王宇新，吳 波，吳力平，張巨成

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆克拉瑪依 834009）

易斜地層防斜打快鉆井理論與技術(shù)的探究

王宇新，吳 波，吳力平，張巨成

（西部鉆探克拉瑪依鉆井公司，新疆克拉瑪依 834009）

石油工程領(lǐng)域有一項(xiàng)亟待解決的問題，即在易斜地層開展垂直鉆井活動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)防斜打快的理論以及方法不足，較難達(dá)到防斜打快的目的。與準(zhǔn)噶爾盆地相結(jié)合，該地石炭系地層傾角十分大，巖石可鉆性較差，很難掌控井斜。

準(zhǔn)噶爾盆地；易斜地層；防斜打快；鉆井理論；理論技術(shù)

準(zhǔn)噶爾盆地的西北方向上坐落著烏夏斷裂帶，歷經(jīng)50a的深入探測(cè)，目前對(duì)該地勘探的面積達(dá)到大約2100km2。其中，勘探出烏木禾、夏子街和鳳城等多個(gè)油田源，總儲(chǔ)量約達(dá)到1.34×108t。通過勘探得知，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系地層的傾角十分大，實(shí)施機(jī)械鉆的速度比較低[1]。因此，防斜打快成為該地垂直鉆井理論和技術(shù)的主要問題，受到國(guó)內(nèi)外的眾多學(xué)者關(guān)注，所以需要在理論和技術(shù)上尋找突破點(diǎn)，盡快有所突破。本文就動(dòng)力學(xué)防斜打快理論、光鉆挺大鉆壓防斜打快技術(shù)、偏心“剛?cè)帷便@具組合防斜打快技術(shù)、旋轉(zhuǎn)鉆井方式優(yōu)選與防斜打快等理論以及方法進(jìn)行分析，具體分析如下所示。

1 防斜打快鉆井理論與技術(shù)

1.1 動(dòng)力學(xué)防斜打快理論

現(xiàn)如今，在社會(huì)市場(chǎng)上使用較為普遍的是鐘擺鉆具組合防斜打直方法，這種是一類特殊的靜力學(xué)防斜打直方法。關(guān)于鐘擺鉆具的組合情況，通常包含以下三類，一是單穩(wěn)定器鐘擺鉆具組合，二是雙穩(wěn)定器滿眼鐘擺鉆具組合，三是塔式鐘擺鉆具組合等。它們一般采用傾斜井眼中的鉆頭和穩(wěn)定器或者“切點(diǎn)”中間的鉆挺重力之橫向分力，讓鉆頭從井眼底邊降斜的方向鉆入，進(jìn)而朝著糾正傾斜以及預(yù)防傾斜的方向上發(fā)展。通常情況下，橫向的分力被叫作“鐘擺力”。按照鐘擺鉆具組合防斜打直技術(shù)，提升鉆壓或者迫使鉆具彎曲都對(duì)防斜打直較為不利，所以在比較容易傾斜的地方開鑿直井的時(shí)候，一般要進(jìn)行降低鉆壓的操作，更有甚的是通過“吊打”的方式，繼而達(dá)到防斜或者糾斜的效果。結(jié)果表明，其對(duì)垂直鉆井的機(jī)械鉆速影響較大。

1.2 光鉆挺大鉆壓防斜打快技術(shù)

該技術(shù)是屬于“動(dòng)力學(xué)防斜打快理論”的領(lǐng)域之中的一種分技術(shù)，它是底部鉆具組合在渦動(dòng)的基本設(shè)想情況下創(chuàng)立的，僅在給予強(qiáng)大的鉆壓的外部作用之下，才能夠達(dá)到維持BHA渦動(dòng)的目的。使用光鉆挺鉆具組合防斜鉆進(jìn)的時(shí)候，應(yīng)該提升鉆壓以進(jìn)一步迫使底部鉆具組合產(chǎn)生螺旋屈曲，達(dá)到動(dòng)力學(xué)防斜打快的目的。

1.3 偏心“剛?cè)帷便@具組合防斜打快技術(shù)

盡管“剛?cè)帷便@具的組合能夠適當(dāng)?shù)囟沤^井斜以及提升鉆井效果，然而卻因?yàn)樯倭恕皠?dòng)力學(xué)效應(yīng)”的影響，導(dǎo)致在一些易斜的地層之中開展垂直鉆井的時(shí)候，通常不能夠達(dá)到滿意狀況下的防斜打快成果。所以，依據(jù)動(dòng)力學(xué)防斜打快技術(shù)表明，要在“剛?cè)帷便@具組合的水平之上，依據(jù)偏心控制設(shè)計(jì)的方法，與偏心“剛?cè)帷便@具組合。根據(jù)最初對(duì)技術(shù)方案的分析和進(jìn)一步的現(xiàn)場(chǎng)勘查作業(yè)，可以得出，偏心“剛?cè)帷便@具組合一方面繼承了“剛?cè)帷便@具組合所包含的一些優(yōu)勢(shì)，另一方面，其又增添了新的動(dòng)力學(xué)效應(yīng)。

1.4 旋轉(zhuǎn)鉆井方式優(yōu)選和防斜打快

目前，在全世界上通常使用的油氣勘探方法中，大家普遍使用的鉆井技術(shù)依舊是旋轉(zhuǎn)鉆井法。旋轉(zhuǎn)鉆井可以進(jìn)一步的分為轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)鉆井、井下動(dòng)力鉆井，以及具備兩種性能的復(fù)合旋轉(zhuǎn)鉆井等。通過理論與實(shí)踐相結(jié)合表明，每一類旋轉(zhuǎn)鉆井的方法包括不同的鉆井特點(diǎn)及優(yōu)劣勢(shì)。其中，“復(fù)合旋轉(zhuǎn)鉆井方式”能夠在適當(dāng)條件下具有轉(zhuǎn)盤鉆井和井下動(dòng)力鉆井的優(yōu)勢(shì)，一方面能夠連續(xù)控制井眼的軌跡以及降低起下鉆的次數(shù)，另一方面能夠提升機(jī)械鉆速，被認(rèn)為是一類效率高的可控制鉆井方法。

1.5 自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)

在當(dāng)前通用的技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)鉆井仍然是油氣工程中最主要的鉆井方式，而且仍然在朝著信息與智能相結(jié)合、信息和自動(dòng)化相結(jié)合的方向前進(jìn)。截止到目前為止，外國(guó)一些石油技術(shù)公司已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出特征各異的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)，并展開了技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的應(yīng)用，如下表1所示。

表1 國(guó)外別具特征的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)

2 結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說，基于準(zhǔn)噶爾盆地的易斜地層垂直鉆井的考慮，比較難以實(shí)現(xiàn)預(yù)想的目的。然而，伴隨著理論和技術(shù)的快速進(jìn)步，這些防斜打快技術(shù)能夠得到較快的優(yōu)化，其優(yōu)點(diǎn)會(huì)逐步凸顯，并獲得廣泛應(yīng)用。

[1] 石建剛.新疆油田致密油火北探區(qū)鉆井提速技術(shù)探索[J].新疆石油天然氣，2014，（1）：45-49+6-7.

D i s c u s s i o n o n t h e T h e o r y a n d T e c h n o l o g y o f A n t i-o b l i q u e D r i l l i n g a n d Q u i c k d r i l l i n g i n E a s y S l o p i n g F o r ma t i o n

Wang Yu-xin，Wu Bo，Wu Li-ping，Zhang Ju-cheng

In the field of petroleum engineering，there is a problem to be solved urgently，that is，when the vertical drilling activity is carried out in the sloping strata，it is diff i cult to achieve the purpose of anti-skewing.In combination with the Junggar Basin，the dipstones of the Carboniferous strata are very large and the rocks are poorly drilled，and it is diff i cult to control the oblique.

Junggar Basin；easy sloping formation；anti-skew fasting；drilling theory；theory and technology

TE249

A

1003-6490（2017）08-0247-01

2017-06-06

王宇新（1983—），男，新疆克拉瑪依人，工程師，主要從事鉆井工程工作。