哈山区块防斜打直技术研究
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【摘要】新疆克拉玛依市乌尔禾区西北部哈山区块石炭系蕴含丰富的石油资源，胜利新疆勘探项目部2012年在该区块布井16口，设计井深在2000米左右，钻遇地层主要为中生界、上古生界，岩性致密，地层级值为6—10级，地层倾角为60°—70°，由于地层倾角过大，钻进过程中井斜控制难度极大。针对这一技术难点，通过塔式钟摆钻具组合、直螺杆钻具组合、垂直钻井工具、复合钻进等技术的研究应用，探索得出复合钻进技术在哈山区域具有较好的降斜、稳斜效果，同时可保证较高的机械钻速。
【关键词】防斜打直 钟摆钻具 螺杆钻具 垂直钻井工具 复合钻进技术
1塔式钟摆钻具组合的使用
塔式钟摆钻具组合是基于静力学的防斜打直技术，其降斜原理是利用倾斜井眼中钻头与稳定器或切点之间的钻铤重力之横向分力，迫使钻头趋向井眼低边降斜钻进，以达到纠斜和防斜的效果。因此，钟摆钻具的钟摆长度、钻铤的抗弯刚度以及所钻地层、所用钻头及施加钻压等是影响井斜控制的重要因素。哈山2井使用一套塔式钟摆钻具组合：
钻具结构：Φ311.2mm*3A+Φ203.2mm钻铤*18.15m+Φ311mm螺旋扶正器*+Φ9203.2mm钻铤*27.41m+Φ9177.8mm钻铤*73.74m+Φ127mm加重钻杆*91.23m+Φ127mm钻杆，钻进地层为石炭系。
钻进参数为：钻压60—100KN，泵压12MPa，排量60L/s，转速80r/min；钻进井段为152m—314m；使用效果：井斜由0.76°增至1.39°，增斜率为0.39°/100m，機械钻速为2.79m/h。
可以看出，采用塔式钟摆钻具组合，增斜不是很明显，但机械钻速为2.79m/h。由此可以说明，在地层倾角较大、易斜井段较长时，单纯地使用塔式钟摆钻具组合可以在一定程度上控制井斜，但是会极大的牺牲钻井速度和钻井效益。
2直螺杆+塔式钟摆钻具结构的使用
直螺杆钻具组合防斜的实质仍然是钟摆钻具防斜，不同之处在于利用螺杆的高转速提高钻具的纠斜能力。螺杆防斜主要是靠钻铤的横向力来纠斜，因此应设计成钟摆钻具组合。在钻具组合上接一个稳定器，即组成钟摆+螺杆的组合，还可在稳定器的下方接一根钻铤，组成钟摆柔性螺杆组合。哈山2井采用一次直螺杆钻进，钻进井段为314m—1451.2m。
钻具结构：Φ311.2mm*3A+Φ244mm直螺杆+Φ203.2mm钻铤*9.14m+Φ311mm螺旋扶正器*1.9m+Φ203.2mm钻铤*36.42m+Φ177.8mm钻铤*73.74m+Φ127mm加重钻杆*165.1m+Φ127mm钻杆，钻进地层为石炭系。
①钻进参数为：钻压100—130KN，泵压12MPa，排量60L/S，转速60—80r/min；钻进井段为314—1052m；使用效果：井斜由1.39°增至3.26°，增斜率为0.27°/100m，机械钻速为5.27m/h。
②钻进参数为：钻压40KN，泵压12MPa，排量60L/s，转速60—80r/min；钻进段为1052—1451.2m；使用效果：稳斜3.2°，机械钻速为1.61m/h。
通过上述内容可以看出，采用直螺杆钻具组合加压钻进时，机械钻速较高，有微弱增斜效果；吊打钻进有微弱降斜效果，稳斜效果明显，说明直螺杆钻具组合在该地层增斜微弱，吊打有微弱降斜效果，稳斜效果明显，但机械钻速较低，分析认为这与该区块地层硬度高、地层倾角过大有关。由此说明，直螺杆钻具组合不适合在哈山区块地层中应用。
3复合钻进技术的使用
复合钻进防斜技术是指采用螺杆钻具配合高效钻头的钻具组合进行复合钻进，以此实现防斜和提高机械钻速的目的。该技术是定向钻井技术在直井中的应用与发展，特点是滑动钻进与旋转钻进相结合，可实现不需起钻而采用定向纠斜技术进行滑动钻进。该技术可有效减少起下钻次数，在有效防止井斜的同时提高机械钻速，缩短钻井周期。
钻具结构为：Φ215.9mm*3A+Φ172mm动力钻具*1°+定向接头+Φb177.8mm无磁钻铤+MWD无线随钻+Φ177.8mm钻铤*46.23m+Φ127mm加重钻杆165.1m+Φ127mm钻杆，钻进地层为石炭系。
钻进参数为：钻压80—120KN，泵压10—13MPa、排量32—34L/S，转速60—70r/min；使用效果：2475—2575m段，井斜由3.21°降至1.24°，机械钻速为3.35m/h。2575—2800m段，井斜控制在2.0°以内，平均机械钻速为2.49m/h。
通过上述内容可以看出，采用复合钻进技术，在2475—2575m段降斜效果明显，在2575—2800m段，稳斜效果明显，同时采用该技术有效释放了钻压，提高了机械钻速。该技术在哈山2井中的应用取得良好效果。
4垂直钻井工具的使用
机械式自动垂直钻井工具（SVD）由中国石油大学（华东）与中石化胜利油田钻井工艺研究院合作研制。该工具能够在钻柱旋转钻进时自动感应井斜并进行主动纠斜。
钻具组合：Φ215.9mm*3A+垂直钻井工具+Φ177.8mm无磁钻铤*9.17m+Φ214mm螺旋稳定器*1根+Φ177.8mm钻铤*9根+Φ127mm钻杆，钻进地层为石炭系。
钻进参数：钻压120—140KN，泵压15MPa，排量34L/S，转速60—80r/min；钻进段2390—2475m；使用效果：井斜由5.69°降至3.21°，降斜率为2.92°/100m，机械钻速为4.09m/h。
通过应用SVD垂直钻井工具，在一定程度上解决了哈山区块高陡构造、大倾角地层等易斜地层的防斜问题，并实现了主动防斜，提高了钻井速度。该工具机械钻速为直螺杆钻具组合机械钻速的2.22倍，为复合钻进技术机械钻速的1.64倍。但机械式垂直钻井工具在应用中存在有效寿命较短的问题，制约了其进一步的应用。
5结论与建议
（1）在哈山区块采用传统塔式钟摆钻具组合轻压吊打，具有一定的降斜效果，但极大的牺牲了钻速，因而传统塔式钟摆钻具组合不适用于哈山区块这类地层倾角过大地层的防斜钻进。
（2）采用垂直钻井工具，有效降低了井斜，同时可实现满钻压的钻进，提高了机械钻速。但该工具的有效寿命较短，仍需进一步改进。
（3）直螺杆钻具组合不适应岩性致密、地层倾角60°—70°的上古生界地层。
（4）复合钻进防斜技术较好的解决了哈山2井井斜难控制问题，其降斜、稳斜效果明显，能够保证较高的机械钻速，并且现有工具配套成熟，技术较为完善，是一种较好的在大倾角地层防斜打直的技术手段。
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