旋轉導向鉆井技術的應用范文
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《江漢石油職工大學學報》2015年第二期
江漢油田針對不同旋轉導向鉆井系統技術進行了6口井的試驗及應用，其中包括涪陵焦石壩頁巖氣水平井、涪陵大安寨非常規水平井、江漢油田定向與水平井，對旋轉導向鉆井技術的工作方式及特點有了進一步的認識。
1.1在涪陵大安寨地區的應用
1.1.1涪頁6－2HF井應用斯倫貝謝旋轉導向系統情況分析1）應用情況。工具共入井4次。在旋轉導向全力增斜過程中，造斜率為5°／30m～7°／30m。導向控制中微調便捷，穩斜效果好。在水平段通過伽馬讀數及時修正軌跡，確保在目標儲層中穿行。2）分析與認識。①該工具在增斜段鉆進時表現良好，造斜率較高。②短起下及起鉆更換工具上提下放摩阻較小，上提最大摩阻100～120kN，下放摩阻10～50kN。③在增斜段鉆進時產生的反扭矩較大時，需上提下放鉆具以釋放鉆具上的扭矩，旋轉導向工具工作不正常時需停止鉆進，循環至工具信號正常后繼續鉆進，在一地程度上影響了鉆進效率。④在水平段鉆進施工中，對泥漿排量的要求較高，在微裂縫發育、承壓能力低地層使用隨鉆堵漏漿時施工排量受到一定限制，對鉆井速度有一定影響。
1.1.2涪頁3－2HF井應用貝克休斯旋轉導向系統情況分析1）應用情況。工具共入井4次，旋轉導向施工增斜段平均造斜率5°／30m，最高到6．4°／30m。水平段鉆進696m，井斜按要求控制在90．5°到91．5°之間，方位穩定性好。2）分析與認識。①工具在增斜段鉆進時造斜性能高，除起始造斜階段外，后期可穩定在5°／30m～5．5°／30m的造斜率，井眼軌跡控制平滑。②水平段鉆進機械鉆速達4．4m／h，高于同地層常規螺桿定向技術鉆速。③在造斜段配以貝克休斯鉆頭，機械鉆速僅1．2m／h，相對偏低，需加強工具、鉆頭與地層適應性的優選。
1.2在江漢油區特殊工藝井的應用1）共3口井應用了美國DoubleBarrel公司的推靠式旋轉導向系統。①廣38斜－11井檢驗了系統的防斜、造斜能力。從井深923m下入旋轉導向工具，井斜能基本在0．1°～0．3°之間，非常好地控制了上部地層的井斜問題，后將工具調整為全力增斜模式，進尺265m。造斜率為2．7°／30m～4．2°／30m。②SH6－P12井檢驗了系統的穩斜、造斜能力及使用壽命。從1735m開始共計下入3次，鉆具組合及鉆井參數相同。總進尺1646m，其中穩斜1024m，井斜穩定在5°左右，效果理想；造斜段造斜率為2．7°／30m～3．6°／30m，最大達到5°／30m；單次純鉆時間最大為132．25h。③陵5斜－注1井進一步檢驗了系統的造斜率及機械鉆速。斜率3°／30m～4．2°／30m。本井使用旋轉導向鉆井系統時平均機械鉆速達21．74m／h，比同區域同井段采用常規定向鉆具的井高出近100％。2）分析與認識。①該工具在垂直模式的工作狀態下連續鉆進了近1000m，井斜始終能控制的在0．3°以內，穩斜模式的工作狀態下連續鉆進了將近1000m，井斜始終能控制的在5°左右，方位控制在197．3°左右，防斜、穩斜軌跡控制較好。②井斜傳感器距離鉆頭0．3m，伽馬儀距離鉆頭3m，能及時地傳輸井下數據，無“零長”困擾。③工具對鉆井液性能、泵壓、鉆壓等相對無特殊要求，對井隊設備的要求不高，減少了儀器無信號導致的檢修設備、處理鉆井液、起鉆檢查的時間。④該旋轉導向系統實際鉆進過程中造斜率較低，只有2．7°／30m～4．2°／30m，對于中短曲率水平井的施工，可能在增斜過程中無法滿足其“著陸”的要求。⑤為提高鉆井速度，在底部鉆具上加裝了低速直螺桿，由于設計工作轉速低于200rpm，鉆井速度受到一定影響，需要進一步優化。
1.3在涪陵頁巖氣井的應用情況1）焦頁2－3HF井應用了美國DoubleBarrel公司的旋轉導向系統。分別在三開大井斜造斜及水平段進行了探索性的應用。在大井斜段穩斜鉆進效果較好，定向造斜鉆進造斜率較低，為3°／30m～4°／30m，水平段鉆進，井斜穩定控制在與設定值相差0．2°范圍以內，平均機械鉆速與常規螺桿復合鉆具鉆進效果相當。2）分析與認識。①水平段鉆進速度仍有潛力。采用低速螺桿在五峰組水平段鉆進平均機械鉆速10．34m／h，隨著螺桿轉速提高，鉆井速度可進一步提升。②工具調整及時、準確，水平段鉆進途中微調角度92．4°～93．4°僅花費約10分鐘即完成調整指令。③需進一步完善自動錄入實時伽馬功能，縮短工具的測量周期，在焦石壩龍馬溪組快速鉆進時能讀取更多伽馬值，滿足地質導向工作需要。
2結論與認識
1）旋轉導向鉆井技術在國內頁巖氣等非常規油氣開發中得到了一定應用，實踐表明對于復雜工藝井，具有提高定向鉆井效率的作用。2）旋轉導向鉆井技術防斜、穩斜能力較強，且穩定性好，該技術適合上部防斜要求難度高的地層，下部在長井段穩斜及長水平段延伸鉆井中具有明顯優勢。3）旋轉導向鉆井技術能更加精確高效地進行工程和地質導向，水平井開發中地層的不確定因素較多，旋轉導向鉆井技術可隨時調整定向施工方案，使軌跡控制更加主動，相比常規定向調整方位更加快捷，能夠鉆出更加平滑的水平段井眼，為后續鉆井、壓裂、試氣施工創造良好井眼條件。4）旋轉導向工具的造斜率相對普通螺桿定向造斜較低，該技術較適合設計造斜率較低的中長曲率水平井應用，國外廠家近期雖已研發了新產品可提供較高造斜率，仍需在應用中得到進一步驗證。現場運用中，需要對底部鉆具組合進優化，進一步提高實際施工中的造斜率，以滿足各種井型需要。5）目前，旋轉導向核心技術主要被國外公司掌握，技術服務費用較高，國產化應用受到限制，采用國外公司與國內廠家聯合組裝配套、維修保養的方式，可以降低使用費用，加快推進國產化進程，實現該項技術在國內的推廣應用。
作者：李增科趙哲單位：中石化江漢石油工程有限公司技術裝備處