高速螺杆在水平井中的运用探讨

潘斌

摘要：随着经济全球化的快速发展，我国经济进入蓬勃发展时期。石油的开采工作关乎着国家经济发展的水平，国家一直很重视国家石油资源的勘探与开采工作。本文以新疆吐哈油田开发为例，通过现场试验证明了PDC钻头与井下动力钻相互配合能够在高速钻井中，针对软到中等硬度地面发挥其使用寿命高、钻井劳动强度低等优点，并证明了在现场施工中“高速螺杆钻具+常规PDC钻头”具有明显的提速效果，同时根据实验中存在的问题提出了相应的改进建议。

关键词：高速螺杆;水平井;运用探讨

为了能够达到缩短建井时间，降低起下钻的次数，降低建井成本，提高经济效益，可以通过使用PDC钻头钻井的方法实现。2010年吐哈油田开展“高速涡轮钻具配常规PDC钻头”的实验项目，实验结果表明两口井的开采速度都得到了明显提升。虽然该实验项目能够提高开采速度，但存在费用昂贵、使用时间短的问题。2015年在总结前期实验的基础上，改造了螺杆钻具，并将其运用到定向井与水平井中，且取得良好的实验效果。

一、三塘湖盆地的基本情况概述

1.地质概况

吐哈油田最近几年的勘探开发区域是三塘湖盆地，其二开的井身结构在水平井中最为多见，这样的井身机构造成裸眼长，摩擦阻力大，因此在造斜点选择时一般会选择在1300米以下的地层，这些地层多深灰色的泥岩与火山岩为主。在此地质情况钻井时，水平井出现二开的井身机构，造斜段长度大约为400米，水平段长度为800米左右。

2.钻进难点与对策

三塘湖盆地的马郎沟造带钻井的难点主要是由于其地形多变且地下岩层构造复杂，在西山窑组与三叠的煤层发育较好，但在中侏罗层与目的层之间存在断层，钻井时容易造成卡钻、塌陷等情况，为钻井工作带来了难度，另外，工期的压缩以及资金的减少的情况，也为钻井工作增加困难。通过对技术方案对比后，提高钻井速度能够将这些问题全部解决，经过对大量钻井资料的分析整理，可以通过螺杆转数与定向PDC选型两方面入手。

二、高速螺杆的选型

在钻井方式中最常选用的是旋转钻井系统，其系统主要作业方式为利用井下动力带动PDC钻头对岩石进行破碎。可以通过加大钻头对岩石的剪切力度或提高钻头对岩石的剪切频率的方式，提高钻头的工作效率。因此在后期选择时可以选用高转速螺杆带动钻头，从而在最大程度上提高钻头的破岩效率，根据PDC钻头与螺杆钻具的转速要相互匹配，通过配比试验后发现，4LZ172-VI的钻速最高，与PDC搭配后能够发挥最大的破岩效率，4LZ172-VI是一款拥有4个转子头，大小为172毫米的九级高速螺杆。

三、PDC钻头的选型

通过对近几年数据统计结果分析，三牙轮钻头的定向效果比常规PDC钻头要更具有优势，三牙轮钻头能够保持稳定的工具面，造斜率也相对较高，能够保持较高的机速。通过钻头特点、减震结构、布齿结构等综合分析，中等硬度的地层应该选择DM653D型号的定向PDC钻头，该钻头是五刀翼定向钻头，能够在钻井施工过程中最大程度的保持钻速，在钻头生产时采用了综合防震设计，能够保证钻井施工的时钻头的稳定性，避免工作时钻头产生损坏，提高钻头的工作寿命。

四、钻井技术措施

下钻与起钻前后都要检查钻具是否完整，并记录螺杆钻具浸入钻井液后的排量是否符合35L/s的正常排量以及力压，保证钻井施工前期的安全性。在钻頭工作时应保证钻头的稳定性，钻头与井底的距离小于7米时，应降低转速至20L/s同时启动转盘，当钻井液从井口返出时要低速的放下钻头，将井底清洗干净后再对井底进行造型，这时需要根据钻时与转盘扭矩的变化程度，适当的调整钻压，保证机械钻速的稳定性。

由于是进行地下施工，因此在钻头钻进过程中要开启除砂器与除泥器，减少在钻进过程中泥沙对施工的影响。例如可以使用离心机缓解钻井过程中钻井液持续加重的现象。另外在钻进过程中要时刻关注扭矩、泵压等数据变化，通过数据的变化判断钻井内的情况，防止出现卡钻或螺杆停止工作而引发的其他情况。

当钻头钻至1300米至1500米时，要提前根据周围钻井的录井图预测地下煤层的位置，如果遇到煤层需要按照煤层钻井施工流程及操作规则进行煤层钻井操作，切记不可贸然钻井。当钻头钻至1650米至1700米之间时，该层主要为火山岩具有凝结效果因此除了做好泥浆性能维护工作外还要提高泥浆的润滑效果，禁止钻头在该层停留静止，防止泥浆粘在钻头造成钻具粘卡。

如果水平井裸眼段的距离比较长，在操作时要保持短拉，以保证水平井段上部分的畅通，如果单根或保持上下活动的钻具出现摩擦阻力明显增大的情况，应该及时保持短拉，若短拉后仍不能够改变摩擦阻力大的现象，为避免产生更严重的后果需要立即起钻，疏通井道。项目施工人员要时刻观察岩屑的形状与颜色变化，根据岩屑的变化调整钻速，若岩屑变化与钻速不匹配时，要及时调整泥浆的性能，保证井下钻头运转正常。

五、应用效果分析

2015年在三塘湖盆地的油田钻井工作中，将4头九级高速螺杆应用于3口水平井中，通过数据的统计分析发现，应用“4头九级高速螺杆+定向PDC钻头”的组合能够缩短纯钻时间，提高机械钻速，在缩短工程周期上也具有明显效果，后期应该加大对定向PDC与高速螺杆的研究，提高钻井效率。

结论

随着我国经济的发展，国家对石油资源的也逐渐重视，因此对我国石油钻井技术提出了新的挑战，通过在新疆吐哈油田项目上的实验检测与项目应用的结果分析，在水平井中使用高速螺杆与PDC的组合能够缩短钻井周期，扩大经济效益，在后期应加强相关项目的实验与推广，推动我国石油产业的发展。

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