冯地坑区块单弯螺杆复合PDC钻头定向井施工概述

1、冯地坑区块轨迹控制技术40631钻井队 王延山 胡斌 蔡龙平摘要 本文根据我队在冯地坑区块单弯螺杆复合PDC钻头在定向井施工中机械钻速高，纯钻时效高等特点阐述四合一钻具组合的优势主题词 机械钻速 四合一钻具 水利参数 泥浆性能 轨迹控制随着定向井施工工艺的完善以及PDC钻头和单弯螺杆使用寿命的提高，常规的钻井技术已经不能够适应钻井提速的要求，单弯螺杆复合PDC钻井工艺适时出现填补了这项空白。在我四项目部所承钻的区块使用效果良好。现在将我队此套方案的实施与大家分享。一四合一钻具使用优势1. 纯钻时效高由于本套钻具其使用的根本目的是为了缩短钻井周期，尽可能的减了起下钻的时间，甚至中途不起钻实现一趟

2、完钻，所以纯钻时效高，我队的纯钻时效达到了35.75%，比去年提高了5.07%。2. 机械钻速高单弯螺杆复合PDC钻头钻进在最大可能下体现了PDC钻头低钻压、高转速的优势，特别针对我项目部施工的区块，特有的中软地层效果特别明显。且在洛河组定向施工工艺成熟、钻时快同时能够满足井身控制要求。3. 良好的剖面控制该套方案在实验成功后，具有良好的稳定性，在较长的定向段、斜井段变化不大，井身剖面好，对于一些经验不足的技术人员也能够很好的操控。4. 无钻头事故隐患由于PDC钻头无掉牙轮隐患，钻头事故大大降低。5. 后期施工顺利较短的钻井周期和良好的剖面保障了电测的一次成功率和下套管的顺利完成。二.基本使用

3、情况井号:D88-53设计方位:353.92 设计位移:153.88设计井深2419.8 实际单点:14.35井号:D90-54设计方位:179.01 设计位移:464.92设计井深2485 实际单点:13.72测深井斜方位测深井斜方位测深井斜方位测深井斜方位13589.23.419647.6349.2130317.918719351918513868.435120127.5348134318.7189.6198318.618514458.9351.520707.4.346.6139019.5188202418.3185.214938.5350.621007.1345.9144720.4188

4、.1207317.518315318.6349.821486.7346.3149319.8188212915.918015798.934921966.3347154419.5188217615.617916278.8347.822446.1347.2159018.818522351617716759345.922926.1347.3163018.7183228316.517517238.9346.523405.8347.9167818.6181.723311617417728.8346.923595.5348.3172618.818323791617318308.1348.224195.534

5、8.5179120186.114851517218787.9350.9184019.6186地88-53井和地90-54井均完成一趟钻施工.其钻具组合为:井号二开组合地88-53222mmPDC +172mmLZ*1度x8.02米+431X460 +213STAB(带键)+169mmNDC +165mmDC+461X410+127mmPC+411X410+方入。地90-54222mmPDC +172mmLZ*1度X7.6米 +431X460+461X460+165mmDC(3米)+212STAB+461X460+165mmNDC +165mmDC+461X410+127mmPC+411X410

6、+方入。例如地90-54井：该钻具188米入井，在630米开始定向两根，678米、870米定向两根，井斜增至10度，开转盘复合钻进至2140米，上随钻往小扭方位一根，之后复合至井完钻。该井为一趟钻，钻井周期4天12小时。该钻具在洛河表现为微增斜，安定、直罗、延安组井斜方位基本稳住，延长开始微降斜。降斜率为1度/100米。该井由于进安定时取10度超前角，最后在2140米随钻扭方位一根。完井闭合方位较大。三轨迹控制（一）.施工思路1、导向复合钻具增斜率低，一定要选择好造斜点，要根据设计位移及短钻铤的长度，到1300米把井斜和方位摆到位.可取3-5度超前角.2、造斜点尽量提前,提早定向，利用井浅和地

7、层软的有利条件提高定向施工效率3、可根据位移大小，选择短钻铤长度和上扶正器外径，最好将初始确定在10度左右，最大井斜控制在30度之内，造斜点选择在洛河组顶部,最低离安定顶界200米。出洛河后定向比较困难.尽量使用同一钻具组合,便于总结规律,把一套钻具组合使用成熟,避免后部地层反复扭方位施工.4、 在初始井斜打起来后要采用复合钻进，以便掌握该钻具的增斜率，然后根据实际情况，选择滑动或复合钻进。不可盲目施工,把井斜打大,不利于后部轨迹控制,避免后部井段反扣井斜作业.（二）.重视洛河段施工在整个轨迹控制中的重要性在洛河段要完成绕障、定向、复合调整三大功能，正好发挥了洛河地层井浅、可钻性好、定向效率高

8、、容易增斜的独有特点。由于后续井段PDC几乎无法进行滑动调整施工，所以在出洛河前一定要进行微调,把井斜方位摆到理想位置，这是在安定、直罗、延安以及延长上部地层全面复合快速钻进的前提，这显然是提速的关键。否则在中途起钻调整钻具组合，一来调整后的钻具组合不一定能达到控制目的,二来滑动调整效率低，PDC滑动工具面难以摆到位，如果下三牙轮,所剩井段又比较长,钻头使用寿命又不能满足要求,导致多次起钻,或大井段调整施工，明显降低了施工效率。定向时应连定造斜，边定边复合的做法有时比较被动。在前期定向时一定要复测工具面,确保工具面到位,方位要及早调整到位,在井斜较大时调整方位较困难,防止长井段调整方位形成低效

9、施工.如果出现井斜大于6度，方位偏差大于50度，必须采用降斜扭方位，连续滑动调整，把方位调整放在首位,避免出现井斜越打越大，而方位却调不过来的现象。（三）.加强洛河段微调意识 洛河井段复合调整，一是要尽早把方位调整到位,二是根据增斜率适当调整井斜，尤其要重视在上部小井斜段及时调整方位，树立及时微调意识，不要想在洛河底部一次调整到位, 钻井液的强絮凝和携砂性是确保洛河段滑动钻进的前提条件。往往在洛河低部由于泥浆性能不足,而无法调整,白白浪费了进行微调的机会。要力争在10度井斜时把方位摆到位，在10-15度井斜范围内进行微调，确保15度以后不作大幅度调整。（四）.下部地层的调整方法1、尽量坚持到离

10、完钻剩余井段在400米以内，确保后期一个牙轮钻头可以打完。2、深井扭方位尽量采用牙轮钻头，减少低效施工.3、如果选择在直罗调整，可在直罗底部大砂岩段人工调整，以尽量延长复合钻进井段。调整时根据立压变化情况，控制立压上升在1 Mpa左右。如果反扭角不好控制，可采用滑动一根，复合两根，接单根测斜看效果，根据结果反算反扭角。（五）. 注意事项:1、滑动前, 要有充足的循环时间，接单根测斜前，要反复活动钻具,尽量释放扭距,利于工具面一次摆到位.2、刹把操作平稳,严禁顿溜钻，把LZ和PDC使用好,提高排量，降低固相含量，延长LZ和PDC使用寿命，提高使用率。3、在遇到软硬交错地层时,如洛河安定交界面,

11、LZ和PDC的损伤都比较严重.要及时调整参数，降低转盘转速及钻压。4、螺杆入井前要认真检查。直接头以下各个接头要用B型大钳紧扣,确保弯差角丈量精确,并要画好示意图,防止把弯差角方向搞反. 5、使用好钻杆滤子，保护好螺杆和PDC；6、螺杆扶正器的外径磨损较快，是增降斜最敏感的位置。所以同一螺杆每口井预计的增斜率应递减. 7、绕障施工中一定要复测工具面，确保绕障施工的安全性。8、确保泵排量,加强泥浆的净化效果。四.特殊要求: 1. 单弯螺杆的选择下表是我队今年所使用的单弯螺杆的情况:厂家出厂编号型号总进尺纯钻时间山东潍坊50128165*1.253216142山东潍坊60199172*1.2527

12、0891山东德州DT60682172*12560104山东德州60414172*1.253218104 北石Z0606149-1172*13414124生健60221172*1.254457154天津立林60604033172*13401158天津立林06-07-052172*14609147天津立林06-08-039172*14149100从整体上看,天津立林螺杆较其他厂家的使用寿命长,性能稳定,为四合一钻具组合完成一趟钻工程提供了有力保障.2.泥浆稳定性. 泥浆性能的好坏是实施快速钻进的前提条件,是优质快速钻进的保障.二开环河、华池组以泥岩为主，若以清水钻进且用大排量紊流洗井容易造成井壁垮

13、塌，给后续施工带来不必要的麻烦，因此必须配成粘度在2829秒的PAM胶液开钻。地面泥浆量保持200方以上. 洛河组胶结疏松，钻时快、砂岩渗透性强，漏失量大，为防止因泥浆量不足引起沉沙卡钻,粘吸卡钻，所以必须保持地面泥浆量在200方以上，加强絮凝。加强泥浆的携沙能力及润滑性.安定组钻进，重点是搞好净化，强絮凝。直罗组有大段的泥页岩，泥页岩打开后，粘土矿物会吸水膨胀，降低泥页岩强度，使井壁失稳容易形成井壁垮塌，而且部分泥页岩还会分散到泥浆中影响泥浆性能。所以一般选择阴离子+金属两性离子聚合物来钻进直罗组井段，通过金属离子与井壁中带负电的粘土颗粒表面强烈吸附，增强钻井液与井壁之间的抑制性，达到防塌的

14、效果。还可选用中粘乙烯降滤失封堵防塌剂（BLA-MV）或者PX-03，来降低泥浆的失水，减少泥浆中的自由水向地层内扩散，控制泥页岩浸泡，从而起到防塌效果。具体措施：泥浆处理要在洛河底部进行，处理时适量复配防塌剂，以便控制安定组地层的坍塌掉块，在安定组钻进中进行直罗组防塌处理，泥浆量控制在200方左右，防止在直罗组钻进过程中要大量补充泥浆，补充泥浆时要配制成胶液按循环周均匀加入。由于该区块延安、延长组地层相对比较稳定，而且大段砂岩中的高岭土容易吸水膨胀形成缩径，延安组的石英砂岩段井眼异常规则，因此钻进时继续使用K-PAM+金属两性离子聚合物钻井液体系,适当减少金属两性离子聚合物(CMP）的用量，

15、重点加强体系的絮凝效果，强化抑制能力，使钻井液始终保持无固相，防止缩径阻卡。3.水力参数在泥浆密度,喷咀尺寸和马达流量为定量时,流经转子喷咀的流量和流经马达密封腔的流量总是随负载变化而变化的.钻头离开井底,马达负载近似为零,此时流经转子喷咀流量最小,而流经马达密封腔的流量最大.钻头钻进,使马达压差不断增加,使流经转子喷咀流量增加,而此时流经马达密封腔流量减少. 流经马达密封腔的流量为Qm,通过马达喷咀的流量Qz.即:总流量Q=Qm+Qz设定马达转速n值计算Qm值QM=nq/(v x60) (L/S) 容积效率v取0.90所以 Qz=Q-Qm (L/S)喷咀直径:d=(898pQz*2/p)*1

16、/4 (mm)Qm马达密封腔流量(L/S) Qz转子喷咀的流量(L/S)Q- -中空转子马达的总流量(L/S) v容积效率马达压降p=pst+poppst马达启动压降(Mpa) pop马达工作压降(Mpa)p泥浆比重(/L) 计算公式中q为中空转子马达的每转排量(L/r)其数值参考下表:5LZ172X7.0Lq=10.25LZ165X7.0L5LZ165X14.0Lq=8.5 按以上推荐计算公式,可以根据使用需要随时更换不同直径的喷咀,从而达到理想的效果.五.四和一钻具的弱点1、深井扭方位施工困难,尤其PDC滑动调整困难，反扭角不好掌握，工具面摆不到位，只有起钻更换牙轮钻头施工,从而PDC在深

17、井的快速钻井优势得不到体现,影响了机械钻速。2、由于底部组合专门加大扭矩紧扣，出现沉砂卡钻不好处理。3. 由于有扶正器,发生井下事故处理难度大,尤其是倒扣,套铣处理.套铣到扶正器位置,一般情况下都难以继续进行下去.4. 螺杆寿命不足，使用风险高。在全井段使用螺杆,对螺杆使用寿命要求严格.5. 螺杆钢性不足,扶正器磨损严重,直接影响钻井施工进程. 六、结论及建议一种新技术的推广与使用，必须在相关条件的支持下才能发挥其优势，PDC+LZ复合钻井，能明显提高钻井速度，而成功实施一趟钻完钻又必须有良好的泥浆性能和较长的LZ寿命作为保障。而在现场的施工中，设备状况各不相同，因此，根据现场条件设计施工方案，选择合理的剖面控制方案，使用好LZ是提高钻井速度的根本保