毛新軍

中原石油工程有限公司鉆井一公司

旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具系統(tǒng)的研究及應(yīng)用

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對三維控制的旋轉(zhuǎn)方向和現(xiàn)場測試其進步鉆井技術(shù)的國家863項目“研究總結(jié)，根據(jù)旋轉(zhuǎn)導向鉆井技術(shù)的技術(shù)特點、旋轉(zhuǎn)導向偏心工具和引導機制，鉆井液脈沖，井下測量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、鉆井地質(zhì)參數(shù)測量技術(shù)。旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具系統(tǒng)鉆井參數(shù)測量技術(shù)4個方面的關(guān)鍵技術(shù)研究。通過實驗室模擬實驗驗證了刀具系統(tǒng)設(shè)計原理的合理性。試驗表明，陸上和海上石油的鉆井，偏差約為60。高角度穩(wěn)定邊坡和方位控制偏差控制，滿足控制要求；旋轉(zhuǎn)導向工具提高鉆壓、最大鉆壓力可達240 kN。為五至第十一年期間旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具系統(tǒng)的進一步改進和應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ)。

旋轉(zhuǎn)導向鉆井；鉆井測量；鉆井工具

1　旋轉(zhuǎn)導向三維可軌跡鉆井關(guān)鍵技術(shù)

1.1旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具系統(tǒng)的特點及組成

該工具是實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)導向鉆井的關(guān)鍵工具之一。該工具的主要技術(shù)特點是利用可控制在不同方向上控制井眼軌跡。該工具系統(tǒng)的特點是在回轉(zhuǎn)鉆進和定向控制、工程地質(zhì)參數(shù)隨鉆測量數(shù)據(jù)作為一個整體，主要功能：以及常規(guī)的工具，可以實現(xiàn)彎曲工具定向探頭，斜方位和井斜控制；在方位和井及井眼軌跡控制的過程中，一直在旋轉(zhuǎn)鉆，避免由滑動鉆井技術(shù)帶來的風險；通過信息傳輸技術(shù)和MWD技術(shù)工程和地質(zhì)參數(shù)可以實時地質(zhì)參數(shù)和參數(shù)的綜合分析，及時調(diào)整井眼軌跡。

1.2系統(tǒng)工具原型的研究與測試

1.2.1旋轉(zhuǎn)導向控制偏心傳輸單元的原型。2005可控偏心回轉(zhuǎn)單元傳輸樣機調(diào)試半年，2006年5月30日在長清油田32井nin937第一次鉆井試驗，主要檢查可控偏心穩(wěn)定器的地下工作良好的適應(yīng)性和可操作性，對地下的導向性能，1020米的地下鉆探深度，用120.65毫米的鉆鋌212.3 mm的鉆頭，鉆井進尺60米。

1.2.2隨鉆電阻率、自然伽馬測量工具在2002到2005共7次土地“J石油鉆井試驗半年，該工具的主要技術(shù)指標：140 MPa的最大電壓，150℃的最高工作溫度，200小時的連續(xù)工作時間，好條件從雛形到懸掛系統(tǒng)的單位。隨著單元原型的鉆井作業(yè)是中國第一次與自然伽馬伽馬地層電阻率的測量。

1.2.3鉆井液脈沖上傳信息技術(shù)與隨鉆測量工具。該工具是用于傳輸數(shù)據(jù)的一種特殊的儀器，其功能是數(shù)據(jù)，用脈沖信號傳輸?shù)降鼗M行處理，從而得到地下井眼軌跡和地質(zhì)參數(shù)信息，該脈沖發(fā)生器150 oC溫度測試完成后和200赫茲的振動頻率在實驗室進行測試，分別在四川雞東和渤海油田鉆井試驗，2850米，2361米，鉆井深度，86小時的工作時間，最長時間為200 h，完全滿足設(shè)計要求，系統(tǒng)軟件和在地下和總控制系統(tǒng)硬件接口滿足使用要求，并與其他井下儀器具有良好的兼容性能。。

2　應(yīng)用實例

2.1例1

長清的旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具鉆井試驗威爾斯數(shù)油田二次：37 - 32威爾斯，威爾斯，向威爾斯，998米的鉆孔深度，1202米深的鉆井，鉆井進尺204米，純鉆時間33.5 h，穩(wěn)斜段鉆井。鉆具組合：222.25 位MM + 222.25可控偏心穩(wěn)定器剛性穩(wěn)定器+ 171.45磨鉆鋌×1×14毫米+ 171.45根領(lǐng)。鉆進參數(shù)：鉆壓210 kN，泵壓8兆帕，60 ～ 80 r/min的實際井眼軌跡控制效果速度：刀具正常工作的傾斜角度和傾斜角度都有一定的效果，能夠滿足井眼軌跡控制要求。

（1）可控偏心器旋轉(zhuǎn)導向鉆井穩(wěn)定傾斜，平均偏差率in.1.58。0.52（。30米之間，范圍在0.1of.o.64～平均變化率。在30m之間，證明了該工具系統(tǒng)具有良好的穩(wěn)定性和傾斜的鉆井能力。

（2）井在254m618m，1.5m20m，平均坡度為0.7。30/M，和旋轉(zhuǎn)導向鉆井偏心穩(wěn)定器的使用，平均腿可以達到0.46到1.6（O）/30米，和增加的偏差，最大狗腿度可以達到1.6（。）30米很明顯，這種能力建設(shè)的斜坡斜坡的面積是2倍以上，這表明該工具也有很好的能力，建立坡道。

（3）采用旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具的組合來提高鉆壓、最大鉆壓達到240千牛，在螺旋鉆機鉆井速度提高30%的地區(qū)原來相比，具有很好的實用性。

2.2例2

旋轉(zhuǎn)導向鉆井工具在長清油田的第三次鉆井試驗系統(tǒng)中的應(yīng)用。x28.022：嗯，嗯，嗯，定向井，鉆井深度1375米，1485米的鉆井深度110米進尺，純鉆時間10h，鉆威爾斯穩(wěn)定邊坡，鉆具組合：222.25位機+可控偏心穩(wěn)定器+171.45+171.45itlltiMWDITLM剛性無磁鉆鋌+d171.45毫米普通鉆鋌×14。鉆進參數(shù)：鉆壓200kN，60～旋轉(zhuǎn)速度為80r/min，平均機械鉆速11米/小時。從井眼軌跡控制的角度，基本滿足控制要求，井下儀器工作正常。

（1）刀具具有更好的軌跡控制能力，控制井眼軌跡光滑，穩(wěn)斜段狗腿嚴重度控制在0.36。0.56（。間/分。

（2）軸的截面設(shè)計為1。米/30），但實際上最大狗腿（o.56。30米，低斜率的原因被認為是沒有被放置在頂部的穩(wěn)定劑，并沒有使用靈活的關(guān)節(jié)。

在這一領(lǐng)域，長清油田在1073～1285米威爾斯1.5-2。彎曲接頭，搭建斜坡的能力為0.8。米/30），并使用旋轉(zhuǎn)導向工具達到o.56（最大狗腿。30米，這說明：一方面，能力建設(shè)它的傾斜，目前的旋轉(zhuǎn)的工具不能達到1.52。彎曲關(guān)節(jié)偏轉(zhuǎn)力；另一方面，旋轉(zhuǎn)導向工具具有良好的轉(zhuǎn)向能力，因為在大多數(shù)情況下，彎曲關(guān)節(jié)斜比旋轉(zhuǎn)導向工具造斜能力，和下段由于地層逐漸變硬，轉(zhuǎn)向自然減少。

（3）井段的自然漂移率為4。和30 m左右，并在使用旋轉(zhuǎn)鉆具后，定向鉆進100 m，自然穩(wěn)定在307。左右，方位變化率為0.13。30米，顯示出一個更穩(wěn)定的方位控制效果，這是證明后，使用旋轉(zhuǎn)工具。

結(jié)語

從鉆具鉆井，今后研究工作的重點是進一步提高造斜能力和旋轉(zhuǎn)導向鉆井系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這是提高井眼軌跡控制能力的關(guān)鍵。對電阻率和γ射線的發(fā)展取得了突破性進展，進一步提高地層電阻率的分辨率，為精確識別井眼軌跡的形成和控制提供了依據(jù)。

［1］姜偉.大位移鉆井技術(shù)在渤海QKl7-2油田開發(fā)中的應(yīng) 用［J］.石油鉆采工藝，2000，22（3）：1-7.

［2］姜偉.大位移鉆井技術(shù)在渤海QHD32—6油田的應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2001，23（4）：1-6.