王建龍 ，劉學松 ，鄭永峰 ，許京國 ，張雯瓊

（1.中國石油集團渤海鉆探工程技術(shù)研究院，天津 300450；2.中國石油集團渤海鉆探第一鉆井公司，天津 300280；3.中國石油集團渤海鉆探第三鉆井公司，天津 300280）

五段制井眼是指井口與井眼之間有一定水平位移，且完鉆井段是直井段的特殊定向井，剖面類型為直-增-穩(wěn)-降-直[1]。降斜段鉆柱彎曲應(yīng)力指向下井壁，相當額外增加了鉆柱與井壁之間的正應(yīng)力，導致降斜段的摩阻大于增斜段和穩(wěn)斜段，這就導致降斜段定向鉆進托壓問題嚴重，定向效率極低[2]。為此，本文提出了五段制井井斜段鉆井提速關(guān)鍵技術(shù)，并在B16108井進行了現(xiàn)場試驗，效果良好。

1 技術(shù)難點

（1）降斜段摩阻大，滑動鉆進托壓現(xiàn)象嚴重，導致滑動鉆進機械鉆速和降斜率較低。

（2）降斜初期，潤滑劑、振動減阻等技術(shù)在一定程度上能緩解托壓。但是，當井斜角降低到一定程度，滑動鉆機托壓問題會再次出現(xiàn)。隨著井斜角的減小，滑動托壓越來越嚴重，甚至無法繼續(xù)滑動鉆進，降斜困難。

（3）降斜段若采用常規(guī)鉆具自然降斜，為保證降斜效果，一般要求輕壓吊打，因此機械鉆速會比較低。

2 關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用效果

針對上述技術(shù)難點，下面結(jié)合B16108井闡述降斜段提速關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用效果。B16108井是一口評價井，剖面類型為直-增-穩(wěn)-降-穩(wěn)，設(shè)計井深3 743.0 m，造斜終點井斜角24.62°，降斜終點井斜角1.87°，造斜段全角變化率2.7°/30m，降斜段全角變化率（-1.5）°/30m。該井自3 150 m～3 241 m，滑動鉆進托壓值300 kN左右，鉆具托壓頻繁釋放，導致定向困難，定向效率極低，滑動鉆進平均機械鉆速1.25 m/h，平均降斜率為1.4°/30m。

2.1 水力振蕩器+單彎螺桿

降斜段井斜角≥15°井段，采用“水力振蕩器（見圖1）+1.5°單彎螺桿”降斜鉆具主動降斜。這種提速工具組合，兼顧滑動機械鉆速和降斜率：利用水力振蕩器緩解托壓，保證較高的滑動鉆進機械鉆速[3-8]；利用1.5°單彎螺桿主動降斜，保證較高的降斜率，以減少滑動進尺。為保證水力振蕩器緩解托壓的效果，應(yīng)將水力振蕩器安放在降斜點以上位置。

圖1 水力振蕩器結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 使用水力振蕩器前后托壓程度示意圖

B16108井自3 241 m，井斜角25.4°，下入水力振蕩器+1.5°單彎螺桿，具體鉆具組合為：Φ215.9 mmPDC鉆頭+Φ172 mm1.5°馬達+Φ165 mm 浮閥+Φ208 mm 扶正器+Φ165 mm無磁鉆鋌+Φ165 mmMWD+Φ165 mm無磁鉆鋌+Φ127 mm加重鉆桿+Φ127 mm鉆桿+Φ178 mm水力振蕩器+Φ127 mm鉆桿+Φ178 mm雙極振蕩短節(jié)+Φ127 mm鉆桿。鉆井參數(shù)為：鉆壓40 kN～60 kN，轉(zhuǎn)速 65+螺桿，排量 30 L/s～32 L/s。

鉆進至3 440 m，井斜角15.6°，平均機械鉆速3.52 m/h。該井段滑動鉆進鉆壓基本穩(wěn)定在40 kN～80 kN，滑動鉆進期間活動鉆具次數(shù)明顯減少（見圖2），滑動鉆進平均機械鉆速1.92 m/h，提高53.6%；平均降斜率為1.75°/30m，提高25.0%。

繼續(xù)鉆進至3 443 m，井斜角15.6°，再次出現(xiàn)滑動托壓現(xiàn)象，滑動鉆進平均機械鉆速降低至1.35 m/h，降斜率降至0.85°/30m（見圖3）。隨著降斜段井斜角的減小，水力振蕩器緩解托壓的能力逐漸削弱?，F(xiàn)場應(yīng)用數(shù)據(jù)表明，當井斜角小于15°，水力振蕩器基本無法有效緩解降斜段托壓。

2.2 常規(guī)鉆具+螺桿式液動沖擊器

當降斜段井斜角＜15°時，采用“常規(guī)鉆具+螺桿式液動沖擊器（見圖4）”自然降斜，采用小鉆壓吊打，一般控制地面鉆壓10 kN～20 kN。螺桿式液動沖擊器，包括沖擊部分和馬達部分，將軸向振動功能與井下馬達集成一體化，既有馬達提供扭矩和高速旋轉(zhuǎn)的功能，又能夠產(chǎn)生5 kN～10 kN的沖擊力，輔助破巖，提高機械鉆速[9，10]。

圖3 使用水力振蕩器后再次出現(xiàn)托壓情況示意圖

圖4 螺桿式液動沖擊器結(jié)構(gòu)示意圖

B16108井自3 443 m，井斜角15.6°，下入鐘擺鉆具+液動沖擊器鉆具組合，自然降斜，具體鉆具組合為：Φ215.9 mmPDC鉆頭+Φ172 mm螺桿式液動沖擊器+Φ165 mm浮閥+Φ127 mm加重鉆桿+Φ214 mm扶正器+Φ165 mm無磁鉆鋌+Φ165 mmMWD+Φ165 mm無磁鉆鋌+Φ127 mm加重鉆桿+Φ127 mm鉆桿。鉆井參數(shù)為：鉆壓10 kN～20 kN，轉(zhuǎn)速65+液動沖擊器，排量30 L/s～32 L/s。

這種鉆具組合至完鉆井深3 758 m，平均機械鉆速達到4.35 m/h，降斜率達到0.95°/30m。該井段與利用“水力振蕩器+單彎螺桿”相比平均機械鉆速提高23.5%。

3 結(jié)語

五段制井降斜段摩阻大，滑動鉆進托壓現(xiàn)象嚴重，導致滑動效率低。可以根據(jù)井斜角的大小來優(yōu)選提速技術(shù)，即降斜段井斜角≥15°井段，采用“水力振蕩器+1.5°單彎螺桿”降斜鉆具主動降斜，兼顧滑動鉆進機械鉆速和降斜率；井斜角＜15°井段，采用“常規(guī)鉆具+螺桿式液動沖擊器”自然降斜，保證較高機械鉆速。

［1］徐慧峰，唐興智，胡豐金.五段制定向井軌跡控制技術(shù)實踐［J］.石油鉆探技術(shù)，1994，22（1）：21-24.

［2］于建民，彭萬勇，楊紅艷，等.塔河油田“S”型井眼優(yōu)快鉆進技術(shù)［J］.新疆石油科技，2013，23（1）：5-7.

［3］李博.水力振蕩器的研制與現(xiàn)場試驗［J］.石油鉆探技術(shù)，2014，42（1）：111-113.

［4］王建龍，王豐，張雯瓊，等.水力振蕩器在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中的應(yīng)用［J］.石油機械，2015，43（4）：54-58.

［5］石崇東，黨克軍，等.水力振蕩器在蘇36～8～18H井的應(yīng)用［J］.石油機械，2012，40（3）：35-38.

［6］胥豪，牛洪波，等.水力振蕩器在新場氣田新沙21～28H井的應(yīng)用［J］.天然氣工業(yè)，2013，33（3）：64-67.

［7］董學成，熊繼有，王國華，等.振蕩沖擊器工作特性研究［J］.機械工程學報，2014，52（21）：197-205.

［8］明瑞卿.水力振蕩器提速原理分析與現(xiàn)場試驗［J］.石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2015，（9）：7-9.

［9］栗學彬.液動沖擊器在煤層氣鉆井中的應(yīng)用［J］.中國煤層氣，2013，10（3）：45-46.

［10］菅志軍，張文華，劉國輝，等.石油鉆井用液動沖擊器研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.石油機械，2001，29（11）：43-46.