开窗侧钻井钻头改进设计

2022-07-12李隆承吴殿友张俊虎任根利

设备管理与维修 2022年7期

关键词：机械钻速进尺斜井

李隆承，吴殿友，王辉，张俊虎，左磊，任根利

（1.渤海石油装备制造有限公司钻井装备公司，天津 300280；2.渤海钻探工程有限公司第三钻井工程分公司，天津 300280）

0 引言

侧钻井具有井眼小、环空小、生产周期长等特点，造成钻头容易泥包、定向工具面不稳、保径磨损严重、攻击性差等问题，通过侧钻水平井钻头改进设计，解决以上问题，提升小井眼开窗侧钻钻井效率，节省钻井时间，缩短钻井周期，降低钻井成本。

1 目前工况

苏里格地区开窗侧钻井目的层一般为石盒子组盒8下段，主要以浅灰色、灰白色、灰绿色砂岩为主，夹棕灰色、深灰色泥质砂岩，水平段长度一般为600～800 m（图1）。斜井段与水平段眼尺寸为Φ117.47 mm，开窗侧钻井井眼小，间隙窄，钻井循环泵压高，钻头容易泥包；钻具尺寸小，柔性大，滑动效率低，水平段轨迹调整困难，造成钻井周期长，井壁长期浸泡容易垮塌，易沉砂卡钻。

图1 显微镜下石盒子组的岩样

2 侧钻井PDC钻头优选

开窗侧钻井使用通径规、刮管器进行通径、刮壁后，下斜向器，经过开窗修窗试钻作业后，开始进行斜井段、水平段钻进，斜井段为500～600 m，水平段为600～800 m，常用的钻具组合及钻井参数如下。

2.1 斜井段钻具组合及钻井参数

（1）钻具组合：Φ118.00 mm PDC，0.17 m；Φ95 mm 7LZ 1.5°，4.61 m；Φ105 mm211，210回压凡尔，0.46 m；双公接头，0.4 m；Φ105 mm NMDC，1根；悬挂接头；Φ105 mm211，特锥母扣；Φ88.9 mm HWDP，39根；Φ88.9 mm DP。

（2）钻井参数：钻压2～4 tf（约200～400 MPa），转速50+LZ r/min，排量8 L/s，泵压14～18 MPa。

（3）泥浆性能：密度1.25～1.27 g/cm3，黏度48 s，失水3.5 mL。

2.2 水平段钻具组合及钻井参数

（1）钻具组合：Φ118.00 mm PDC，0.25 m；Φ102 mm 7LZ 1.25°，4.67 m；Φ114 mm扶正器；Φ105 mm211，210回压凡尔，0.46 m；双公接头，0.4 m；Φ105 mm NMDC，1根；悬挂接头；Φ105 mm211，特锥母扣；Φ88.9 mm HWDP3柱；Φ88.9 mm DP35柱；Φ88.9 mm HWDP10柱；Φ88.9 mm DP。

（2）钻井参数：钻压4～6 tf（约400～600 MPa），转速50+LZ r/min，排量7 L/s，泵压19～21 MPa。

（3）泥浆性能：密度1.28 g/cm3，黏度55 s，失水3 mL。

2.3 PDC钻头优选参数

根据地层特点，结合井队钻井参数及钻具组合，优选侧钻井PDC钻头设计参数为13 mm复合片，5刀翼，单排齿，水眼数量为5个，攻击性头型，复合片后倾角为16°～18°，使用情况见表1。

表1 改进前两口侧钻水平井实钻数据

根据实钻情况，斜井段、水平段均为2趟钻完成，单只钻头进尺为300～400 m，钻头起初新度为80%～95%，出井后切削齿并无崩齿及脱层现象，主要为切削齿磨损，磨损比较轻微（图2）。由于钻时慢起钻，磨损等级为1～2，单只钻头平均机械钻速为3.54～5.45 m/min，机械钻速较慢，根据磨损情况，需要整体提升钻头的攻击性和稳定性，以提升各井段的钻进速度。