三扶四合一鉆具組合研究與應(yīng)用-

1、1前言長慶油田油層組儲層多為特低滲儲層。洛河儲層是長慶油田的主要儲層。該儲層厚度一般在100300m 之間,屬于大孔隙、高滲、低壓砂水層,砂子顆粒為中砂、細砂、粉砂,粒度大部分在250mm 以下,巖石膠結(jié)強度差,部分層數(shù)裂隙發(fā)育不好,同時存在水平裂縫和垂直裂縫。個別層數(shù)為破碎小塊狀不成型,即松散層。這些地層特點是造成鉆井過程中定向段造斜和穩(wěn)斜困難的主要因素。四合一鉆具自2006年提出以后,在長慶油田各區(qū)塊得到大量推廣應(yīng)用,但也暴露出存在的缺陷和不足。長慶油田洛河儲層在軌跡控制中表現(xiàn)為大增、下部地層增降斜規(guī)律不穩(wěn)定的特性。為克服上述不足,通過實踐摸索,在無磁鉆鋌上增加一個扶正器,將原四合一鉆具改

2、進為三扶四合一鉆具,取得理想的軌跡控制效果1。2三扶四合一鉆具組合基本原理2.1鉆具結(jié)構(gòu)三扶四合一鉆具相當(dāng)于三扶穩(wěn)斜鉆具結(jié)構(gòu)。理論上三扶四合一穩(wěn)斜鉆具較四合一鉆具下部剛性更強,鉆具更居中,其穩(wěn)斜、穩(wěn)方位能力較四合一鉆具更加突出,其示意圖如圖1所示。2.2鉆具組合考慮到四合一鉆具中單彎螺桿的長度及長井段穩(wěn)斜的難度,借鑒常規(guī)三扶穩(wěn)斜鉆具組合,優(yōu)選三扶四合一鉆具組合為:準(zhǔn)222mm PDC+C7LZ172mm ×1.25°+1.53m SDC+準(zhǔn)212準(zhǔn)213mm STAB+準(zhǔn)165mm 無磁+準(zhǔn)210準(zhǔn)212mmSTAB+準(zhǔn)165mm DC911根+單彎螺桿優(yōu)選7/8頭(7頭的

3、轉(zhuǎn)子,8頭的釘子螺桿2,推薦短鉆鋌1.52.5m ,螺桿扶正器外徑為準(zhǔn)212準(zhǔn)213mm 。第一個剛性扶正器外徑要求大于第二個剛性扶正器,螺桿扶正器外徑偏小會影響到三扶四合一鉆具組合的穩(wěn)斜、穩(wěn)方位能力。2.3應(yīng)用效果對比“三扶四合一”鉆具組合研究與應(yīng)用蔡智剛,劉國良(中國石油長城鉆探公司遼河井下作業(yè)公司,遼寧盤錦121207摘要近幾年來,四合一鉆具在長慶油田的鉆井提速中發(fā)揮了巨大作用,在各區(qū)塊得到推廣應(yīng)用。但在長慶油田吳起、盤古梁區(qū)塊的應(yīng)用中也暴露出存在的缺陷和不足,部分鉆井軌跡控制表現(xiàn)為洛河儲層大增,下部地層增、穩(wěn)斜規(guī)律不穩(wěn)定的特性,導(dǎo)致反復(fù)調(diào)整,低效施工,影響了鉆井的提速效率。為增強下部鉆

4、具組合的剛性,提高鉆具的穩(wěn)定能力,通過反復(fù)實踐摸索,在無磁鉆鋌上增加了一個扶正器,提出了改進四合一鉆具為三扶四合一鉆具的思想,并對三扶四合一鉆具組合進行研究,試驗推廣了三扶四合一鉆具組合,并取得理想的軌跡控制效果。對三扶四合一鉆具的穩(wěn)定性、減小方位漂移量、控制好第一趟鉆、減少后期扭方位幾率進行研究,針對定向井鉆具組合使用中出現(xiàn)的問題,總結(jié)出相應(yīng)的使用規(guī)律,并根據(jù)現(xiàn)場應(yīng)用效果,指出三扶四合一鉆具組合應(yīng)用時的技術(shù)關(guān)鍵和注意事項。關(guān)鍵詞定向井鉆具組合軌跡控制三扶四合一作者簡介:蔡智剛,工程師,2002年畢業(yè)于西南石油學(xué)院石油工程專業(yè),目前主要從事鉆井工程工作。1準(zhǔn)222mm PDC ;2C7LZ17

5、2mm ×1.25°3-1.53m SDC ;4-準(zhǔn)212準(zhǔn)213mm STAB ;5準(zhǔn)165mm 無磁;6準(zhǔn)210準(zhǔn)212mm STAB ;7準(zhǔn)165mm DC911根圖1三扶四合一鉆具組合圖765432110m710m 12m SINO-GLOBAL ENERGY ·71·第10期時間完井/口進尺/m單臺鉆機月速/m機械鉆速/(m ·h -1鉆井周期/d建井周期/d183629258.154.55-59.43-35.7表3吳起區(qū)塊施工井與2007年對比情況表1三扶四合一與四合一鉆具使用規(guī)律對比項目三扶四合一鉆具四合一鉆具井斜變化率方位變化率

6、井斜變化率方位變化率環(huán)河華池-1.11.8-2.51.7-2.52.0-3.04.0洛河 1.03.0-3.01.0-1.04.3-3.53.2安定-1.52.5-1.01.0 1.53.7-1.02.0直羅延安中部-2.01.0-31.0-4.0-1.5-1.73.1延安下部富縣-1.02.0-1.02.5-3.83.1-2.02.4長1長2-1.01.5-2.00.5-2.5-2.0-0.51.4長2以下-2.50.5-2.02.0-3.5-1.0-1.93.2(°/100m長慶油田長10井采用三扶四合一鉆具取得理想的一趟鉆指標(biāo)。2008年,長10井共實現(xiàn)67口井二開一趟鉆,對比

7、使用三扶四合一及四合一鉆具可見,三扶四合一鉆具實現(xiàn)的一趟鉆速度明顯高于四合一完成的一趟鉆。證明三扶四合一鉆具能有效減少全井段滑動,達到提高鉆井速度的目的,對比數(shù)據(jù)見表4。3三扶四合一鉆具注意事項和技術(shù)要點不同尺寸扶正器匹配的三扶四合一鉆具的使用規(guī)律:不同尺寸扶正器的匹配對三扶四合一鉆具的使用有很大影響(見表5,近鉆頭螺桿扶正器越大,三扶四合一鉆具的穩(wěn)定性越強;剛性扶正器的選擇一般要求第一扶正器外徑大于第二扶正器外徑,如倒置,該鉆具可能表現(xiàn)出弱增斜特性。鉆具選擇時應(yīng)考慮該特性對軌跡控制的影響。三扶四合一鉆具的方位漂移規(guī)律:三扶四合一鉆具在洛河的增斜率較四合一鉆具弱,一般為1°3

8、6;/100m ,下部地層的穩(wěn)斜能力較原四合一鉆具強,一般為-2.5°1°/100m 。方位漂移整體規(guī)律以左漂為主。三扶四合一鉆具定向方位建議超前6°9°,出洛河儲層的井斜超前小于原四合一鉆具,建議超前3°5°。對比的四合一鉆具結(jié)構(gòu)如下:準(zhǔn)222mm PDC+準(zhǔn)213mm C7LZ172mm ×1.25°+3m SDC+準(zhǔn)212mm STAB+無磁+鉆鋌+三扶四合一鉆具結(jié)構(gòu)為:準(zhǔn)222mm PDC+準(zhǔn)213mmC7LZ172mm ×1.25°+2m SDC+準(zhǔn)212mm STAB+無磁+準(zhǔn)210

9、mm STAB+兩鉆具結(jié)構(gòu)在不同地層的井斜方位變化率效果見表1。從表1對比可以看出:三扶四合一鉆具組合與四合一鉆具相比,鉆具的穩(wěn)定性相對更好。雖然上部洛河地層的增斜力能弱于四合一鉆具,但下部地層的穩(wěn)斜能力較四合一鉆具更強。整體方位變化以左漂為主。區(qū)塊整體周期縮短14.12%,單臺鉆機月速提高20%。長慶油田吳起區(qū)塊2008年初開始試驗三扶四合一鉆具,并逐漸推廣。表2為吳起區(qū)塊三扶四合一與四合一鉆具鉆井指標(biāo)對比。從表2可以看出,三扶四合一鉆具與一般四合一鉆具的鉆井指標(biāo)相比,鉆井周期縮短14.12%,鉆機月速提高20%,機械鉆速提高5.73%,能有效提高鉆井速度。吳起區(qū)塊使用三扶四合一鉆具后提速效

10、果遠高于平均值。2008年,吳起區(qū)塊在未使用無線儀器條件下,應(yīng)用三扶四合一鉆具,提速增幅高達58.1%,遠高于該區(qū)塊2007年的平均水平,見表3。項目井?dāng)?shù)/口鉆井周期/d建井周期/d單臺鉆機月速/m機械鉆速/(m ·h -1-14.12-13.24205.73表2吳起區(qū)塊三扶四合一與四合一鉆井指標(biāo)對比2011年第16卷·72·SINO-GLOBAL ENERGY項目井?dāng)?shù)/口鉆井周期/d 建井周期/d單臺鉆機月速/m機械鉆速/(m ·h -1-1.14+1217+3.354 4.61183.89-0.72表4長10井一趟鉆指標(biāo)對比優(yōu)化鉆井設(shè)計:四合一鉆具中

11、單彎螺桿的長度較長,長井段穩(wěn)斜難度大,且鉆具在井斜大于25°后調(diào)整較困難,增穩(wěn)斜規(guī)律不穩(wěn)定,應(yīng)用須謹慎。從表2可以看出,三扶四合一鉆具與一般四合一鉆具指標(biāo)相比,鉆井周期縮短14.12%,鉆機月速提高20%,機械鉆速提高5.73%,能有效提高鉆井速度。應(yīng)用三扶四合一鉆具在防碰許可情況下,盡量提高造斜點,一般放在二開后30100m ,最大井斜盡量控制在15°以下,大位移井通過提高初始井斜角,最大井斜控制在20°左右。剖面控制要求走設(shè)計上線:在施工前,要有全井的施工設(shè)想,要求全井段進行軌跡預(yù)算,預(yù)算細化到各地層。必須體現(xiàn)剖面控制走設(shè)計上線的思路,上部井段井斜富余,下部井

12、段依靠鉆具自身的特性微降,達到減少滑動的目的。及時微調(diào),努力減少全井段滑動:要求連續(xù)定向,定向到位,加強預(yù)算,及時修正,減少全井段滑動。總結(jié)地層變化規(guī)律,充分利用地層變化特性,及時微調(diào),努力減少下部滑動,提高全井施工效率。對鉆井液強化處理,重點解決攜砂潤滑:鉆井液管理重點從抑制、攜砂、潤滑及鉆井液凈化入手,要求鉆井液量必須充足,利于沉砂,凈化良好。并改善潤滑性,減小滑動阻力,要求鉆井液具有清、凈、滑的目測性能。配合必要的定期清掃井眼措施,確保井底攜砂取得較好效果。鉆井參數(shù)的匹配:螺桿鉆進參數(shù)主要以泵壓升高值為依據(jù),滑動鉆進時,推薦泵壓升高值為12MPa 。螺桿復(fù)合鉆進時仍然以泵壓升高值為準(zhǔn),推

13、薦泵壓升高2.53.5MPa 。同時,結(jié)合設(shè)備和實際鉆進情況,找到一個最快的鉆壓。轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速以6090r/min 為參考,結(jié)合設(shè)備情況和實鉆情況,找出最佳轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速。蹩跳地層要適當(dāng)降低轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和鉆壓。在定向參數(shù)選擇上,應(yīng)充分釋放參數(shù),快速鉆進。扶正器匹配準(zhǔn)213mm+準(zhǔn)213mm+準(zhǔn)211mm準(zhǔn)212mm+準(zhǔn)211mm+準(zhǔn)209mm準(zhǔn)212mm+準(zhǔn)211mm+準(zhǔn)212mm地層井斜變化率方位變化率井斜變化率方位變化率井斜變化率方位變化率環(huán)河華池-0.81.8-2.11.4-1.11.5-2.53.7-1.01.2-1.51.9洛河 1.53-2.52.0 1.52-3.03.0 1.02-2.02.

14、5安定-1.02.5-0.51.0-1.51.5-0.70.9-1.51.0-1.01.0直羅延安中部-1.51.0-2.02.0-2.00.8-2.53.0-2.01-3.52.5延安下部富縣-2.53.0-1.51.5-2.52.3-2.52.5-1.52.5-3.02.0長1長2-0.51.5-1.00.5-1.01.0-2.0-1.0-1.01.0-2.0-0.5長2以下-2.0-0.5-1.72.5-2.5-1.5-2.03.0-2.51.5-1.52.2表5不同尺寸扶正器匹配的使用規(guī)律對比(°/100m4結(jié)論在無磁鉆鋌上增加一個扶正器,將原四合一鉆具改進為三扶四合一組合鉆

15、具,可以得到理想的軌跡控制效果。數(shù)據(jù)顯示,其穩(wěn)定性明顯好于四合一鉆具。三扶四合一鉆具與一般四合一鉆具的鉆井指標(biāo)相比,區(qū)塊整體鉆井周期平均縮短14.12%,鉆機月速平均提高20%,機械鉆速平均提高5.73%,可作為鉆井提速的有效方法加以推廣。實際對比表明,三扶四合一鉆具實現(xiàn)的一趟鉆速度明顯高于四合一鉆具完成的一趟鉆。證明三扶四合一鉆具能有效減少全井段滑動,達到提高鉆井速度的目的。不同尺寸扶正器的匹配對三扶四合一鉆具的使用具有很大影響。近鉆頭螺桿扶正器越大,三扶四合一鉆具的穩(wěn)定性越強;剛性扶正器的選擇一般要求第一扶正器外徑大于第二扶正器外徑,鉆具選擇時應(yīng)考慮該特性對軌跡控制的影響。參考文獻:1韓志

16、勇.定向井鉆井設(shè)計與計算M.北京:石油工業(yè)出版社,2007.2黃文學(xué).長慶姬塬油田定向井下部鉆具組合研究J.科技信息:科學(xué)·教研,2007(34:400-438.(編輯謝守國·73·第10期蔡智剛等.“三扶四合一”鉆具組合研究與應(yīng)用Research and Application of Making Up of Stringof "three-centralizer and four in one"Cai Zhigang ,Liu Guoliang(Liaohe Downhole Operation Branch of CNPC Greatwa

17、ll Drilling Company ,Panjin Liaohe 121207AbstractFour in one drilling tool in recent years has played huge role on the speed raising in drilling of Changqing oilfield ,which has been popularized and applied in each block.But its application in Wuqi and Panguliang block also exposed the defects and s

18、hortcomings ,partial drilling trajectory control has the charac -teristics of greatly increasing of Luohe reservoir ,unstable build and hold wellbore rule in the lower forma -tions ,which leads to repeated adjustment ,inefficient operation and great influence on the fast drilling.In order to enhance

19、 the BHA rigidity and improve drilling stability ,a centralizer is added on non-magnetic drill collar through repeated practice.The idea of three-centralizer and four in one instead of four in one is put forward.This making up of string is studied and popularized through the experiments ,which achie

20、ved ideal results of trajectory control.Hole stability ,reducing the azimuth drift quantity ,controlling of the first drill ,reducing late twisting direction probability of the drilling assembly for the directional well are studied.According to the physical problems in the use ,the corresponding rul

21、es of the usage is summarized ,and key technique of appli -cation and matters needing pay attention to of this kind of BHA are given under the guidance of field appli -cation.Keywordsdirectional well ;drilling assembly ;drilling trajectory control ;three-centralizer and four in one2011年第16卷·74·中外能源SINO-GLOBAL ENERGY ·能源知識·處理垃圾的新思路之二:生態(tài)島可以