Power-V垂直钻井系统在大庆油田方403井的应用分析

2016-09-15王洪岩

西部探矿工程 2016年2期

关键词：机械钻速井段钻具

王洪岩

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆163411）

Power-V垂直钻井系统在大庆油田方403井的应用分析

王洪岩*

（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江大庆163411）

为了解决大庆外围探区方正区块下部大倾角地层井斜控制与提高机械钻速、缩短钻井周期的矛盾，在方正区块方403井试验了Schlumber公司Power-V垂直钻井系统，在纠斜，防斜上取得了成功，减少了下螺杆钻具纠斜的起下钻次数，缩短了钻井周期，并且全井未发生钻具事故，达到了安全、快速钻井的目的。为钻井持续提速又找到了新的有效手段。

Power-V；大倾角地层；井斜控制；提速

大庆外围探区方正区块易斜地层主要集在宝泉岭组一段下部到乌云组上部，深度大约在2500～3100m之间，地层厚度600m左右，最大地层倾角40°～60°，地层造斜力很强，易斜区造斜率高达1°/30m，致使钻井井身质量控制难度大，在方正区块应用了柔性钟摆纠斜钻具、偏轴偏重防斜工具和单弯螺杆降斜等技术，虽然在控制井斜上起到了一定的效果，但是却严重影响了机械钻速，因此在方403井试验了Power-V垂直钻井系统。

1　Power-V垂直钻井系统优点及使用要求

1.1Power-V垂直钻井系统优点分析

Schlumber公司Power-V垂直钻井系统，技术已经较为成熟，在我国海上钻井和塔里木油田已广泛应用。其优点主要有：

（1）自动化的主动纠斜、防斜，简便高效。在钻进时自动感应井斜，并自动纠斜；不需要起钻换专门的纠斜工具，纠斜力是钟摆钻具的几十倍。

（2）彻底解放钻压和转速，在防斜同时能有效提高机械钻速。Power-V在纠斜、防斜时不受钻压影响，比下入动力钻具滑动钻进降斜获得高得多的机械钻速。而使用钟摆钻具时，只能通过小钻压来被动防斜和纠斜，机械钻速慢，使用螺杆钻具时，只能纠斜，不能防斜，且纠斜时转盘不能转动，影响机械钻速。

（3）使用Power-V钻出的井眼平滑，降低了所钻井段的真正狗腿度，井身质量好；且所有部件都随钻具一起旋转，有效降低卡钻风险，避免和减少井下复杂、恶性事故的发生

1.2Power-V垂直钻井系统在使用上主要要求

（1）在钻头选型上，Power-V旋转导向系统对牙轮钻头的要求比较简单：能够承受高钻压和高转速即可。对PDC的要求比较严格：保径部分要短，保径部分上必须要有切削齿，钻头总长度要短，因为PDC钻头保径齿长，其侧向切削能力差，纠斜、防斜的效果不好。

（2）钻头压降要适合，一般4.1～5.5MPa为宜，因为Power-V旋转导向系统纠斜的3个导向/推力块，其推力大小由Power-V仪器内外钻井液压差决定，钻头压降小，则Power-V仪器内外钻井液压差也小，Power-V导向/推力块的推力就小，影响纠斜效果。

（3）钻井液性能稳定，含砂量低，保持清洁。

2　试验井方403井的基本情况及技术难点

方403井是依—舒地堑方正断陷北部凹陷柞树岗向斜上的一口评价井，设计井深3430m，该区块在宝泉岭组下部2500m到乌云组上部3100m是易斜井段，最大地层倾角9°以上。邻井方402井在该层位钻进期间，由于井斜原因，先后在2628～2705m和2872～2954m两次下螺杆纠斜，共用7.25d。本井二开后，使用满眼钻具组合钻至井深2715m时，井斜达到7.46°，因此试验了Schlumber公司的Power-V垂直钻井技术，以探索Power-V垂直钻井系统对宝泉岭组下部到乌云组上部地层的适应性和纠斜、防斜效果。本井主要难点是宝泉岭组一段下部到乌云组上部井斜控制问题，宝泉岭组地层有倾角，岩性变化大，存在不等厚互层，且地层可钻性相差悬殊，软硬交错，变化频繁，钻进时引起井斜，这也代表了整个方正区块的技术难点；另外，宝泉岭组泥岩地层井段缩径，起下钻易阻卡；砂岩井段含砾石，钻进过程憋跳钻，易发生钻具事故。

3　现场试验

3.1试验情况

Powerv垂直钻井系统在宝泉岭组一段至新安村组井段共试验了2只钻头，合计进尺405m。试验情况如表1所示。

表1　钻头试验情况

试验第一只钻头为PDC钻头，钻具组合为；Ø215.9mm BIT（M1665SR）×0.32m+Power-V旋转导向系统× 4.09m+浮阀接头×0.81m+MWD×10.20m+Ø214mm螺扶×1.39m+Ø165mmDC×281.32m+Ø127mmDP。

试验井段宝泉岭组一段和新安村组上部：2715～3018m，该段地层岩性以灰色泥岩为主，夹薄层砂岩，进尺303m，纯钻时间42.4h，机械钻速7.13m/h，井斜角由7.46°降至0.17°；钻进期间，因为地层造斜特性，在纠斜效果不明显时，可以通过降低钻压、增加转速、增大排量，使Power-V工具支撑片拍击井壁所产生的侧向力相对增大，增强纠斜效果。一般情况下，由于排量受地面设备及钻井液携岩能力影响，提高纠斜能力多采用降低钻压和增大转盘转速。例如：在2765～2795m钻进时，钻压60kN，转盘转速90r/min，井斜由5.62°降至5.39°，降斜率为0.23°/30m，调整钻压为30kN、转盘110r/min，在2795～2860m钻进时，井斜由5.39°降至3.71°，降斜率为0.77°/30m。

试验第二只钻头为牙轮钻头，钻具组合；Ø215.9mm BIT（HJT537G）×0.25m+Power-V旋转导向系统× 4.09m+浮阀接头×0.81m+MWD×10.20m+Ø214mm螺扶×1.39m+Ø159mm减震器+Ø165mmDC×281.32m+ Ø127mmDP。

试验井段新安村组下部：3018～3120m，该段地层岩性以灰色泥岩、砂岩不等厚互层，夹薄层含砾砂岩，进尺102m，纯钻时50.35h，平均机械钻速2.03m/h，井斜角始终控制在0.17°以内。Power-V工具在方403井应用期间，其井眼轨迹控制效果是显著的。使用井段井斜变化情况如图1所示。

3.2效果分析

（1）技术效果。通过现场试验，应用Power-V垂直钻井系统纠斜、防斜有很好的效果，只要仪器工作正常，钻井液性能良好，就能控制住井斜，并且不对钻压进行限制，一定程度提高了机械钻速。并且由Power-V纠斜的井段，井眼曲率在（0.5°～1.5°）/30m，比由螺杆纠斜井眼曲率（1.8°～4.5°）/30m要平滑，为下部施工在钻具防断和预防其他复杂发生奠定了基础。本井试验Power-V旋转导向系统在2500～3100m间的易斜井段钻进周期为8.7d，而邻井方402井在该层位2500～3100m间钻进周期用了14.2d，主要由于井斜，先后在2628～2705m和2872～2954m两次下螺杆纠斜，共用7.25d。因此，使用Power-V旋转导向系统在该井段钻进可缩短钻进周期5.5d左右。

图1　方403井使用Power-V井段2715～3220m井斜变化曲线图

（2）经济效果。使用Power-V垂直钻井技术期间节约钻井周期5.5d：按钻机日费11万元计算，使用Power-V垂直钻井技术后节约钻机日费：5.5×11=60.5（万元），2根修复螺杆钻具5万元，定向车费用6d×8700 元/d=5.22（万元），合计节约钻井成本70.72万元。

Power-V垂直钻井系统租金费用，自2008年9月27日5：00开始下人Power-V工具，至2008年10月4日6：00起出Power-V工具不再使用，累计井下工作时间169h，地面检修或备用状态时间33h。Power-V工具入井时间日费按9900美元、地面时间日费按5500美元，进尺费75美元/m计算，则使用费用共计：（169/24×9900+ 33/24×5500+75×405）=107649.34（美元），折合人民币为73.955（万元）。二者基本相当。