塔河油田PDC+螺杆双驱钻井技术

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【摘要】：塔河油田所施工的井多为深井、超深井，地层复杂，采用pdc+螺杆双驱钻井技术能大幅度地提高机械钻速，缩短钻井周期，降低钻井成本。

【关键词】：塔河油田；双驱钻井技术；机械钻速；钻井周期

引言：

目前钻井施工中普遍使用的转盘钻进技术只是单一的旋转钻井方法，在转盘钻进时，整个钻柱处于旋转运动状态，同时带动钻头旋转钻进。但在钻遇胶结致密、硬度较大的地层时，整个钻柱的扭转力矩将会增大；随着钻压的增大，扭转力矩也会相应增大，当扭转力矩达到一定限度时，将会导致钻具折断。PDC+螺杆双驱钻井技术是针对较硬地层双项驱动使钻头钻进的钻井技术，井下动力钻具在水马力的作用下使转子高速旋转和转盘旋转双项驱动钻头，使钻头旋转钻进。

一、塔河地区地层特点

从地层分段及岩性分析上看，塔河构造上的岩性构造单一。总体而言，第四系及上第三系库车组上部，地层松软，可钻性好；库车组下部、康村组、吉迪克组、苏维依组、下第三系、白垩系、侏罗系、三叠系、石炭系，地层岩性多为砂泥岩互层，含砾砂岩，胶结疏松，可以实施快速钻井；三叠系、石炭系地层岩性多为砂泥岩互层，以泥岩为主可钻性差，钻速较慢；二叠系以安山岩和火成岩为主，易剥落掉块。

二、塔河油田钻井现状

2.1取得的一些成绩，见下表：

1）新疆项目近年使用该技术所钻井周期统计（裸眼段＞4000m）

三、PDC+螺杆双驱钻井技术的应用

3.1 PDC钻头选型技术与思路

1）PDC钻头选型方法

一是利用邻井相关井段的声波时差、伽玛时差、密度及孔隙度测井数据，计算出代表岩石硬度的抗压强度和代表岩石研磨性的内摩擦角数据，形成相关的曲线，初步判断每一井段钻头选型的可行性，进而形成全井段钻头的选型方案。二是依靠邻井钻头使用资料、通过对各井段钻头磨损情况、岩性的分析，结合以往积累的钻头使用经验来确定钻头选型。

2）塔河区块PDC钻头选型难点

三叠系以上地层可钻性较好，局部地层夹有砾石，钻头使用时易先期损坏。石炭系地层可钻性较差，部分井奥陶系地层含有燧石结核，PDC钻头容易出现崩齿及严重磨损。

3）塔河区块 PDC钻头选型思路

三叠系以上地层首选长抛物线、大螺旋刀翼、长切削齿、多水眼、防泥包性强的PDC钻头,同时考虑钻头穿越砾石夹层的能力和钻头寿命，通常采用DBS生产的FS系列钻头。石炭系及石炭系地层以下泥岩为主，可钻性相对较差，主要选择中等抛物线型、中等布齿密度、切削齿长度中等、负前角中等的胎体钻头。

3.2 PDC+螺杆双驱钻井技术的优势

1）机械钻速大幅提高

该项技术在我项目部普遍推广使用后，机械钻速普遍提高，未使用该项技术前，在井队施工的12 1/4"井眼中，机械钻速在8-10m/h。使用该技术后提高到15-26m/h。该优势在TK946H井、TP214井、YQ12井尤为突出，机械钻速达到：26.66 m/h、16.75m/h、15.01m/h。

121/4"PDC+螺杆双驱钻井技术使用情况 ：

从上表我们可以看出：YQ12井680.17-3584.80井段、TP214井1518.82-3882.16井段、TP210X井1310.46-3924.18井段使用PDC+螺杆双驱钻井技术，机械钻速较高；由于12 1/4"井眼下部井段以及81/2井眼泵压高、设备负荷重，未带螺杆，机械钻速度明显变慢。

YQ12井机械钻速度表

2）上部井段短提下阻卡程度明显减轻

（1）使用PDC钻头钻进时机械钻速快，井眼内岩屑浓度高，使用单一转盘驱动，在高转速的情况下，部分岩屑被钻具和扶正器甩打在井壁上，不能及时随钻井液返出，在起下钻过程中，在扶正器和钻头上部逐渐堆积，当堆积到一定程度时，就造成扶正器通过困难，造成阻卡。使用双驱钻井技术，转盘转速低，高浓度的岩屑很容易通过扶正器的螺旋槽，同时被钻具甩打在井壁的机会减少。

（2）使用双驱钻井技术，在螺杆钻具高速旋转和径向摆动作用下，形成的井眼大于钻头的直径。

3）井身质量控制难度减小

使用PDC+螺杆双驱钻井技术，可以充分发挥PDC高转速的优势，在完成同样破岩效率下，钻压就可以相对减小，对防斜打直起到积极的作用。

4）钻具疲劳损坏程度减轻、疲劳损坏概率减小

使用PDC+螺杆双驱钻井技术，螺杆钻具承受一部分反扭矩，在较低转盘转速下，钻具承受的扭矩冲量减小，大大减轻钻具的疲劳程度。

5）钻井设备的负荷减小

PDC+螺杆双驱钻井技术主要依靠钻井液冲击容积式马达产生的扭矩驱动螺杆钻具，同时配合转盘低转速旋转破岩，这样即发挥了螺杆钻具高转速的特点，同时又可有效防止卡钻。因转盘转速低，所需动力也相应降低，如常规转盘钻进需要开3台车，而采用复合钻进只需要开2台车就可满足钻井的需要，大大减轻了钻井设备的负荷，此外由于转盘转速的降低，有效地减轻了钻机等地面设备的震动，从而使钻机等设备所受的各种交变应力得到大幅度的减缓，保护了钻井设备。

四、存在问题

1、PDC钻头堵水眼和泥包问题：YQ5-4在三开钻进时，在5412.77m下入81/2″M1655SS、81/2″DS653AB、81/2″FMX643Z三只PDC钻头钻进，堵水眼1次、泥包2次，累积进尺261.34米，平均机械钻仅为1.66米/小时，效果不理想，严重影响了三开钻井速度。81/2″FMX643Z钻头使用效果很差。FMX643Z钻头使用不成功的原因应从钻井液性能、钻头选型、工程参数、地层岩性等等方面综合分析。

2、部分井段使用MS1952SS钻头井斜不好控制：YQ5-4井在12 1/2"井眼，井深3722米时，井斜达到了2.53º,后来把钻压降至40KN来钻进,才使得该井段井斜没有超标,但机械钻速大打折扣。如果发现不及的话很可能造成井斜超标。因此使用MS1952SS钻头时，最好注意防斜打直，经常测斜，每钻进200―300米必须短起下一次，控制钻井参数，保持低钻压、高转速、大排量，特别是在吉迪克组。

五、认识和建议

1、塔河地区的三叠系以上地层，地层可钻性好，应首选强攻击性的钢体PDC钻头。最好具有长抛物线型,大螺旋刀翼，长切削齿、深排屑槽，多水眼、高出刃特点，防泥包性强的PDC钻头。

2、塔河石炭系及石炭系地层以下大套压实性好的泥岩井段应选中等抛物线型、中等布齿密度、切削齿长度中等、负前角中等的胎体钻头。

3、使用 FS2563BG钻头时，最好注意防斜打直，要坚持经常测斜，每钻进200―300米必须短起下一次，控制钻井参数，保持低钻压、高转速、大排量。

4．PDC钻头＋螺杆技术是钻井提速的重要手段，建议在塔河油田大力推广PDC钻头＋螺杆技术。

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