涡轮钻具在海拉尔油田的应用及效果分析

成汉模 陈希鲜

（1、黑龙江大庆钻井一公司，黑龙江 大庆 163345；2、黑龙江八一农垦大学工程学院，黑龙江 大庆 163319）

1 概述

涡轮钻具是一种液动马达，涡轮壳体里面装有多级成对的涡轮定转子，工作时钻井液在泵的作用下首先进入涡轮定子，涡轮定子使钻井液具有一定的方向和速度进入涡轮转子，涡轮转子使钻井液的水力能量转变为涡轮钻具输出轴驱动井底钻头的转动机械能。

涡轮钻具需要一定的压力损耗以提供足够的能量输出，要求钻井泵具有足够的功率，以保障涡轮钻具需要的水力能量;涡轮钻具特性需要足够的稳定性，长保径钻头及扶正器的使用要求具备良好的井眼条件，钻井液具有良好的携岩能力及护壁性能，提高井壁稳定性，减少井下掉块，以避免蹩跳等现象的发生。

海拉尔地区钻探地层以白垩系为主，自上而下划分为青元岗组、伊敏组、大磨拐河组、南屯组、铜钵庙组、兴安岭群。从地质条件上看，上部地层存在水敏性强，胶结疏松，成岩性差；下部地层研磨性强、可钻性差、地层倾角大、断层多、砾石层发育。近年来，PDC和牙轮钻头复合钻井见到了较好效果，但钻头和螺杆钻具寿命制约钻井速度进一步提高。涡轮钻具具有寿命长，转速高等特点，如果优选出合适的钻头，海拉尔地区是比较适合涡轮钻井的。

2 相应试验介绍

大庆钻井一公司为了提高海拉尔地区钻井效率，提出了YT-CT型涡轮动力钻具配合高速PDC钻头复合钻进技术的试验，并取得的一定效果。

2.1 乌52井涡轮钻具试验情况。

乌52井是海拉尔盆地贝尔湖坳陷乌尔逊凹陷乌东斜坡构造带的一口预探井，设计井深2565m。 2011年9月21日17:00下PFM635B PDC钻头钟摆钻具组合进行二开钻进，钻至井深387.39m，测斜3.5°，后下弯螺杆纠斜至2011年9月23日，井深790.13m处，井斜0.5°，地层为伊敏三二段紫红、灰、深灰、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩。在下部地层实施涡轮动力钻具+HKW4343 PDC钻头试验。2011年9月23日21:00下涡轮钻具至2011年9月26日23:00起出，共计3.08天，试验井段790.13-1547.00m，进尺756.87m，纯钻进50h，平均机械钻速15.14 m/h。钻进参数：钻压≤10kN，排量34L/s，56r/s。

起钻原因是钻进至井深1547.00m时，岩性为深灰、灰黑色泥岩与灰色泥质粉砂岩、粉砂岩，岩性变硬，机械钻速下降明显，加压涡轮制动，决定起钻，测斜1547.00m/0.4°。

起出检查涡轮轴向间隙4cm正常，判断涡轮完好，起出钻头牙齿切削齿正常磨损Y0.5，没有掉齿和旷动现象。

2.2 霍19井涡轮钻具试验情况。

霍19井是海拉尔盆地贝尔湖坳陷贝尔凹陷霍多莫尔构造带霍南-岩5号构造上的一口预探井，设计井深2532米。2011年10月1日3:30下涡轮钻具至2011年10月5日21:30起出，累计4.75天，钻进井段300-1625m，进尺1325m。纯钻进51h，平均机械钻速26.02m/h。钻进参数：钻压≤10KN，排量 34L/s，56r/s。

涡轮纯钻进时间 50.92h，总进尺1325m，循环钻井液7.58h，平均机械钻速26.02m/h。井斜监测情况：300 米/0.9°，514.78m 浮测 0.8°，716.46m 浮测 1.0°（地层 倾 角 13.8°），937.38m 浮 测 0.7°，1568.74m 浮测0.5°。

3 试验结果分析

3.1 钻速分析

试验后做了乌52井和霍19井与本区分地层平均机械钻速对比分析，可以很明显的看出涡轮试验钻进的每个地层与本区平均机械钻速对比提高了3.78-16.25%。即上部地层青元岗、伊敏组机械钻速都有较高的钻速。

3.2 井斜分析

乌52井涡轮钻进井段，井斜从0.5°/790.13m→0.4°/1547.00m，井斜在较小区间变化；霍19井涡轮钻进井段，井斜从300米/0.9度 →514.78m 浮 测 0.8°→716.46m浮测1.0°（地层倾角13.8度）→937.38m 浮测 0.7°→1568.74m 浮测 0.5°，由两口井的井斜变化情况可以看出，涡轮动力钻具配合PDC钻头复合钻井，能有效地控制井斜。

3.3 其他情况分析

涡轮钻具配合PDC钻头复合钻进时，转盘转速底，减少了套管、钻杆和井下钻具的磨损；涡轮工作性能稳定，涡轮钻具的水平震动较低，减少了钻头和井下钻具的损坏。

4 结论及展望

4.1 涡轮钻具配合PDC钻头，取得了海拉尔盆地地层涡轮钻井使用经验。可以提高机械钻速，减少起下钻次数，大幅度缩短钻井周期。

4.2 涡轮钻进可有效控制井斜，保证井身质量。

4.3 使用过程中涡轮工作比较稳定，提高了钻具稳定性能，保护钻具及井下工具。

4.4 在钻压较大时，不存在憋泵情况，比较安全。

结语

本次试验的YT-CT型涡轮钻具是适用于定向井的涡轮钻具，去掉弯接头改为直井使用的通用型涡轮钻具，存在不能加大钻压钻进的问题，可以改选为涡轮节数多的高级别涡轮钻具，克服加不上大钻压的问题。在地层硬度高和含砾石的地层可以选择刀翼较多的孕镶金刚石钻头配合多节数高级别的涡轮钻具钻进。

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