新型配切削齿扶正器在渤海油田的应用

张鑫等

摘 要：通过对倒划眼扶正器外部结构以及工作原理的简要说明。通过倒划眼扶正器在渤海某油田的应用，进行了其与不安装倒划眼扶正器的旋转导向钻具在轨迹控制、倒划眼起钻速度的对比分析，给出了倒划眼扶正器的使用模式，为其他地区使用该工具提供了参考经验。

关键词：新型配切削齿扶正器；渤海油田；应用

1 技术背景

海上钻井作业成本较高，以“优快钻井技术”为代表的渤海石油钻井作业是降本增效的基础。为实现高效、快速钻进，旋转导向工具尤其是斯伦贝谢Xceed系列工具在渤海油田使用极为广泛，但是限于旋转导向工具特性，井眼形状规则[1-3]，经常出现完钻后或者中途短起钻时无法直接起出需要倒划眼，而倒划眼过程中频繁蹩扭矩、憋泵压的问题[4]，严重影响作业时效。为解决此类问题，倒划眼扶正器应运而生。

2 倒划眼扶正器的结构组成

倒划眼扶正器的基础结构设计是建立在普通扶正器和现有倒划眼扶正器的设计基础上的，对扶正翼和螺旋角度重新设计，并在扶正翼上精确布置倒划眼齿。新型倒划眼扶正器双向均具备切削齿，主体采用三流道设计。该工具在国外已有成熟工具。国外生产的下部带有切削齿的扶正器，结构设计为多流道设计，流道狭小，在现场使用过程中出现了影响返屑的效果。

依托当前理论基础，重新设计工具结构，提高切削齿的布齿科学性和严谨性，确保工具的实用性，突出切削功能。扶正器倒划眼PDC复合片冷却和钻井排量和钻具转速的关系：提高倒划眼齿的使用寿命，减少崩齿，掉齿等不良现象，增加切削时的稳定性。

3 工作原理

倒划眼扶正器通常配合旋转导向钻具使用，在使用的过程中，渤海常用的旋转导向钻具组合为（以311.2mm井眼为例）：？覬311.2mm钻头+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm无磁钻铤+ +？覬203.2mm随钻震击器+X/O+？覬127mm加重钻杆×14。使用倒划眼扶正器的加放位置在震击器与非磁钻铤中间，加放后钻具组合为（以311.2mm井眼为例）：？覬311.2mm 钻头+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm无磁钻铤+？覬304.8mm倒划眼扶正器+？覬203.2mm随钻震击器+X/O+？覬127mm加重钻杆×14。如此加放位置在使用过程中完全的避免了对MWD测斜的磁干扰。在钻进以及倒划眼的过程中利用钻柱的旋转，再加上双向切屑齿对井壁堆积的岩屑持续切屑作用，提高了返砂的效率，解决了倒划眼困难，磨损钻具的难题。

4 在渤海某油田的应用

4.1 地层情况与作业难点

渤海某油田主要含油目的层是明下段，岩性特征为一套泥岩与粉砂岩、砂岩的不等厚互层，砂岩单层厚度2～20m不等，开发井型以水平井为主。明化镇组和平原组成岩性差，泥岩中粘土含量较高，水敏性较强易水化膨胀，砂岩渗透性强表面容易形成虚泥饼，在旋转导向钻具形成的规则井眼中，泥岩的水化膨胀和砂岩的虚泥饼均导致有效井眼尺寸缩小，这是倒划眼困难的主要原因。

4.2 轨迹设计与控制

4.2.1 井眼軌迹设计。两口井轨迹设计均为水平井，采用两段式造斜，F7H井最大井斜角52.13°，完钻井深2370m，F17H井最大井斜角52.51°，完钻井深2505m。

4.2.2 轨迹控制。上部井段地层较下部更松软，鉴于造斜率要求，考虑综合钻井成本，在上部井眼使用马达钻具。以F7H井为例，马达钻具组合：？覬311.2mm 钻头+？覬244.5mm马达（1.15°，？覬308mm直翼扶正套子）+？覬203.2mm 浮阀接头+？覬269.9mm扶正器+？覬203.2mm无磁钻铤+？覬203.2mmMWD+？覬203.2mm无磁钻铤+？覬203.2mm随钻震击器+X/O+？覬127mm加重钻杆×14。在二次造斜开始后，依据实际滑动情况，决定更换为旋转导向钻具组合：？覬311.2mm钻头+？覬228.6mmPD Xceed+？覬209.6mmARC+？覬209.6mmTelescope+？覬203.2mm无磁钻铤+？覬304.8mm倒划眼扶正器（F7H井使用）+？覬203.2mm随钻震击器+X/O+？覬127mm加重钻杆×14。

4.3 倒划眼时效分析

两口井完钻后倒划眼短起过程中的倒划眼扭矩、速度对比可以看出，普通旋转导向钻具在倒划眼过程中扭矩较大，F7H井倒划眼平均扭矩15.91Kn.m，F17H井16.85Kn.m，降低了5.6%，且平稳。在倒划眼速度方面，可以很明显看出使用倒划眼扶正器的旋转导向钻具在倒划眼过程中明显快于普通旋转导向钻具，平均倒划眼速度：F7H井84.17m/h，F17H井48.41m/h，提高了73.86%。

F17H井在倒划眼短起过程中处理复杂情况共用4.25h，F7H井使用倒划眼扶正器全程无复杂情况，相比之下使用倒划眼扶正器的F7H井在时效方面快于未使用倒划眼扶正器的F17H井。

5 结束语

（1）现场应用过程中可根据实际地层情况，适当的通过增加辅助切屑齿、改变主切屑齿的尺寸及倾角等措施来增加倒划眼扶正器的使用寿命和提高钻井效率。（2）使用倒划眼扶正器后，倒划眼起钻过程中扭矩波动较平稳，出现复杂情况次数大幅度减少，倒划眼起钻效率有了较大提高，处理复杂情况所用时间减少，钻井成本也随之降低。

参考文献

[1]和鹏飞，孔志刚.Power Drive Xceed指向式旋转导向系统在渤海某油田的应用[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2013：45-48.

[2]刘鹏飞，和鹏飞，李凡，等.Power Drive VorteX钻具系统配套PDC钻头优化设计[J].长江大学学报（自然版），2014：41-42.

[3]刘鹏飞，和鹏飞，李凡，等.Power Drive Archer型旋转导向系统在绥中油田应用[J].石油矿场机械，2014，43：65-68.

[4]和鹏飞.辽东湾某油田大斜度井清除岩屑床技术的探讨[J].探矿工程：岩土钻掘工程，2014.

作者简介：张鑫，黑龙江省兴隆林业局人，男，工程师，毕业于东北石油大学石油工程专业，主要从事海洋石油钻井技术监督工作。