基于井斜趋势角法的扭力冲击器钻井工艺优化技术

魏振华(中石化中原石油工程公司技术发展处,河南 濮阳 457001)

基于井斜趋势角法的扭力冲击器钻井工艺优化技术

魏振华(中石化中原石油工程公司技术发展处,河南 濮阳 457001)

塔里木盆地是中石化五大会战之一，深部地层是制约钻井提速提效的关键井段。扭力冲击器钻进中钻压大、钻头稳定性不佳、钻具组合设计不合理是导致先导试验中井斜的主要原因。利用井斜趋势角优化了钻具组合、钻井参数，井斜趋势角在0~-0.063之间，确保具有降斜的趋势。在YB1-6H井和YB6-1井进行试验，钻速较邻井提高1倍以上，井斜角逐步降低（从1.4°逐步降至1°以内），实现了玉北地区深部地层优快钻井。

扭力冲击器；井斜趋势角法；钻具组合优化；优快钻井；现场试验

塔里木盆地储层埋藏较深，钻井地质环境复杂，钻井提速提效困难。经过多年的科研攻关与现场实践，三叠系以上地层取得了较好的提速提效效。随着埋深增加，岩石强度增加，可钻性变差，机械钻速急剧降低，钻头进尺短，非正常破坏表现突出。如塔里木盆地塔河及周边区块二叠系-石炭系地层钻速仅为三叠系以上地层钻速的十分之一，该井段约为全井的25%，所用纯钻时间约为全井的60%。单只钻头进尺一般在400m左右，不足上部地层30%。玉北地区二开仅用了25%周期打完了接近一半的进尺，而三开进尺仅为25%，却花费了近60%的周期，塔中地区二叠系、石炭系含有凝灰岩、英安岩等地层岩石硬度极大，不适合PDC钻头钻进，牙轮钻头钻速较低现场实践也表明：随着岩石强度的增加，现有的破岩方式（PDC钻头旋转）对地层的适用性越老越差，急需探索高效破岩方式及配套新工具、新工艺，以实现深部地层钻井提速提效。

1 扭力冲击器钻井技术在玉北地区应用情况分析

扭力冲击器利用钻井液能量，通过涡轮高速旋转带动棘形轮转动从而为钻头提供一个高频扭力，并直接传递给PDC钻头，使钻头和井底始终保持连续性。由TorkBuster提供的这种额外的扭向冲击力完全改变了PDC钻头的运作，因为它是一种每分钟750-1500次高频的稳定的力，就相当于每分钟750-1500次切削地层，这就使钻头不需要等待扭力积蓄足够的能量就可以切削地层。从而减少由钻头粘滑、弹跳和回转，为PDC提供一个良好的工作环境[1-7]。

1.1 扭力冲击器钻井井斜原因分析

1.2 扭力冲击器钻井井斜原因分析

2 “井斜趋势角”法防斜钻具组合优化设计

所谓井斜趋势角是钻进趋势方向与井眼轴向方向的夹角。假定地层是各向同性，钻头具有各向异性，建立图3所示的钻头与地层相互作用模型。

图3 钻头与地层接触模型

3 扭力冲击器在玉北地区沙井子组防斜打快技术现场试验

为了实现玉北地区钻井提速提效，在玉北YB1-6H井和YB6-1井三开直径段开展了扭力冲击器技术试验。钻遇地层为二叠系沙井子组，地层以砂泥岩为主，地层抗压强度35~ 240MPa，硬度400~1300MPa，可钻性极值3~5。

3.1.YB1-6H井试验情况

3.2 YB6-1井试验情况

4 结语

(1)扭力冲击器钻进中钻压大、钻头稳定性不佳、钻具组合设计不合理是导致先导试验中井斜的主要原因。

(2)利用井斜趋势角优化了钻具组合、钻井参数，井斜趋势角在0~-0.063之间，确保具有降斜的趋势。

(3)在YB1-6井和YB6-1井进行了现场试验，钻速较邻井提高1倍以上，井斜角逐步降低（从1.4°逐步降至1°以内），实现了深部地层优快钻井。

[1]赵国顺，郭宝玉，蒋金宝.巴麦地区钻井难题分析与对策研究[J].石油钻探技术，2011,39（6）：11-14.

[2]胡群爱.“扶正+减震”钻井新工艺探索[R].中原石油勘探局，2012.