复合钻井技术在定向井及水平井中的应用研究

郭飞

摘 要：复合钻井技术在水平井与定向井钻井中运用的是非常的广泛，螺杆钻具组合的导向能力最大程度的发挥出来这是复合钻井技术的目标，想要对钻井效率进行提高，需要把复合钻进控制井段钻进进尺的比例给提高。本篇文章就来分析与总结钻井技术的认识与制约因素。

关键词：水平井;定向井;复合钻井技术;钻具组合

最近几年，现阶段钻井技术的主体就是复合钻井，广泛的应用到各个油田的水平井与定向井中，效果还是不错的。复合钻井主要的特点是：在定向造斜段应用螺杆钻具组合滑动钻进，完成造斜段之后不需要更换钻具与起钻，依然还是用造斜段钻具组合，在之后的稳斜或微增段钻井方式可以采用井下滑动和转盘钻来交替进行，这样就井眼轨迹控制的需要可以很好的满足。这个技术对于井眼轨迹控制不仅有好效果，还能实现可控的井眼轨迹连续进行，使得轨迹光滑，钻速有效提高，对于井下复杂的情况减少发生，能够减少起下钻的次数，对于钻井的周期有效缩短，对于钻井效率这一目的能够很好的提高。

1 复合钻井的影响因素

应用复合钻井技术是由先决条件的，只有满足了井下钻具组合，井眼条件，仪器设备，泥浆性能以及工艺要求才能进行的。随着最近几年的研究与实践，总结了以下几点。

1.1螺杆钻具组合的导向能力

螺杆钻具组合的导向能力就是连续进行的井眼轨迹控制的能力。根据实践表明井眼轨迹控制要求，对下部钻具造斜能力准确预测，井眼轨迹控制的关键是对造斜能力选择适合的钻具组合。对于钻具组合的关键参数就是使用时弯曲的角度大小，过大的角度滑动钻进井眼曲率大，定向钻进工具面调整困难，钻具承受弯曲应力大，这使得旋转复合钻进不容易实现。角度过小，定向造斜段进行时就会增加长度，这样就会影响钻井的速度。

现阶段复合钻进螺杆钻具组合有两种在油田应用比较广泛的：一种是单弯单稳螺杆钻具组合，还有一种是单弯双稳螺杆钻具组合。选用的单弯螺杆角度在0.75-1.5度之间，选用的钻头是PDC与优质高效牙轮钻头。

1.1.1单弯单稳螺杆钻具组合

钻头+单弯螺杆钻具+无磁钻铤+加重钻杆。

该组合接近钻头处有欠尺寸稳定器，滑动钻进可以调整方位，井斜，旋转复合钻进有增斜作用。滑动钻井在造斜段为主，井斜，方位的调整可以结合地层自然造斜规律与稳斜段长度;在稳斜段应用复合钻进技术与对钻进参数的调整，以此对稳斜钻进目的的实现。对于钻井参数的变化这套钻具组合比较敏感，对于轨迹控制效果可以对钻压与转速进行调整。

1.1.2 单弯双稳螺杆钻具组合

钻头+单弯螺杆钻具+螺旋稳定器+无磁钻铤+加重钻杆。

最近几年，我国的油田在水平井钻井中应用单弯双稳螺杆钻具组合是比较广泛的，对于螺杆钻具在稳斜段与水平段，钻进方式以旋转复合为主，旋转复合与滑动钻进交替进行，导向能力充分发挥出来，满足轨迹控制的要求要调整好井眼参数。对于滑动钻进时，上稳定器位置与外径影响不了钻具组合的造斜率，对于上稳定器的外径减少与上部钻具刚度的减少，这样稍微增加了钻具组合的造斜率。对于旋转复合钻进时，钻具组合的稳斜效果影响因素主要是上稳定器的位置与外径。对于钻井参数与井斜角的变化这套钻具组合不敏感，旋转钻进有比较好的稳斜效果，是控制长稳斜段井斜方位的主要調整方式。

1.2 螺杆钻具

影响复合钻进的重要因素就是螺杆钻具质量的好坏。单弯螺杆定向钻进时，钻柱不旋转，钻具弯曲应力承受大。在旋转复合钻进时，分析钻具的受力情况，井眼高边与低边增斜力剧变，钻具扭矩大，受力情况复杂，钻头稳定性差，很容易出现井下事故。恶劣的情况使得需要更高的螺杆钻具质量，影响复合钻进的关键因素之一就是螺杆钻具质量以及使用时间。如果使用时间短，钻具质量差，这将不会实现复合钻进。

1.3 钻头因素

对于使用复合钻井的目的就是为了能更好的对井眼轨迹持续有效控制，减少起下钻，对钻井速度进行加快，以此对钻井效益进行提高。对于复合钻井技术的优势，应用牙轮钻头这种使用时间段，低转速是很难发挥出来的。不起下钻的情况下，对于井眼轨迹想要实现持续控制，就需要选用复合钻进，选用PDC钻头使用寿命长。PDC钻头没有活动部件，比较适合低钻压，高钻速，这对于螺杆钻具的特点正好是符合的。但是这种钻头反扭角受到钻压的影响比较大，难以控制工具面，施工会增加难度。这就需要我们在实践的基础上，找出该钻头滑动钻进时，受到钻压的影响规律，然后总结出操作方法，在施工中去解决。

1.4 井眼轨迹测量方式

测量井眼轨迹的方法有单点，多点，MWD随钻测量仪器等。最近几年，定向井与水平井的技术不断的发展成熟，对于井眼轨迹控制的精度也要求越高了，这就需要井眼轨迹测量要求更高。在复合钻进时，单，多点和有线随钻仪器都不能进行测量，对于复合钻进的要求不能满足。而MWD仪器可以随钻测量，对于滑动与旋转方式的转换更有利。与单，多点和有线随钻比较，MWD随钻仪器适应性更好，当然还要保证MWD仪器的精度，完好率与使用成功率。

2 复合钻井技术的应用情况

复合钻井技术在定向井与水平井是不能缺少的技术。从2010年开始，本公司应用复合钻井技术，完成定向井与水平井共二百多口。尤其是2019年，在浅层稠油水平井施工，利用复合钻井，定向造斜到完钻，多口井只需两趟钻即可完成，速度加快，事故减少，对于钻井效率有着很大的提升。

3 结论与认识

①在定向井与水平井中利用复合钻进技术能够完成定向造斜，增斜，稳斜与水平段钻进等持续工作，减少起下钻次数，减少钻井周期，对钻井效率进行提高。②对于井眼轨迹应用复合钻进技术可以有效的控制，使得轨迹圆滑，井眼轨迹符合率得以保证，对钻井速度进行提高，减少井下事故出现。③优先选择螺杆钻具组合，对于复合钻井技术的实施的关键是要充分发挥螺杆钻具的导向能力。④对于复合钻井的速度提高手段要优先选择与使用PDC钻头。⑤对于复合钻井技术使用MWD无线随钻的测量仪器更能发挥其优势。

参考文献：

[1]薛宁宁.定向钻进技术在井下防治水中的应用[J].能源与节能，2019：173-174.

[2]王立谦.地质导向钻井技术在中深水平井钻井中的应用[J].中国科技投资，2014：128.

[3]李军顺.复合钻井技术在定向井及水平井中的研究与应用[J].内蒙古石油化工，2019：92-94.

（中石化中原石油工程有限公司钻井一公司，河南 濮阳 457331）