技術(shù)文獻(xiàn)

小井眼側(cè)鉆井PDC鉆頭應(yīng)用

發(fā)表時間：2019-03-31 13:26

套管開窗側(cè)鉆井是調(diào)整老油田開發(fā)層系、挖掘開發(fā)死油區(qū)和事故井恢復(fù)生產(chǎn)的重要措施。長期以來，φ118 mm小井眼側(cè)鉆井主要應(yīng)用單牙輪鉆頭進行鉆進。單牙輪鉆頭復(fù)合鉆進的平均機械鉆速2.45 m/h，純鉆時間75 h，鉆頭外徑φ118 mm經(jīng)常磨損至φ114 mm。鉆頭磨損快使得長裸眼段的側(cè)鉆井需頻繁起下鉆，換鉆頭，大幅度增加了鉆井周期。探索PDC鉆頭應(yīng)用于側(cè)鉆井，對于大幅度提高側(cè)鉆井的機械鉆速，意義十分重大。通過優(yōu)選開窗工具、PDC鉆頭和螺桿，應(yīng)用復(fù)合鉆進技術(shù)和小井眼軌跡控制技術(shù)，并通過十口井的現(xiàn)場探索和實踐，套管開窗側(cè)的鉆井速度顯著提高，通過φ118 mm小井眼側(cè)鉆井應(yīng)用PDC鉆頭可以解決單牙輪鉆頭存在的上述問題，機械鉆速達(dá)4.14 m/h，達(dá)到提速增效的目的。

　　1 PDC鉆頭應(yīng)用條件
　　1.1 PDC不適應(yīng)的地層
　　（1）硅質(zhì)膠結(jié)砂巖、礫石和黃鐵礦、火成巖等地層。
　?。?）堅硬的裂縫或破碎地層。
　?。?）軟硬交錯、夾層多，造漿嚴(yán)重砂子粘結(jié)振動篩的泥巖。
　　1.2 PDC鉆頭下鉆前的準(zhǔn)備
　?。?）井底干凈，無坍塌掉塊，特別是有金屬落物（掉齒、斷齒、鉗牙）時應(yīng)處理干凈。
　　（2）井眼暢通，盡量避免PDC鉆頭長期劃眼，損壞鉆頭和螺桿。
　　2 PDC鉆頭應(yīng)用
　　2.1 下鉆
　?。?）在鉆頭螺紋上涂好螺紋密封脂，按標(biāo)準(zhǔn)扭矩上緊鉆頭，扶正鉆具，PDC鉆頭緩慢通過轉(zhuǎn)盤、防噴器，鉆頭通過窗口、井眼中的臺階、“狗腿”、縮徑段應(yīng)放慢下鉆速度。
　?。?）當(dāng)下鉆遇阻，活動鉆具不能通過時，必須劃眼，嚴(yán)禁硬壓，接方鉆桿應(yīng)上提鉆具至正常井段，小排量開泵防堵水眼，逐漸增加至正常排量，待排量開至正常，上部井眼循環(huán)暢通再準(zhǔn)備劃眼。劃眼參數(shù)鉆壓10～20 kN，排量6 L/s，鉆速50～60 r/min。劃2～3 m上提修正井壁，整個單根劃完，沖、通無顯示再接單根。
　　2.2 復(fù)合鉆進
　?。?）鉆進前，以30～40 r/min的轉(zhuǎn)速，10～20 kN的鉆壓鉆進1～1.5 m，完成井底造型。
　?。?）允許參數(shù)范圍內(nèi)，選用不同鉆壓-轉(zhuǎn)速組合，進行試鉆，以求得最高鉆速。推薦參數(shù)：鉆壓20～40 kN，轉(zhuǎn)速50～60 r/min，排量7～9 L/s。
　?。?）鉆進時，應(yīng)謹(jǐn)慎操作，勤送少送勻速送鉆。發(fā)現(xiàn)鉆速變慢，應(yīng)及時分析原因，并及時調(diào)整鉆井參數(shù)試鉆，以便獲得最佳鉆速。
　　（4）單根復(fù)合完，劃眼修正井壁，每次接單根做到晚停泵，早開泵，小排量開泵，鉆井液返出、排量、泵壓正常后，再下放鉆具。
　　2.3 定向
　?。?）PDC定向反扭角一般80～120°左右，前1～2m工具面范圍可適當(dāng)大點，根據(jù)鉆壓、泵壓、鉆時、工具面變化的規(guī)律，調(diào)整送鉆規(guī)律，穩(wěn)好工具面。當(dāng)井眼形成定向趨勢后，工具面再逐漸穩(wěn)至要求的范圍內(nèi)。
　?。?）存在夾層、托壓的地層，先蹩壓1～2 MPa，放寬工具面范圍下放鉆頭至井底，穿過夾層后，鉆壓能加在鉆頭上，工具面穩(wěn)定。然后大幅度活動鉆具，修正井壁拉工具面，再把工具面穩(wěn)至要求的范圍內(nèi)。
　　（3）小井眼PDC鉆頭復(fù)合鉆進井斜、方位變化大。穩(wěn)斜段較長后期需定向的井，30～50 m左右吊測一次。根據(jù)吊測結(jié)果及時定向。
　　2.4 安全保障措施
　?。?）PDC鉆頭較單牙輪鉆頭扭矩增高20～30%，鉆進中應(yīng)對鉆壓、泵壓、轉(zhuǎn)盤負(fù)荷、井下摩阻、鉆速、鉆頭蹩跳等不正?，F(xiàn)象及時作出正確判斷和處理。
　?。?）砂巖發(fā)育地層鉆時過快，應(yīng)控制鉆時，修正井壁，每鉆進2～3 m上提進行一次擴劃眼，倒劃眼上提鉆具。
　　（3）每鉆進50～100 m應(yīng)進行短程起下鉆。
　　（4）每次起鉆換螺桿需大排量循環(huán)，帶凈砂子，盡量減少下鉆中途遇阻長井段劃眼。
　　3 應(yīng)用效果
　　2013年φ118 mm小井眼側(cè)鉆井PDC鉆頭現(xiàn)場應(yīng)用了濮3-側(cè)164、徐9側(cè)、和橋29-側(cè)100等十口井，效果十分明顯。平均應(yīng)用井深3000 m，平均機構(gòu)鉆速達(dá)4.14 m/h，遠(yuǎn)高于單牙輪鉆頭，經(jīng)濟效益十分顯著。
　　　認(rèn)識與結(jié)論
　?。?）φ118 mm小井眼側(cè)鉆井應(yīng)用PDC鉆頭可明顯提高機械鉆速。（2）應(yīng)強化定向、復(fù)合鉆進時的劃眼、短程起下鉆等安全措施，以確保PDC鉆頭的有效應(yīng)用。（3）由于小井眼環(huán)空間隙小，鉆具柔性大緊貼井壁，PDC定向難度較大，復(fù)合鉆進易堵水眼泥包，PDC鉆頭應(yīng)用過程中應(yīng)細(xì)化操作規(guī)程。

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