螺杆加PDC钻头复合钻具在大港油区的应用实践

刘恩山

摘要：近年复合钻井在大港油区已被广泛应用，该技术是利用井底马达直接驱动钻头，动力损耗很小，改善了钻具在井下的工况，从而提高了钻井的安全性。本文结合钻井实践，就螺杆加PDC钻头复合钻具在大港油区浅井、中深井、深井的应用进行归纳总结

关键词：螺杆加PDC钻头;复合钻具;大港油田;钻井应用

1螺杆加PDC钻头复合钻具钻井的优势

和常规钻井相比，复合钻具钻井其优点主要表现在：一是钻杆与井壁之间的无摩擦性，这样可以使动力消耗减少，增加鉆杆的寿命，其用途可以用来钻斜井、定向井和丛式井;二是钻机的速度能大幅度的提高，钻具的平稳性大大的改善了钻井设备工作的条件，是设备的使用周期得到大幅度的提高。由于PDC钻头是一种切削式钻头，具有耐磨性，将它与井下动力钻具配合，适合于高转速、低钻压下工作。

2螺杆加PDC钻头复合钻具在大港油区的应用实践

2.1复合钻具在浅井的应用

大港油区完井井深基本在2000m以内的井，施工难度小，井型均为二开井，一开为311.1mm井眼井段长度为200-500m，二开为215.9mm井眼井段长度为800-1700m。二开直接下入螺杆钻具加PDC钻头一趟钻不但可以保证高机械钻速，还可以完成造斜、稳斜、降斜等井眼轨迹控制，同时减少起下钻趟数缩短钻完井周期。

以某水平井A、B为例。A井钻具组合使用情况：

（1）一开直井段（0m-247m）

采用钻具组合：φ311.1mmMD9451 PDC+φ203mm无磁×1根+φ203mm钻铤×1根m+φ310mm稳定器+φ127mm加重×15根+φ127mm钻杆;

（2）二开造斜、稳斜井段（247m-1381m）

采用钻具组合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ172mm单弯螺杆（弯角1.5°、带φ212稳定器）+411/410浮阀+φ208mm稳定器+φ165mm无磁×1根+φ165mmMWD+φ165mm无磁×1根+φ127mm加重×15根+φ127mm钻杆。

本井二开段长1134m，螺杆带PDC钻头一趟钻至直完钻，且保证了造斜、稳斜井眼轨迹要求，避免了稳斜段使用常规钻具而导致井斜、方位难于控制的情况出现。本井二开钻井周期2.82天，机械钻速31.53m/h。

B井钻具组合使用情况：

（1）一开直井段（0m-255m）

采用钻具组合：φ311.1mmMD9451 PDC+φ203mm无磁×1根+φ203mm钻铤×1根m+φ310mm稳定器+φ127mm加重×15根+φ127mm钻杆;

（2）二开直井、造斜井段（255m-894m）

采用钻具组合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ172mm单弯螺杆（弯角1.5°、带φ212稳定器）+φ208mm稳定器+φ165mm无磁×1根+φ165mmMWD+φ165mm无磁×1根+φ127mm加重×15根+φ127mm钻杆。

（3）二开稳斜井段（894m-1393m）

采用钻具组合：φ215.9mmMD9321 PDC+φ165mm短钻铤×根+φ212mm稳定器+φ165mm钻铤×6根+φ127mm加重×15根+φ127mm钻杆。

本井二开段长1138m，上部直井段、造斜段使用复合钻具，下部稳斜段使用常规钻具。二开钻井周期3.79天，二开机械钻速25.26m/h。

经上述两井对比，A井较B井二开钻井周期缩短34.40%，二机械钻速提高24.82%。复合钻具的应用能明显缩短浅井的钻井周期，并提高机械钻井速度。

2.2复合钻具在中深井、深井的应用

大港油区舍女寺、小集、港中等区块油层埋深较深，井深多为2500-5000m。随着井深增加地层压实作用增强，地层可钻性逐渐变差，钻时变慢。钻井过程中会出现诸如以下问题：

（1）随着井深的逐渐增加尤其是定向井，钻具受到的摩阻逐渐增大，常规钻具因转盘或顶驱功率问题转速无法达到要求，且钻压和扭矩因井壁摩擦损失也无法正常传到钻头造成机械钻速较低，同时增加了对钻具的磨损。

（2）浅定向深井，由于钻具重量较重，在上部定向井段处钻具受较大的拉应力，同时因钻具旋转又受到弯曲交变应力，钻具容易疲劳，导致本体经常刺漏。

（3）常规钻具井眼轨迹监控测斜时间较长，采用自浮式测一次单点时间少则1h，多则4h甚至会因单点无法浮出而造成起钻，单点数据如不符合井眼轨迹要求还需换钻具组合。

（4）深井段定向调整井眼轨迹问题。一是使用螺杆钻具带牙轮钻头钻具组合，定向工具面较稳、不易拖压，但是因质量好的牙轮钻头使用寿命限制最多纯钻只能使用50h左右，会造成频繁起下钻，且井越深起下钻时间越长，显著拖慢钻井周期。二是使螺杆钻具带PDC钻头，单趟钻井下钻进时间较长，但用PDC钻头深井段调整轨迹时，由于地层可钻性差，定向工具面不稳定，需频繁活动钻具进行定向，影响钻井速度。

针对深井施工产生的上述问题，主要是加大螺杆钻具和PDC钻头的使用，螺杆钻具作为动力钻具，把钻井液携带压力能转换为机械能，直接在井底带动钻头旋转，提供给钻头高转速及扭矩。螺杆钻具的使用减少了对钻柱转速的要求。钻柱转速转速的降低既削减了钻具外部磨损，也减少了交变应力对钻具的疲劳损坏。随钻测斜仪MWD的使用也避免了测单点的时效损失。针对深井调整井斜及稳斜钻进采用抗高温螺杆，和优选钻头型号，提高深井的复合钻进及滑动钻进的钻速。减少深井牙轮钻头的使用，避免因牙轮钻头部件脱落造成井下复杂及频繁起下钻造成的时效损失。

以某深井C为例。井型为三开四段制定向井，完井井深4510m。本井除一开及二开钻馆陶组底砾岩外，全井使用螺杆加PDC钻头复合钻具。依据地质情况分析：中靶情况设计靶心距30m，两靶点分别为4.88m、5.97m，充分满足工程设计要求;机械钻速方面二开明化镇、馆陶组使用MD9451钻头机械钻速达到了24.24m/h，东营组达到了12.31m/h。三开全部使用HT516SJ改进型短保径刀翼钻头，保证造斜和调整井眼轨迹定向时工具面的稳定;在造斜段（2970-3373m）钻具组合中未保留螺杆钻具上部欠尺寸稳定器，以加强定向钻进过程造斜率定向效果较好，机械钻速达到了7.17m/h。稳斜井段井段（3373-4510m）钻具组合中保留螺杆钻具上部欠尺寸稳定器，以保证复合钻进时井眼轨迹的稳定，减少因轨迹调整增加定向时间，机械钻速达到了9.54m/h。

本井钻井周期36天，平均机械钻速：13.56m/h，本井未出现事故复杂及钻具刺漏事件，充分体现了螺杆加PDC钻头复合钻具在深井中使用效果。

3结语

（1）螺杆加PDC钻头复合钻具有效的提高了大港油区的钻井速度，并使井身质量得到有效保证。

（2）螺杆加PDC钻头复合钻具可以改善钻柱的受力状况，减少钻具的弯曲度及旋转强度，尤其在深井中有效的减少了对钻具的疲劳破坏，减少了钻具事故的发生，同时也减少对技术套管的磨损。

（3）螺杆加PDC钻头复合钻具能够连续控制井眼轨迹，保证井眼轨迹圆滑，确保精确中靶。在老井区的施工时的防碰绕障施工中起到很好的作用，避免与临井“撞车”的发生。

参考文献

[1]陈养龙.螺杆加PDC钻头复合钻进技术[J].断块油气田.2012（04）：57-60.