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2 01 0年 第4 卷 第3 期 天 然 气 技 术 Na t u r a l Ga s Te c h n o l o g y Vo 1 ． 4． NO． 3 J u n ． 2 0 1 0 文章编号 1 6 7 3 9 0 3 5 2 0 1 0 0 3 0 0 3 9 0 2 斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用 李杰 郑伯华 翟芳芳。 1 ． 中国石化中原石油勘探局钻井工程研究院，河南濮阳4 5 7 0 0 1 ； 2 ． 中同石化中原石油勘探局井下特种作业处，河南濮阳4 5 7 0 0 1 ； 3 ． 中闰石化中原油田公司勘探开发科学研究院，河南濮阳4 5 7 0 0 1 摘要 吲 东北地 区地 层高陡构造 、倾 角大且泥岩 、砂 岩、白云岩 、碳酸 岩等岩性 交互 复杂的地质特性导致 钻井过程 中井斜难 以控 割 ，制 约 了机械钻速 的提 高 将 l 】 1wc r v垂直钻 井系统应用 于川 东北地 区的普 光 7 井与黑 池 1 井 ，对其应 用效果进行 了分析 ．认 为 w c r V垂直钻 井 系统可显 著地提 高机械钻 速 ，降低 井斜 角，可以有效 地 解决大钻压与井斜控 割的矛盾 关键词 四川 东北P o we r V垂直钻井系统井斜控制 机械钻速 中图分类号 T E 2 8 1 文献标识码 A O 引言 川 I 东北 陆相地层 属于高 陡构造 ，地层倾 角大 ， 钻井施工 中机械钻速低 ，易发生井斜 。井斜偏 大对 于钻井施 工 、固井 质量 以及 后期 油气 开发危 害极 大 。为满足井身质量控制 的要求 ，不得不采取减压 吊打的措施 ，从而降低 了机械钻速 ，而陆相地层钻 速低是影响全井钻井速度 的原因之一。P o w e r V垂直 钻 井系统可有效地解 决大钻压 与井 斜控制 的矛盾 ， 既可 以达到加大钻压提高机械钻速 的 目的 ，又可实 现井身轨迹 的良好控制。 l 川东北地层特性 川东北地 区大部分地质构造均表现出较 强的地 层 自然造斜能力 ，地层倾角大 ，加之地层产状基本 稳 定 ，容易发 生地 层 自然造 斜 。 由于 地层倾 角较 大 ，开钻后容易发生井斜 ；又 由于地层产状相对稳 定 ，造成全井的井斜控制相 当困难 。岩性变化频繁 也极易发生井斜。以普光 7 井为例 ，该井须家河组以 上地层夹层多、单一岩『 生的最大厚度多数不超过 5 0 m。 高陡构造与频繁的岩性变化给防斜 打直造成 了 极大困难 ，大多数井采取4 0～8 0 k N钻压轻压吊打的 保守措施进行 防斜打直 ，严重制约 了钻 井速度 的提 高 I l l 2 P o w e r V垂 直钻 井 系统及其应用 2 ． 1 P o w e r V垂直钻井系统 斯伦贝谢公司研发生产的P o w e r V垂直钻井系统的 最大特点是在旋转钻进方式下采用大钻压钻进 ，通过 地面控制实现井身轨迹 的连续控制，从而提高机械钻 速。该系统既可应用于定向井 、水平井的井身轨迹调 控 ，也可用于直井井身轨迹的控制。 时斡 控螂 构 叶 轮 转向 机 构驱 动 的 支 捧 崖 转向机构 园圃 图 1 P o w e r V垂直钻 井系统 结构 图 P o w e r V垂直钻井系统 图 1 主要由控制机构和转 向机构组成 ，控制平台由旋转的闸片调整位置 ，控制 信号传给转向机构 高边 ，由液压驱动3 片支撑座 ，定 向机构与钻头同转速转动 ，施加给钻头侧向力 低边 ， 从而达到控制井眼轨迹的 目的 。 2 ． 2 应用情况 2 ． 2 ． 1 在普光 7 井的应用 天然气技术 ／ 39 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第4 卷 翟芳芳，等斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用 第3 期 普光7 井处在构造边缘，地层倾角极大，沙溪庙 组的地层倾角为 2 5 。 ，所钻遇的地层 中砂岩 、泥岩 、 砂质泥岩 、泥质砂岩互层变化频繁 ，泥岩单层最厚 为2 0 i n ，砂岩单层最厚为 1 8 in ，最薄的只有 1 In ； 岩性各向异性，强度软硬交错 ，极易造成井斜。在 井斜控制上，先后采用大尺寸钻铤塔式钟摆、柔性 钟摆 、大钟摆等多套纠斜钻具组合 ，配合小钻压进 行防斜 、纠斜钻进 ，又采用单弯螺杆 无线随钻测 斜仪 MWD 跟踪进行滑动 、复合钻进 ，但机械钻速 慢且井斜增长很快 。为提高机械钻速及有效控制井 斜 ，决定使用 P o w e r V旋转导向垂直钻井系统施工 。 钻具组合为 3 l 1 ． 1 m m钻头 P o w e r V0 2 0 3 m m 浮 阀 03 0 9 mm扶正器 02 2 9 mm双 向减震器 2 2 8 ． 6 mm短钻铤 3 0 8 m m扶正器 02 2 8 ． 6 m m钻 铤 6 根 0 2 0 3 ． 2 mm钻铤 1 l ～1 4根 1 2 7 mm加重 钻杆 1 0～1 2 根 1 2 7 mm钻杆 。自2 0 0 5 年 1 月 3 0日 在井深 1 7 1 0 ．9 7 113 处开始使用该系统施工，至同年3 月 7日钻至井深 2 4 7 5 ． 3 5 1T I ，共钻进 7 6 4 ． 3 8 i n ，井斜 从 1 7 0 7 i n的 3 ． 8 。 降 至 2 2 7 2 i n的 0 ． 7 。 和 2 4 7 1 I T I 的 1 ．4 。 ，钻压 由 1 4 0 k N释放到 2 2 0 ～3 0 0 k N，纯钻时间 为4 1 8 ． 9 2 h ，机械钻速为 1 ． 7 5 1 13 ／ h 。 P o w e r V的井斜 控制效果 非常显著 ，井斜 角 由 3 ．5 。 逐渐降低为接近0 。 ，平均机械钻速得到显著提 高， 是邻井钻速的2 倍多。 表 1 是普光 7 井使用 P o w e r V的时效分析表 ，可 以看出其工作时间超过了总使用时 间的8 0 ％，大大 超过了常规钻井技术的使用时效。 表 1普光 7 井使用 P o w e r V的 时效分析表 2 ． 2 ． 2 在黑池 1 井的应用 黑池 1 井的构造位置在川东北通南巴构造带黑池 梁断背斜南翼 ，该井上部沙溪庙组地层倾角大 ，砂 泥岩互层频 繁 ，地层造斜率强 ，面临着严重的井斜 问题。为了提高上部井段的钻速，决定在该井第二 次开钻井段试验采用P o w e r V垂直钻井技术。钻具组 合 为 3 1 4 ． 1 m m钻头 P o w e r V 3 1 1 fi l m螺旋稳 定 器 0 2 2 8 ． 6 m m减 震 器 02 0 3 ． 2／ 1 1 ／ i0 浮 阀 40 ／ N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y 2 0 3 ． 2 m m MWD0 2 0 3 ． 2 m m钻铤 3 根 1 6 5 ． 1 m m 钻铤 5 根 1 3 9 ． 7 m m钻杆。 黑池 1 井 自 2 0 0 4年 1 1 月 2 9日2 0 5 0开始 下入 P o w e r V，下钻井深为 4 7 7 ． 7 4 I n ，至 2 0 0 5 年 1 月 1 9日 9 3 0 停止起钻，起钻井深为2 1 5 4 ．7 5 IT I 。累计使用 牙 轮 钻 头 l 3个 ，钻 进 1 6 7 7 ． 0 1 n l ，纯 钻 时 间 为 9 1 6 ．2 2 h ，平均机械钻速为 1 ． 8 3 m／ h ，使用钻头型 号 包 括 S H T 2 2 R G、 H5 1 7 G K、 H 5 3 7 G K， 钻 压 为 1 0 0 3 3 0 k N 常规控制在 2 4 0 k N内，随蹩跳钻情况 调整 ，转盘转 速为 4 8～9 1 r ／mi n ，排量 为 5 1 ． 1 5 8 ． 7 L／s 根据井斜变化情况调整排量 ，从而调整钻 头侧向力大小 ，终点泵压为 1 8 MP a 。 钻进期间地层造斜特性使井斜偏大时，可以通 过降低钻压 、加快转速 、增大排量 ，使 P o w e r V支撑 片拍击井壁所产生的侧向力相对增大，改善纠斜效 果 。一般情况下 ，由于排量受地面设备及钻井液携 岩能力的影响，调整纠斜的措施多采用降低钻压和 加快转盘转速的方法。 在使用P o w e r V 前 ，最大钻压为1 2 0 k N ，井斜最 大 为 1 ． 7 2。 ，平 均 机 械 钻 速 为 1 ． 3 5 I n ／h 。 使 用 P o w e r V后 ，最大钻压增至 3 3 0 k N，平均机械钻速为 1 ． 8 3 i n／h；P o w e r V下人前井斜角为 1 。 ，使用 P o w e r V钻至井深5 0 0 1T I 时井斜角为0 ．3 4 o ，结束时井斜角 为 1 ． 0 2 。 ，井斜角控制在 1 ． 6 。 以内。 3 结论与建议 1 P o w e r V 有 自动防斜、纠斜功能，适用于在 高陡构造硬地层中大钻压钻进 ，能有效控制井身质 量 ，大幅度提高机械钻速。 2 P o w e r V的转速和作用其上的功率决定了工 具 的纠斜力 ，一旦地层 造斜力增大 ，在钻井参数不 变的情况下，井斜势必增大。因此 ，必须加强对井 身轨迹的监控，一旦井斜增大，应立即调整钻井参 数。 参考文献 [ 1 ]刘仲华． 川东北地区钻井施工的几点认识 [ J ] _ 钻采工艺 ， 2 0 0 5 ，2 8 3 2 1 2 4 ． [ 2 ]王希勇，熊继有． 川 i 东北钻井新工艺应用与效果[ J ] ． 钻采 工艺 ，2 0 0 8 ，3 1 1 1 2 5 1 2 8 ． 编辑 蒋龙 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m