螺桿尺寸不一樣，盡量選用螺桿尺寸比較長的螺桿。從圖3和圖4可以看出來，Φ149.2mm 井眼井底震動(dòng)小。

圖3 Φ149.2mm井眼井底震動(dòng)情況

圖4 Φ120.65mm井眼井底震動(dòng)情況

在螺桿的改進(jìn)措施中，長度的變化對震動(dòng)影響很大，螺桿越長，震動(dòng)相對較小。

3.3 匹配無磁內(nèi)徑與扶正器大小

不同的無磁鉆鋌內(nèi)徑不一樣，扶正器尺寸大小有差異，目前滿眼扶正器尺寸82mm，Φ120mm 無磁內(nèi)徑68mm，Φ105mm無磁內(nèi)徑57mm，針對不同的無磁鉆鋌，選擇不同的扶正器尺寸，盡量滿眼扶正器內(nèi)徑。在實(shí)鉆過程中，滿眼扶正器震動(dòng)相對較小（見圖5和圖6）。

圖5 扶正器削割前后對比

圖6 扶正器滿眼無磁內(nèi)徑

3.4 通過鉆井參數(shù)減小震動(dòng)

儀器在井底側(cè)向震動(dòng)過大時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，降低10%的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速、降低10%的鉆壓。側(cè)向震動(dòng)未能降低時(shí)，將鉆具提離井底，讓鉆柱扭矩釋放，震動(dòng)清零，用較低轉(zhuǎn)速重新開始打鉆，加壓至目標(biāo)鉆壓，逐漸恢復(fù)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速至目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

鉆滑震動(dòng)過大時(shí)，增加轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速增加5%～10%或鉆壓減少1.5t。鉆滑震動(dòng)未能降低時(shí)，首先鉆具提離井底，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，上下活動(dòng)鉆具釋放鉆具扭矩；其次保持鉆具靜止30～50s；再次重新開始下放，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速提高10%，鉆壓增加2.5t。

4 結(jié)論

在超小井眼施工過程中，螺桿一般使用50h 左右，MWD儀器的正常工作尤為重要。大部分的儀器故障都來自于井底震動(dòng)，降低井底震動(dòng)是后期開發(fā)超小井眼井施工的重要保證，同時(shí)也能降低MWD 隨鉆測斜儀的維修成本。