高速弯涡轮在哈国7615井的应用

摘 要：哈萨克斯坦希望油田7615井是一口三开结构定向井，斜井段施工均在三开。三开井段岩性多为灰岩、白云岩、泥板岩，可钻性差，钻头选型无合适PDC可用。考虑到定向井和地层特性，选用了SMITH Neyrfor公司生产的高速弯外壳涡轮配合孕镶齿钻头，既减少了牙轮钻头故障的发生，又对定向井段实现一体化钻井。此工具首次在该油田定向井使用，应用井段2455-2740m，井斜自0.6°增至23°，机械钻速达到3.56m/h，与邻井7619井同井段相比提高37%。为高速弯涡轮配合配合孕镶齿钻头在此区域定向井施工提供了经验。

关键词：弯涡轮钻具 定向钻井 造斜 轨迹控制

一、前言

自20世纪80年代第一个井下可导向涡轮钻具问世以来，涡轮钻具得到不断发展，目前可用于直井及定向井钻井作业。涡轮钻具是一种井底水力发动机，内部装有若干级涡轮，通过涡轮外壳导向液体（钻井液）以一定的方向和速度冲动转子，转子将液体（钻井液）的动能转变为机械能，带动钻头旋转破碎岩石。

7615井是中石油阿克纠宾油气公司（CNPC）在哈萨克斯坦希望油田部署的一口单靶生产定向井，钻探层位石炭系。设计垂深（靶心位置）3300m，位移300m，方位251°，靶心半径50m。该井自2012年7月26日一开，2012年9月16日完钻，钻井周期52天17小时。

该地区由于地层古老，三开井段（约2300m～3400m左右）钻遇石炭系：KT-Ⅰ、MKT、KT-Ⅱ地层。KT-I，埋深一般为2800m左右，岩性为灰色灰岩、白云岩，有溶解孔洞和裂缝，灰色的泥质板岩，粉砂岩，含有黄铁矿、石灰石。MKT，埋深一般在3100m左右，岩性为灰色泥质板岩为主。KT-Ⅱ，埋深一般为3400m左右，岩性为灰色白云质灰岩，含有机碎屑、鱼卵石的灰色泥质板岩。

三开电测数据经专业公司分析，结果为：三开地层抗压强度平均为40000psi，内摩擦角平均40°，为硬脆性地层。没有合适的PDC钻头适应该地层，定向井中用牙轮钻头，发生钻头故障的几率较大，故选用了高速单弯涡轮配合孕镶齿钻头完成该井三开钻井施工。

二、轨迹控制情况

1.设计轨迹

表1 7615井设计轨迹数据

井深m 垂深m 段长m 位移m 井斜度 方位度 造斜率度/3om

直井段

0-2588m 2588 2588 2588 0 0 0 0

增斜段

2588-2740m 2740 2735.11 152 33.02 25.3 251 4.99

稳斜段

2740-3364.82m 3364.82 3300 624.82 300 25.3 251 0

2.三开直井段控制情况

中完井深2307m，根据电测结果，2305m处电测数据：井斜0.69°，方位167.69°，闭合距14.88m，闭合方位267.41°。从数据可以看出，在正方向上产生了位移，为下步井身质量控制减少了工作量，创造了较好条件。

此井段采用了钟摆钻具组合，主要目的是钻附件和水泥塞，并钻入地层一定深度，确保井底干净，为下步使用涡轮和孕镶齿钻头提供良好环境。

3.造斜段与稳斜段

自2588m开始定向，按设计造斜率采用双驱、复合方式控制轨迹，2740m井斜达到要求开始稳斜钻进，最终靶心距4.09m中靶，实钻垂直和水平投影图见图1。

图1 7615井实钻垂直和水平投影图

三、工具应用情况（2455-2897m）

该井自2455 m进入KT-1地层，根据邻井7619井（直井）资料，用直螺杆配合牙轮钻头在2480-2900m井段复合钻进钻时过慢，机械钻速仅为2.62m/h。无适合此地层的PDC钻头，经研究决定采用SMITH Neyrfor公司生产的高速弯外壳涡轮配合孕镶齿钻头，见图2。以达到提高机械钻速，降低故障复杂，缩短周期的目的。

钻具组合：Φ215.9mmK705（孕镶齿）*0.41m+Φ168.3mm 1°单弯高速涡轮*11.98m（下扶：213mm，中扶：203mm）+Φ210STAB *0.56m+Φ158.8mmNMDC*9.14m+Φ172mm无磁悬挂（内置MWD650）*1.96m+411*4A10无磁接头*0.50m+Φ158.8mmNMDC*9.11m+Φ158.8mmDC*11*100.39m+4A11*410*0.50m+Φ127mmHWDP*9*83.88m+Φ127mmDP

滑动钻进参数：钻压40-60KN，排量28-30L/S，泵压21-25Mpa

双驱钻进参数：钻压40-60KN，转速50RPM，排量28-30L/S，泵压21-23Mpa

此套钻具组合钻至2897m钻时变慢，砂样显示已进入MKT地层，该井段以大段泥岩和泥板岩为主，不适合孕镶齿PDC钻头，起钻换常规定向井钻具组合来完成剩余进尺，入井与出井钻头见图3。在2455到2897m井段使用高速弯外壳涡轮配合孕镶齿钻头，机械钻速达到3.56m/h，与同井段的邻井7619井相比，提高了37%。

四、结论和建议

1.在定向井中使用弯外壳涡轮配合孕镶齿钻头，再配以MWD随钻测量系统，可以更好地体现一体化钻井。

2.高速涡轮钻具应用前应选择合适岩性。以灰岩为主或者岩性很杂的硬脆性地层较好，本井此井段较长，更能提高机械钻速。

3.高速涡轮钻具具有高速大扭矩的软特性、无横向振动、机械钻速高的优点；全金属的涡轮钻具耐高温，适宜于深井和高温环境下作业。

作者简介：王保军，1993年7月毕业于中原石油学校，工程师。