稳定器钻具组合在高平1井中的应用

郭智勇

一、稳定器的功能

1.在增斜钻具组合和降斜钻具组合中，稳定器起支点作用，通过改变稳定器在下部钻具组合中的位置，可改变下部钻具组合的受力状态，达到控制井眼轨迹的目的。

2.增加下部钻具组合的刚性达到稳定井斜和方位的目的。

3.修整井眼，降低井眼曲率，使井眼更顺畅。有利于减少井下复杂情况。

二、动力钻具+稳定器组合

动力钻具+稳定器钻具组合可以应用在稳斜段的复合钻施工中，可以取得很好的稳斜效果，减少定钻比(一趟钻中，定向钻进的进尺占总进尺的比例)，控制井眼轨迹，达到提高钻井时效的目的。

1.影响定向井井眼轨迹的主要因素有：地质因素、岩石可钻性、不均匀性及其各向异性、地应力以及地层倾角和倾向、下部钻柱组合、钻井参数、钻头类型及与地层的相互作用。井眼轨迹变化是上述诸因素互相作用的结果。

⑴复合钻具组合在定向施工时，主要是采用滑动钻进的方式，利用单弯弯曲对钻头切削造成偏心的原理进行井斜角和井斜方位角的调整从而控制井身轨迹。

⑵复合钻具组合在复合钻进施工时，由于近钻头单弯扶正器受单弯弯曲的影响，旋转状态下可以近似的接近满眼状态，因此，可以用常规近钻头扶正器钻具组合的方式分析复合钻具组合在复合钻进施工时的力学特征。

增斜钻具钻头侧向力很大(103至104N)，因此，侧向力起控制作用，转角影响次之。影响下部钻柱性能的参数很多，按显著性排列的顺序是：

稳定器位置和个数——决定钻柱组合类型的基本参数；

稳定器直径或稳定器与井眼的间隙；

原井眼曲率——井斜变化率和方位变化率；

井斜角；

钻压；

综上，由此我们可以得到以下结论：

①动力钻具上部加一合适尺寸的稳定器，可以起到良好的稳斜效果；

②改变动力钻具上部两稳定器之间长度，可起到良好的控制井斜角的作用；

③在相应的地层，通过调节钻压可以对复合钻具组合的井斜控制力调节。

三、实例分析

PDC+长效螺杆+MWD复合钻具组合的成功应用，定向井施工质量明显提高，施工速度显著加快，施工周期明显缩短。动力钻具+稳定器钻具组合的配合应用在高平1井中的应用取得了很好的实钻效果，现将施工情况作如下的介绍。

1.高平1井概况：

(1)高平1井属济阳坳陷东营凹陷高青—平南断裂带上升盘高平1块较高部位，位于山东省高青县沙高家村西偏南约900m，高64-3井井口方位 289° 距离747m，是一口以了解青城凸起西部中生界含油气情况的水平探井。

(2)该井设计情况

井底闭合方位 °：15.67轨道类型：直-增-增-增-平井底闭合距 m：3395.64最大井斜角 °：89.62井号：高平1井底设计垂深m：929.23造斜点井深 m：531.12靶点A X=4115900.00 Y=20569000.00垂深(m):867.00闭合距(m):352.60 靶半高(m):1.00 靶半宽(m):10.00靶点K X=4117350.00 Y=20569400.00垂深(m):905.00闭合距(m):1856.51 靶半高(m):1.00 靶半宽(m):10.00靶点B X=4118800.00 Y=20569800.00垂深(m):929.00闭合距(m):3360.65 靶半高(m):1.00 靶半宽(m):10.00井深m东西m井斜°方位°垂深m 靶点南北m狗腿度°/100 m 0.00 0.00面°0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 20.0 0 20.0 0 18.8 8 15.4 2 15.4 2 15.4 2 15.4 2 0.00 0.00水平位移m 0.00 531.12 632.87 787.97 1070.11 2574.75 4079.12 4114.12 0.00 0.00 0.00 531.12 631.15 760.99 867.00 905.00 929.00 929.23 16.1 2 98.1 2 352.60 1856.51 3360.65 3395.64 5.51 0.00 0.00 0.00 0.00 18.3 1 46.2 3 88.5 5 88.5 5 89.6 2 89.6 2 15.1 5 92.4 7 335.69 1785.69 3235.69 3269.43工具0.00 32.8 1 107.88 507.88 907.88 917.19 18.0 0 18.0 1 15.0 6 0.07 0.23 A K B 357.77 354.81 0.00 0.00

2.钻具组合使用统计

表2 高平1井钻具使用统计

0%第7趟钻1.2 5 F212 0 F212第8趟钻6.5 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 453 0.0 0 8%F212第9趟钻D C P 187.65 78.35 269.00 21 8%1.2 5 F205 443.00 10%牙轮 牙轮 P 45.5第10趟钻1.5 0 512.38 4%D C P 1.2 5 280 4.0 0 299 1.6 5 307 0.0 0 333 9.0 0 378 2.0 0 429 4.3 8 D C P第11趟钻235.62 1.5 0第12趟钻D C 1.2 5无 无18.5 29.5 0%

定向段采用 钻头+1.5°动力钻具的钻具组合

水平段采用钻头+1.5°/1.25°动力钻具+欠尺寸稳定器的钻具组合

通井采用保护接头+φ127mm加重钻杆1柱+φ202mm欠尺寸稳定器+φ127mm钻杆

3.实钻效果

(1)二开水平段，根据地层变化选用φ302mm和φ303mm短保径、欠尺寸稳定器与动力钻具配合使用；三开水平段，选用φ 205、210、212mm短保径、欠尺寸扶正器与动力钻具配合使用，通过调节钻压复合钻进起到良好效果。

(2)在进入水平段后，动力钻具+欠尺寸稳定器钻具组合在稳斜方面的效果明显的好于仅用动力钻具复合钻的效果，定钻比小，进尺多。

(3)在水平段的控制过程中，动力钻具+欠尺寸稳定器的钻具组合最大限度的减小了摩阻和扭矩，也使井眼轨迹更加的平滑。

(4)通井时，加入稳定器的钻具组合在处理“螺旋形井眼”、“糖葫芦”“梨形井眼”等不规则井眼的时候明显的好于不加稳定器的组合。

认识和建议

1、稳定器的应用可以有效减少起下钻摩阻，并增加复合钻进比率。

2、动力钻具+欠尺寸稳定器钻具组合，在控制井眼轨迹平滑，减少滑动钻进时间方面优势明显。

【1】吕瑞典.钻柱稳定器结构特点分析.西南石油学院学报,2003,25(4):81-84.

【2】陈庭根 管志川 钻井工程理论与技术 中国石油大学出版社197-199.