胜利油田孤北区块优快钻进技术

2019-10-21陈照胜

科学与财富 2019年23期

陈照胜

摘要：为了提高机械钻速，缩短建井周期，提高经济效益，针对河口油田块地层特点，在二开后使用螺杆钻具+PDC钻头复合钻井技术，达到了理想效果。该项措施对于河口油田沙河街区块提高机械钻速，保证井身质量，实现快速安全钻进具有一定的使用价值。本文通过结合钻进的基本情况，具体分析螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻井技术在该井的使用效果，为该区块200-3300米的层段的钻井提供一种可以借鉴的钻进方式。

关键词：PDC钻头；螺杆钻具；复合钻井；机械钻速；偏心扩眼器

0、引言

复合钻进技术，是钻井工艺上的一次大跨越，是从提高机械钻速、控制井眼轨迹、减少扭方位次数的有效手段。就是采用螺杆钻具的滑动导向钻具组合以转盘的形式进行的旋转导向钻井的钻井技术，是预弯曲动力学防斜打快技术的一种特殊形式。PDC钻头以其高效的钻进效果，在钻井工程中占据了重要的地位。螺杆钻具配合PDC 钻头，已在国外取得了很好的经济效益，二者的结合将会更加进一步地提高机械钻速。

1、孤北区块特点及施工难点

1.1孤北区块，属于济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷。是一个老区快，周围老井多，最近距离为8-10米，定向点靠下，直井段的防碰定向段和老井的轨迹有交叉，防碰压力大。

1.2馆陶底部和东营组的泥岩发育好，由于牙轮钻头钻头齿很难吃入地层，破破岩方式主要以研磨为主。长期以来严重制约着钻井速度。

1.3地层倾角大，提高机械钻速与井身质量控制矛盾突出，当钻压增加较大以后，井斜增加非常迅速，常规的塔式、钟摆、满眼等传统防斜钻具即使以牺牲钻速为代价也不能满足井身质量和防碰的要求，进一步制约了机械钻速的提高。

2、复合钻井提高机械钻速和防斜机理

复合钻井导向力计算复合钻井的特征可以看作是工具面角作连续周期性变化的滑动导向钻井。这种工具面角连续变由转盘的转动来实现，从而使之成为滑动导向工具的旋转导向钻井。因此如假设转盘每转过程中钻头在井下的运动具有相近的规律，就可以用钻柱旋转一周内的钻头上的合导向力矢量来表述其总体导向效果[1～2 ] 。

如假设钻具组合旋转一周内在钻头上作用的导向力分量Fsα（合造斜力）和

Fsφ（合方位力），则钻具组合旋转一周内在钻头上作用的导向合力Fs 为：

导向合力方向角（导向合力与高边的夹角，以高边顺时针计）为：

研究表明，利用复合钻井技术可以实现定向井轨迹的连续导向和直井的防斜打快。之增加。经计算在井斜角为1°时，复合钻具组合钻进时的降斜力分别是钟摆钻具组合降斜力的5.94 倍和17.2 倍，可见复合钻具防斜技术具有比钟摆打直技术更大的降斜力，这正是复合钻进防斜打快的机理。

3、现场钻进情况

3.1.孤北区块现场情况

钻头使用情况及钻具结构：

3.2、螺杆钻具与PDC钻头选用情况

螺杆钻具选用7头5级的钻具，这种级别的钻具兼顾转速和力量，技术成熟稳定性强，综合性价比比较高。钻头结合该区的地层情况主要考虑抗冲击和耐磨等性能使用四翼大片16mm的PDC钻头。

3.3、钻进参数

钻压20-40KN，转盘50-60r/min，柴油机转速1150 r/min，排量32L/s，泵压15MPa，计算得：循环压耗11.4MPa，螺杆压耗3.2 MPa，钻头压耗2.56 MPa。钻井液为聚合物封堵防塌润滑钻井液，主要性能为：密度1.25，漏斗粘度55s，失水6ml，泥饼0.5，含沙0.3%，PH值9。

4、应用效果及分析

4.1、与区块使用常规钻具钻进效果的比较

在义941-斜60井在350米-3500米井段使用螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻进方式，从该井现场钻进情况看，螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻进方式在该井取得了成功，大大地提高了机械钻速，节约了钻井成本。该井不同钻进方式下的钻进情况见表。

通过邻井的钻进情况我们会更进一步的发现螺杆钻具配合PDC钻头的优越性见表。

通过与同一区块同一地层邻井的比较：（1）我们发现螺杆钻具配合PDC钻头在该区块该地层提高机械钻速起到了很大的作用，在上部地层，机械钻速比同期的牙轮钻速高出5-6米，钻进井段高出600米，这就使得在该地区打井，一趟钻就可以钻进到定向点，减少了起下钻一趟。节约钻井周期2天。（2）在下部地层的优越性更加明显，机械钻速高出8米/h.在相同地层，大大缩减了建井周期。

2、井身质量说明

1、在二开的时候，就下入MWD实时跟踪着井身轨迹，避免在上部直井段发生和老井相碰的事故。

2、动力钻具+PDC钻头适合使用低钻压，动力钻具在井底的钻速达到160-180转/分，这种钻进参数有利于控制井斜，抵抗减少底层倾角对井身轨迹的影响。该井在稳斜段使用螺杆钻具配合PDC钻头时，井斜一直维持在28度～26之间，3300米后，为方便中靶，经有意吊打后，井斜降至23度，方位有一直稳定在152～156度之间，可以看出，这种复合钻的打法可以有效地控制井斜和方位，从而有效地保障了井身质量。

5、结论与认识

5.1、孤北油田用动力螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻井技术与常规钻井相比，在机械钻速得到了大幅度提高，大大节省了起下钻的时间，钻井周期大为缩短，。

2、采用动力螺杆钻具配合PDC钻头的复合钻井技术能有效控制井斜和方位，保证了井身质量。

3、采用复合钻井技术，改善钻柱的受力情况，减少了钻柱的弯曲程度，从而避免或减少了钻柱的疲劳损坏，降低了钻具事故的发生，以及保护上层套管不被磨损的优点。

4、不同的井段、不同的地层、选用不同的钻井参数，对单弯螺杆的使用寿命是至关重要的。而且用于配合动力钻具使用的PDC 钻头，应加强外保径齿以提高耐磨性。PDC钻头使用应保持井底干净，严防井下落物。

5、用动力钻具配合PDC 钻头钻井时，泥浆应具有一定的润滑性以减少井壁滤饼对钻具的摩擦阻力。

6、上部井段加上偏心扩眼器，在钻进的过程修复井眼。结合短起下报保证井下通畅，可有效的降低摩阻，提高钻井时效，减少井下复杂。

参考文献：

[1]劉重康，周易文.螺杆钻具的应用和发展[J].石油矿场机械，1992，21（4）.

[2] 张玲.复合钻进技术在陕北油田的应用.机械管理开发，2006：5（3）.

[3] 韦忠良. 螺杆钻具配合PDC 钻头快速钻进试验研究.石油钻探技术，1997：25（3）.

[4] 狄勤丰.滑动式复合钻进中导向钻具组合钻井时导向力计算分析.石油钻采工艺，2000，1（22）.