螺桿加PDC鉆頭復合鉆具在大港油區(qū)的應(yīng)用實踐

劉恩山

摘要：近年復合鉆井在大港油區(qū)已被廣泛應(yīng)用，該技術(shù)是利用井底馬達直接驅(qū)動鉆頭，動力損耗很小，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)合鉆井實踐，就螺桿加PDC鉆頭復合鉆具在大港油區(qū)淺井、中深井、深井的應(yīng)用進行歸納總結(jié)

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

1螺桿加PDC鉆頭復合鉆具鉆井的優(yōu)勢

和常規(guī)鉆井相比，復合鉆具鉆井其優(yōu)點主要表現(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鉆頭復合鉆具在大港油區(qū)的應(yīng)用實踐

2.1復合鉆具在淺井的應(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械鉆速，還可以完成造斜、穩(wěn)斜、降斜等井眼軌跡控制，同時減少起下鉆趟數(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，二開機械鉆速25.26m/h。

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

2.2復合鉆具在中深井、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作用增強，地層可鉆性逐漸變差，鉆時變慢。鉆井過程中會出現(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械鉆速較低，同時增加了對鉆具的磨損。

（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，同時因鉆具旋轉(zhuǎn)又受到彎曲交變應(yīng)力，鉆具容易疲勞，導致本體經(jīng)常刺漏。

（3）常規(guī)鉆具井眼軌跡監(jiān)控測斜時間較長，采用自浮式測一次單點時間少則1h，多則4h甚至會因單點無法浮出而造成起鉆，單點數(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，會造成頻繁起下鉆，且井越深起下鉆時間越長，顯著拖慢鉆井周期。二是使螺桿鉆具帶PDC鉆頭，單趟鉆井下鉆進時間較長，但用PDC鉆頭深井段調(diào)整軌跡時，由于地層可鉆性差，定向工具面不穩(wěn)定，需頻繁活動鉆具進行定向，影響鉆井速度。

針對深井施工產(chǎn)生的上述問題，主要是加大螺桿鉆具和PDC鉆頭的使用，螺桿鉆具作為動力鉆具，把鉆井液攜帶壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，直接在井底帶動鉆頭旋轉(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)力對鉆具的疲勞損壞。隨鉆測斜儀MWD的使用也避免了測單點的時效損失。針對深井調(diào)整井斜及穩(wěn)斜鉆進采用抗高溫螺桿，和優(yōu)選鉆頭型號，提高深井的復合鉆進及滑動鉆進的鉆速。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雜及頻繁起下鉆造成的時效損失。

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鉆頭復合鉆具。依據(jù)地質(zhì)情況分析：中靶情況設(shè)計靶心距30m，兩靶點分別為4.88m、5.97m，充分滿足工程設(shè)計要求;機械鉆速方面二開明化鎮(zhèn)、館陶組使用MD9451鉆頭機械鉆速達到了24.24m/h，東營組達到了12.31m/h。三開全部使用HT516SJ改進型短保徑刀翼鉆頭，保證造斜和調(diào)整井眼軌跡定向時工具面的穩(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，以加強定向鉆進過程造斜率定向效果較好，機械鉆速達到了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，以保證復合鉆進時井眼軌跡的穩(wěn)定，減少因軌跡調(diào)整增加定向時間，機械鉆速達到了9.54m/h。

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

3結(jié)語

（1）螺桿加PDC鉆頭復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)強度，尤其在深井中有效的減少了對鉆具的疲勞破壞，減少了鉆具事故的發(fā)生，同時也減少對技術(shù)套管的磨損。

（3）螺桿加PDC鉆頭復合鉆具能夠連續(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

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