MD系列鉆頭在肯基亞克8079井的應用及分析

MD系列鉆頭在肯基亞克8079井的應用及分析王文銳陳志勇一、現(xiàn)狀分析肯基亞克鹽下油田的勘探工作始于41年前，由于肯基亞克主力油層埋藏深、壓力高、地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜、加之當時的鉆井技術(shù)相當有限，前蘇聯(lián)在這個區(qū)塊鉆探過的數(shù)十口井幾乎以失敗而告終。上世紀90年代后，由中石油投資并接管該油田，雖然事故率逐年有所下降，但不明顯，事故還是頻頻發(fā)生。肯基亞克是眾所周知的機速慢，周期長，事故率高的油區(qū)，所以在該區(qū)塊鉆井，選擇高效快速鉆井類型的鉆頭和應用成熟的鉆井技術(shù)，快速完成鉆井施工，控制事故率顯得尤為重要。根據(jù)調(diào)研有限的肯基亞克資料，水平井中的定向段大多數(shù)采用江漢FJT和HJT系列的鉆頭，該系列鉆頭使用壽命短，進尺少，導致定向慢、周期長。有幾口鄰井因為在設計的水平點前幾十米未能達到預定的井斜時，只能下入大斜度（1.75°和2°）的單彎螺桿以達到設計指標，這樣易增加狗腿度，從而加大了施工的風險。鉆頭機速慢不利于定向段增斜。所以在肯基亞克定向段鉆進，既要機速快又要滿足設計井身質(zhì)量，是一個比較疑難的問題，但又是一個急需解決的問題。二、研究思路江漢鉆頭廠為滿足各油田提速需要，近年來，著力研發(fā)高效鉆頭，以滿足當前和未來的需要。MD高速馬達鉆頭是近年新研發(fā)的新產(chǎn)品，它是為井下動力鉆具和深井高溫作業(yè)而開發(fā)的高速鉆頭系列。MD高速馬達鉆頭適應90-300rpm轉(zhuǎn)速鉆進，具有保徑能力和穩(wěn)定性強、可靠性高、水力效果好和壽命長等特點。較FJT和HJT系列，更換了新型軸承密封結(jié)構(gòu)，同時應用新型合成潤滑脂；采用了螺旋式或傾斜式牙掌體，有效減少鉆頭在井底的震動，有助于改善井底流場；在保徑上采用了高密度及露齒高度呈梯度變化的全掌背布齒，保護掌尖和密封，有效增強鉆頭抗縮徑能力。居于肯基亞克定向段機速慢，鉆頭使用壽命短，起下鉆頻繁的問題，在8079井定向段選用新型的MD系列鉆頭后，要實現(xiàn)平均單只鉆頭進尺提高20%，使用壽命提高20%，單只鉆頭機速提高5%-10%，井身質(zhì)量有規(guī)律的達到設計指標，安全、快速完成8079井定向段施工的研究目標。三、技術(shù)應用1、優(yōu)選和簡化鉆具結(jié)構(gòu)經(jīng)過8102井和8111井的摸索，經(jīng)驗不斷的積累，逐步掌握了肯基亞克油田最佳鉆具組合。8079井定向前，優(yōu)先考慮了鉆具結(jié)構(gòu)與井斜質(zhì)量的關系，安全鉆井與快速鉆井的矛盾。在定向段，不可預知的復雜由于鉆具結(jié)構(gòu)的選擇不合理將會導致復雜的升級，最終釀成事故。所以選擇合理的鉆具結(jié)構(gòu)在水平井上是相當重要的?？匣鶃喛怂骄ㄏ蚨毋@具組合統(tǒng)計 表3-1序號井號井段m鉆具組合井斜變化。最大狗腿°/30m180264150215.9mm3A+172mm彎螺桿+164mmMWD+172mm1.8/73.812.710-4395無磁鉆鋌+127mm加重鉆桿63根+127mmDP281114170216mm3A+172mm彎螺桿+163mmMWD短節(jié)1.6/74.610.924-4434+159mm無磁DC+127mmHWDP*60根+127mmDP380334050216mm3A+172mm彎螺桿+163mmMWD短節(jié)1.3/74.511.628-4266+159mm無磁DC+127mmHWDP*60根+127mmDP480794096216mm3A+172mm彎螺桿+163mmMWD短節(jié)1.1/????9.888-??+159mm無磁DC+127mmHWDP*48根+127mmDP從上表可以看出8079井定向段一直采用216mm3A+172mm彎螺桿+163mmMWD短節(jié)+159mm無磁DC+127mmHWDP*48根+127mmDP結(jié)構(gòu)定向，與鄰井相比，最不同的是127mm加重鉆桿少了12和15根，在相同井深的情況下對比，8079井的定向鉆具懸重要比3口鄰井少4.84噸和6.05噸。不難看出8079井減輕鉆具懸重的同時也增加了上部鉆桿的抗拉安全值。而從狗腿度來看，8079井最大僅為9.888°/30m，為每次起下鉆暢通無阻奠定了良好基礎。2、及時通井修復井壁在水平井定向段里，讓人頭疼的是井徑不規(guī)則、縮徑、井塌，導致起下鉆磨阻大，大段劃眼，甚至卡鉆，所以在該井定向段前就制定了每鉆進100米必須下入近鉆頭扶正器通井的措施。雖然通井扶正器外徑達到了214mm，比彎螺桿上的扶正塊還要大2mm,但經(jīng)過多次近鉆頭扶正器通井、劃眼、修復井壁證明：通井是非常有必要的，井身質(zhì)量的合格才能確保定向段施工以及后期完井施工安全。通井鉆具結(jié)構(gòu)采用：216mm3A（舊）+214mm扶正器+127mmHWDP*48根+127mmDP。

3、根據(jù)井斜變化，及時調(diào)整鉆進參數(shù)隨著定向段井斜的增加，井底加壓鉆具隨著井斜增大而彎曲，彎曲度也大，鉆具就越容易接觸井壁，造成托壓。如果不及時調(diào)整鉆壓，那么鉆頭極有可能在井底重復切削巖屑，造成進尺少、機速慢。在8079井中，根據(jù)井斜增大，及時加大鉆壓，以確保進尺和機械處于一個比較恒定的狀態(tài)。8079井定向段井斜和參數(shù)統(tǒng)計表3-3序號井深m井斜。方位。鉆壓KN14093.970.963.380241031.7538034112.823.551.99044122.55.345.810054132.227.240.310064140.888.835.910074150.6710.736.410084160.461334.71009417015.134.81201041791733120114188.9418.133.4120124198.5821.533.6140134208.2224.933.4140144217.2327.729140154227.48293114016423730.830.5140174246.7333.931145184256.3736.235.1145194267.0237.537.9145204276.6539.738.9145214286.254239150224295.8844.839.5150232425264、螺桿的選擇及使用根據(jù)肯基亞克以往井的經(jīng)驗，在螺桿的選擇上，多數(shù)采用大港中成產(chǎn)的螺桿，據(jù)鄰井的螺桿使用情況來看，中成螺桿的特點是使用壽命長、機械性能穩(wěn)定。在8079井也不例外，定向段全部采用中成螺桿。

序號名稱型號入井井深m起出井深m進尺m使用時間機械鉆速11.25°彎螺桿5LZ172*7Y-640964196100146:0021.50°彎螺桿5LZ172*7Y-64196427478102:3031.25°彎螺桿5LZ172*7Y-7427443063268:0045注：螺桿使用時間含循環(huán)時間。第一根螺桿配合三只鉆頭鉆進兩只鉆頭鉆進，二次入井；第三根螺桿配合一只鉆頭鉆進，-循環(huán)時間較長。?三次入井；第二根螺桿配合「次入井，主要原因是處理氣侵，8079井螺桿使用情況統(tǒng)計表3-4表3-4圖1 圖2圖1、2均為第一只螺桿起出后的情況。從起出的螺桿可以看出，扶正塊有較大程度磨損，扶正塊外徑由入井前212mm縮小至210mm,部分保徑復合片脫落。在圖1里，扶正塊在地層上磨成最深的槽達10mm,由此可判斷鉆遇的地層有很高的研磨性。5、鉆頭的選型和使用為了打破在肯基亞克定向段一貫采用FJT和HJT系列鉆頭的慣例，在機速上尋求更好的突破，8079井大膽嘗試新型MD系列鉆頭。為我公司以后在肯基亞克提速提供有力依據(jù)。8079井定向段鉆頭使用的情況統(tǒng)計表3-5-1入井序號鉆頭型號井段m進尺m純鉆時間機速參數(shù)鉆壓轉(zhuǎn)速排量泵壓1MD5174096-41394350000.86100螺桿25212MD5174139-41814252000.81100螺桿25213JT517GL4181-41961540300.37140螺桿25214MD5174196-42394346000.93160螺桿25215MD5174239-42743552300.67160螺桿25216JT517GL4274-43063246000.70160螺桿25217JT517GL4306-8910總計由于MD鉆頭在我隊第一次使用，更是東方公司成立后試驗的第一種類型的鉆頭，沒有可參考的資料，所以定向段入井1#MD517鉆頭使用相對保守，僅使用50小時就起鉆。2#鉆頭在1#鉆頭使用時間的基礎上試著多打了2個小時。3#鉆頭下入FJT517GL的主要目的是確定FJT系列鉆頭在該地層的可鉆性，得到一個和MD517對比的數(shù)據(jù)。由于FJT517GL在該地層的可鉆性較差，4#鉆頭及時又下入了MD517,該只鉆頭進尺和機速均與前兩只MD517相當，但使用時間上比前兩只卻少了幾小時，主要原因是定向儀器電池沒有電量，造成提前起鉆。而5#鉆頭MD517進尺略少，分析原因該地層有較強的研磨性，鉆頭中后期斷、掉齒多所導致的。因全公司MD517鉆頭僅有一只庫存，所以后期定向只能無奈選擇機速較慢的FJT系列。以下是MD517鉆頭使用前后的圖片4只MD517鉆頭起出后的共同特征：（1）主齒斷、掉較多，1#鉆頭1#牙輪斷齒2顆。2#鉆頭1#牙輪掉齒15顆,3#牙輪掉齒4顆。4#鉆頭1#牙輪斷齒5顆，2#牙輪斷齒4顆，3#牙輪斷齒1顆。5#鉆頭1#牙輪掉齒13顆，2#牙輪掉齒1顆，3#牙輪斷齒1顆定向段相同類型鉆頭統(tǒng)計與鄰井的比較表3-5-2井號鉆頭類型進尺m純鉆h機速m/h鉆頭只數(shù)平均單只進尺m平均單只純鉆h8026FJT517G137208.250.66534.2541.65MD517GLM1141660.6933855.338111FJT517GL264297.50.89929.3333.058033HJ517G49850.58224.542.5HJT517GL167255.50.65723.8536.58079MD517G163200.50.81440.7550.12FJT517GN?N？N？N？N？N？6、泥漿的維護在沒有泥漿工程師的情況下，張忠良經(jīng)理挺身而出，每天除了維護日常的生產(chǎn)外，還親自做泥漿小型試驗，每天督促化驗工做全套性能。8079井能安全完井，泥漿性能的穩(wěn)定是功不可沒的。以下就是定向段和水平段的泥漿維護：(1)每次下鉆完后，由于泥漿靜止時間長，粘度和切力高，用自配的10方膠液，勻勻混入井內(nèi)，以降低粘度和切力并控制失水。除特殊情況外，膠液配方一般為1-2噸NaCl+Fa367*100-200kg+SMP-2(3)*50-150kg+H2O*9方。定向段鉆進期間，陸續(xù)在泥漿中混入液體潤滑劑HY-203,混入量為總泥漿量的1%,并且加入5噸固體潤滑劑