螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具在大港油區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐

劉恩山

摘要：近年復(fù)合鉆井在大港油區(qū)已被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是利用井底馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)鉆頭，動(dòng)力損耗很小，改善了鉆具在井下的工況，從而提高了鉆井的安全性。本文結(jié)合鉆井實(shí)踐，就螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具在大港油區(qū)淺井、中深井、深井的應(yīng)用進(jìn)行歸納總結(jié)

關(guān)鍵詞：螺桿加PDC鉆頭;復(fù)合鉆具;大港油田;鉆井應(yīng)用

1螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具鉆井的優(yōu)勢(shì)

和常規(guī)鉆井相比，復(fù)合鉆具鉆井其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在：一是鉆桿與井壁之間的無摩擦性，這樣可以使動(dòng)力消耗減少，增加鉆桿的壽命，其用途可以用來鉆斜井、定向井和叢式井;二是鉆機(jī)的速度能大幅度的提高，鉆具的平穩(wěn)性大大的改善了鉆井設(shè)備工作的條件，是設(shè)備的使用周期得到大幅度的提高。由于PDC鉆頭是一種切削式鉆頭，具有耐磨性，將它與井下動(dòng)力鉆具配合，適合于高轉(zhuǎn)速、低鉆壓下工作。

2螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具在大港油區(qū)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1復(fù)合鉆具在淺井的應(yīng)用

大港油區(qū)完井井深基本在2000m以內(nèi)的井，施工難度小，井型均為二開井，一開為311.1mm井眼井段長度為200-500m，二開為215.9mm井眼井段長度為800-1700m。二開直接下入螺桿鉆具加PDC鉆頭一趟鉆不但可以保證高機(jī)械鉆速，還可以完成造斜、穩(wěn)斜、降斜等井眼軌跡控制，同時(shí)減少起下鉆趟數(shù)縮短鉆完井周期。

以某水平井A、B為例。A井鉆具組合使用情況：

（1）一開直井段（0m-247m）

采用鉆具組合：φ311.1mmMD9451 PDC+φ203mm無磁×1根+φ203mm鉆鋌×1根m+φ310mm穩(wěn)定器+φ127mm加重×15根+φ127mm鉆桿;

（2）二開造斜、穩(wěn)斜井段（247m-1381m）

采用鉆具組合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ172mm單彎螺桿（彎角1.5°、帶φ212穩(wěn)定器）+411/410浮閥+φ208mm穩(wěn)定器+φ165mm無磁×1根+φ165mmMWD+φ165mm無磁×1根+φ127mm加重×15根+φ127mm鉆桿。

本井二開段長1134m，螺桿帶PDC鉆頭一趟鉆至直完鉆，且保證了造斜、穩(wěn)斜井眼軌跡要求，避免了穩(wěn)斜段使用常規(guī)鉆具而導(dǎo)致井斜、方位難于控制的情況出現(xiàn)。本井二開鉆井周期2.82天，機(jī)械鉆速31.53m/h。

B井鉆具組合使用情況：

（1）一開直井段（0m-255m）

采用鉆具組合：φ311.1mmMD9451 PDC+φ203mm無磁×1根+φ203mm鉆鋌×1根m+φ310mm穩(wěn)定器+φ127mm加重×15根+φ127mm鉆桿;

（2）二開直井、造斜井段（255m-894m）

采用鉆具組合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ172mm單彎螺桿（彎角1.5°、帶φ212穩(wěn)定器）+φ208mm穩(wěn)定器+φ165mm無磁×1根+φ165mmMWD+φ165mm無磁×1根+φ127mm加重×15根+φ127mm鉆桿。

（3）二開穩(wěn)斜井段（894m-1393m）

采用鉆具組合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ165mm短鉆鋌×根+φ212mm穩(wěn)定器+φ165mm鉆鋌×6根+φ127mm加重×15根+φ127mm鉆桿。

本井二開段長1138m，上部直井段、造斜段使用復(fù)合鉆具，下部穩(wěn)斜段使用常規(guī)鉆具。二開鉆井周期3.79天，二開機(jī)械鉆速25.26m/h。

經(jīng)上述兩井對(duì)比，A井較B井二開鉆井周期縮短34.40%，二機(jī)械鉆速提高24.82%。復(fù)合鉆具的應(yīng)用能明顯縮短淺井的鉆井周期，并提高機(jī)械鉆井速度。

2.2復(fù)合鉆具在中深井、深井的應(yīng)用

大港油區(qū)舍女寺、小集、港中等區(qū)塊油層埋深較深，井深多為2500-5000m。隨著井深增加地層壓實(shí)作用增強(qiáng)，地層可鉆性逐漸變差，鉆時(shí)變慢。鉆井過程中會(huì)出現(xiàn)諸如以下問題：

（1）隨著井深的逐漸增加尤其是定向井，鉆具受到的摩阻逐漸增大，常規(guī)鉆具因轉(zhuǎn)盤或頂驅(qū)功率問題轉(zhuǎn)速無法達(dá)到要求，且鉆壓和扭矩因井壁摩擦損失也無法正常傳到鉆頭造成機(jī)械鉆速較低，同時(shí)增加了對(duì)鉆具的磨損。

（2）淺定向深井，由于鉆具重量較重，在上部定向井段處鉆具受較大的拉應(yīng)力，同時(shí)因鉆具旋轉(zhuǎn)又受到彎曲交變應(yīng)力，鉆具容易疲勞，導(dǎo)致本體經(jīng)常刺漏。

（3）常規(guī)鉆具井眼軌跡監(jiān)控測(cè)斜時(shí)間較長，采用自浮式測(cè)一次單點(diǎn)時(shí)間少則1h，多則4h甚至?xí)騿吸c(diǎn)無法浮出而造成起鉆，單點(diǎn)數(shù)據(jù)如不符合井眼軌跡要求還需換鉆具組合。

（4）深井段定向調(diào)整井眼軌跡問題。一是使用螺桿鉆具帶牙輪鉆頭鉆具組合，定向工具面較穩(wěn)、不易拖壓，但是因質(zhì)量好的牙輪鉆頭使用壽命限制最多純鉆只能使用50h左右，會(huì)造成頻繁起下鉆，且井越深起下鉆時(shí)間越長，顯著拖慢鉆井周期。二是使螺桿鉆具帶PDC鉆頭，單趟鉆井下鉆進(jìn)時(shí)間較長，但用PDC鉆頭深井段調(diào)整軌跡時(shí)，由于地層可鉆性差，定向工具面不穩(wěn)定，需頻繁活動(dòng)鉆具進(jìn)行定向，影響鉆井速度。

針對(duì)深井施工產(chǎn)生的上述問題，主要是加大螺桿鉆具和PDC鉆頭的使用，螺桿鉆具作為動(dòng)力鉆具，把鉆井液攜帶壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，直接在井底帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)，提供給鉆頭高轉(zhuǎn)速及扭矩。螺桿鉆具的使用減少了對(duì)鉆柱轉(zhuǎn)速的要求。鉆柱轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的降低既削減了鉆具外部磨損，也減少了交變應(yīng)力對(duì)鉆具的疲勞損壞。隨鉆測(cè)斜儀MWD的使用也避免了測(cè)單點(diǎn)的時(shí)效損失。針對(duì)深井調(diào)整井斜及穩(wěn)斜鉆進(jìn)采用抗高溫螺桿，和優(yōu)選鉆頭型號(hào)，提高深井的復(fù)合鉆進(jìn)及滑動(dòng)鉆進(jìn)的鉆速。減少深井牙輪鉆頭的使用，避免因牙輪鉆頭部件脫落造成井下復(fù)雜及頻繁起下鉆造成的時(shí)效損失。

以某深井C為例。井型為三開四段制定向井，完井井深4510m。本井除一開及二開鉆館陶組底礫巖外，全井使用螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具。依據(jù)地質(zhì)情況分析：中靶情況設(shè)計(jì)靶心距30m，兩靶點(diǎn)分別為4.88m、5.97m，充分滿足工程設(shè)計(jì)要求;機(jī)械鉆速方面二開明化鎮(zhèn)、館陶組使用MD9451鉆頭機(jī)械鉆速達(dá)到了24.24m/h，東營組達(dá)到了12.31m/h。三開全部使用HT516SJ改進(jìn)型短保徑刀翼鉆頭，保證造斜和調(diào)整井眼軌跡定向時(shí)工具面的穩(wěn)定;在造斜段（2970-3373m）鉆具組合中未保留螺桿鉆具上部欠尺寸穩(wěn)定器，以加強(qiáng)定向鉆進(jìn)過程造斜率定向效果較好，機(jī)械鉆速達(dá)到了7.17m/h。穩(wěn)斜井段井段（3373-4510m）鉆具組合中保留螺桿鉆具上部欠尺寸穩(wěn)定器，以保證復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)井眼軌跡的穩(wěn)定，減少因軌跡調(diào)整增加定向時(shí)間，機(jī)械鉆速達(dá)到了9.54m/h。

本井鉆井周期36天，平均機(jī)械鉆速：13.56m/h，本井未出現(xiàn)事故復(fù)雜及鉆具刺漏事件，充分體現(xiàn)了螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具在深井中使用效果。

3結(jié)語

（1）螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具有效的提高了大港油區(qū)的鉆井速度，并使井身質(zhì)量得到有效保證。

（2）螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具可以改善鉆柱的受力狀況，減少鉆具的彎曲度及旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，尤其在深井中有效的減少了對(duì)鉆具的疲勞破壞，減少了鉆具事故的發(fā)生，同時(shí)也減少對(duì)技術(shù)套管的磨損。

（3）螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆具能夠連續(xù)控制井眼軌跡，保證井眼軌跡圓滑，確保精確中靶。在老井區(qū)的施工時(shí)的防碰繞障施工中起到很好的作用，避免與臨井“撞車”的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1]陳養(yǎng)龍.螺桿加PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)[J].斷塊油氣田.2012（04）：57-60.