光钻铤钻具组合降斜在深层井中的应用

孙洪亮（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江 大庆 163411）

光钻铤钻具组合降斜在深层井中的应用

孙洪亮（大庆钻探工程公司钻井一公司，黑龙江 大庆 163411）

为了解决深部地层井斜超标严重，攻克由于地层岩性不均质、地层倾角大、断层发育以及新工艺提速等原因导致的井斜超标问题，以往现场降斜采用轻压吊打，牺牲钻压和钻速的方法实现控制井斜，但是该方法导致钻井周期长，成本高，且控斜手段单一，严重阻碍了勘探开发步伐，要想实现防斜打快，必须改变工艺方法和应用手段。近几年针对深井井斜，应用光钻铤钻具组合进行钻井试验，应用14口井，平均降斜率为2.96°/100m，钻速提高29%、钻井周期缩短3天，降斜效果显著。实践证明，光钻铤钻具组合能够对井身质量进行控制，使钻井效率进一步提高，解决了防斜打快的矛盾，对缩短钻井周期，降低钻井成本，提供了强有力的技术支撑。

深层；井斜；光钻铤；效果

根据深井地层倾角测井资料统计，地层倾角在10度以内，地层倾角最高60度。采用常规钻具组合钻井，由于地层的倾向对钻头侧向力的影响，经常出现井斜超标；2011年以来14口深井井斜超标，平均每年3.5口井身质量不合格，既造成钻井周期的延长，又造成不好的社会影响，因此要想实现防斜打快，需要通过改变工艺方法和应用手段解决问题。通过光钻铤组合大钻压降斜应用攻关研究及现场试验，实践证明，光钻铤大钻压钻具结构在螺旋屈曲后产生涡动，具有防斜纠斜的优点，应用后深井钻速提高29%、周期缩短3天，延长钻头寿命30%以上,是控制井身质量的有效途径。

1 深井井斜的原因

1.1 地层因素

（1）深井所钻地层跨越的地质年代大，岩性复杂，Q二段以上砂泥岩互层较多，岩性不均质，钻时忽快忽慢，嫩二段-泉二段易井斜。

（2）D组以下地层夹层多，倾角大、岩石硬度高、地层各项异性指数和地层造斜系数高，是深井产生井斜的主要原因。

1.2 工具、钻具组合及参数因素

（1）上部泉头组地层采用塔式或钟摆钻具组合，能纠斜和防斜，由于受钟摆力及临界钻压限制，只能小钻压吊打，牺牲钻速；下部登娄库组以下地层采用满眼钻具组合，能防斜但不能纠斜，受环空间隙及钻具刚度影响较大，螺扶磨损后易井斜。

（2）气体钻井、液动旋冲钻井、涡轮钻井等提速手段的应用，由于破岩方式、工具结构、钻具组合及参数配套等因素，新工艺技术造成的井斜较多。

2 制约深井降斜的难点

深井上部软地层钻速快，可采用钟摆或塔式钻具组合降斜。D组以下地层井斜超标，需采用单弯螺杆纠斜，平均纠斜周期3天，由于深层岩性存在“三高一强”的地质特点，对钻头、螺杆、仪器等井下工具磨损大，并且滑动钻进钻速较低。井底温度高，有些仪器抗高温性能不好，下井无信号。综合以上原因，致使纠斜钻速慢，周期长，成本高，同时井眼曲率变化大，使下步施工存在隐患。

3 动力学防斜的优点

针对深层地质特点、钻井工艺、井眼轨迹控制及钻井参数配合，要想大幅度提高机械破岩效率，就必须突破传统的静力学防斜理论的束缚，开展动力学防斜理论研究，动力学防斜是假设钻柱处于涡动状态，底部钻具组合存在周期性的动态轴向力，并且此动态轴向力具有较强的降斜效果。因此我们开展光钻铤钻具组合降斜攻关研究，实践证明光钻铤大钻压钻具结构属于动力学防斜范畴，施加足够大的钻压，反而防斜效果更好，施工中解放了钻压，实现了防斜打快。

4 现场应用效果

通过分析塔式、满眼、钟摆钻具组合的防斜、纠斜能力和适用性，建立了光钻铤大钻压底部钻具组合的运动学和动力学分析模型，揭示光钻铤大钻压防斜打快机理，确定合理钻压的控制准则，即当钻压小于临界钻压时，随着井斜角的增大，钻头降斜力逐渐增大；当钻压大于临界钻压时，光钻铤钻具组合产生涡动，涡动产生的离心力对降斜起到了主导作用。

4.1 钻具组合：

Ф215.9mmBIT×0.25m+Ф165mmDC×9.34m+Ф159mmJHF× 0.45 m+Ф159mmSJ×4.13m+Ф165mmDC×203.22m+Ф127mmDP

4.2 钻进参数：

钻压180-220kN，转速55-65转/分

4.3 应用效果

2011年以来14口深井井斜超标，其中5口井是气体钻井破岩机理不同，钻速快导致井斜超标；2口井是使用液动旋冲工具提速，工具结构本身造成井斜增大；其余为地层倾角大导致井斜超标，通过采用光钻铤大钻压降斜，起到了较好的防斜、降斜效果，平均降斜率2.96°/100m，尤其徐深41井5130.94-5453.00井段，进尺494.81m，井斜角由13.7降到2度，降斜效果显著。钻井实践表明，使用光钻铤钻具组合并加大钻压钻进，是一种行之有效的防斜打快方法。

5 结语

通过在深井大倾角地层试验光钻铤大钻压防斜打直技术，共钻14口井，总进尺3299m，平均钻速1.8m/h，降斜成功率100%。这种高效降斜技术能极大地解放钻压，且操作简单，不仅在提速提效方面效果显著，而且降斜平稳，曲率小，井眼光滑，保证了下部施工安全，是一种行之有效的且简单易行的防斜打快技术，为深井提质提效找到了新途径，为加快勘探开发进程提供了技术支撑。

［1］高德利。《复杂地质条件下深井超深井钻井技术》。石油工业出版社，2004.