四合一鑽具的製作方法

2023-07-16 19:04:01

專利名稱：：四合一鑽具的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種鑽井鑽具，特別是一種對中深定向井軌跡實現高效控制的四合一鑽具。技術背景姬塬區塊是目前長慶石油勘探局油井定向井最深的區塊，目的層在長2的井垂深在2000"2100米左右，平均井深2120.12米；目的層在長4+5的井垂深在2350"2550米左右，平均井深2600米左右。採用常規鑽具進行軌跡控制，在已施工定向井中馮地坑長2油層井定向一次成功率僅為16.19%;平均機械鑽速僅14.38m/h;平均鑽井周期17.26天，建井周期21.30天；2004年軌跡失控填井3起，事故時間佔16.71%;處理複雜時間佔8.65%。馮地坑長4+5油層的井，平均鑽井周期20—25天，建井周期30—35天，電湄成功率低於15%。該區塊主要難點有一是由於油田公司採用滾動開發，老井場施工較多，井組較大，而且項目組不按排序施工，防碰繞障難度極大；二是該區塊志丹統洛河組一般從二開到1500米左右，厚度大易斜，鐘擺鑽具防斜效果較差，長時間吊打影響機械鑽速；三是造斜段多在洛河段，而該井段中部螺杆滑動易粘，複合調整難度大；四是斜井段洛河組方位變化大，常規鑽具在增斜時方位變化達-4一12度/100米，較難控制；五是由於同一井場布井太多，導致設計水平位移較大，軌跡控制段長、井身軌跡較難控制。由於以上諸多因素的影響，該區塊鑽井速度慢、機械鑽速低、鑽井周期和建井周期長、定向一次成功率低，事故多。
發明內容本發明的目的是提供一種四合一鑽具，它可進行軌跡控制，用於解決井長直井段防碰、易斜方位漂移無規律、井段軌跡難控制造成的頻繁起下鑽倒換鑽具、機械鑽速不能很好的解放、鑽井速度慢等問題。本發明的技術方案是這樣實現的四合一鑽具，其特徵是它至少包括鑽頭1、單彎嫘杆2、短鑽鋌4、上穩定器5、無磁鑽鋌6;鑽頭1、單彎嫘杆2、短鑽鋌4、上穩定器5、無磁鑽鋌6依次連接；延單彎嫘杆2外徑均勻分布3個蠊旋稜狀構成的穩定器3;它通過調整單彎嫘杆2的角度和上扶正器之間的短鑽鋌4長度，或調整上穩定器5的外徑大小來達到複合鑽並的增穩斜。所述的無磁鑽鋌6與單彎螵杆2之間有短鑽鋌4，用於避免因螺杆磁性幹擾而造成瀾m據失真。所述的單彎蠊杆2的規格是^172X1.25°所述的單彎蠊杆2的規格是或①172Xr。所述的穩定器5內有定向鍵。所述的穩定器5連接，定向直接頭。所述的短鑽鋌4長度在36米之間。所述的穩定器5外徑是0>209mm-0>212mm。所述的鑽頭1是PCD鑽頭。所述的無磁鑽鋌6外徑為165mi,長度為9ffl。本發明的特點是本發明把塔式鑽具、雙穩定器鑽具結構、井底動力鑽具集於一體，具有極好的小井防斜效果(〈5。)，具有極好的穩方位能力，具有很好的弱增斜能力，提供了良好的中深定向井軌跡控制能力。可利用調整單彎嫘杆角度和上扶正器之間的短鑽鋌長度或調整上穩定器的外徑大小來達到增穩斜的目的。一年來的現場實踐表明，四合一鑽具結構具有在直井段防斜、在斜井段穩斜穩方位的使用效果，同時可取得較高的機械鑽速，可實現長井段軌跡控制，並且有很好的事故預防效果。以下通過具體實驗數據對本發明的有益效果做進一步說明。1、高效防斜打直，徹底化解防碰難題四合一鑽具結構是目前為止姬塬區塊控制直井段井斜效果最好的結構，在最大程度解決機械鑽速的前提下，可以實現直井段防斜打直(1000m洛河段井斜從不超過2"),從根本上減輕防碰難度。另外四合一鑽具還可以利用單彎嫘杆的可調性提前繞障，使防碰變被動為主動。(以地68-56井為例)40606隊地68-56井直井段斜數據-tableseeoriginaldocumentpage4tableseeoriginaldocumentpage52、延長了高效複合鑽進的實施井段首先，西合一鑽具結構是一種井底動力鑽具，可將井斜方位較難控制的洛河段變成可控並段；其次降低了複合鑽進的增斜率，實現微增斜或穩斜的複合鑽進方式，因而最大程度的延長了高效複合鑽進的實施井段，實現了二開全井段複合鑽進。3、強化了複合鑽進的穩方位效果四合一鑽具結構結合了塔式鑽具和雙穩定器的剛性，利用PDC低鑽壓高轉速的鑽進特性，強化了複合鑽進時的穩方位效果；後面帶穩定器，在井斜較小的情況下方位相對也穩定的多，確保了長井段小井斜穩斜、穩方位控制。有效的減少了滑動調整井段，從而提高了機械鑽速。40631隊地88-53井數據:tableseeoriginaldocumentpage54、全井段發揮PDC優勢，減少起下鑽，實現以快制勝U)穩定性和可控性的有機結合，使四合一鑽具結構可連續滿足二開後直井段、造斜段、穩斜段的要求，使得二開一趟完鑽成為可能，兩趟完鑽成為主流，從而擴大了PDC使用井段。因此大大減少了起下鑽，尤其是深井段的起下鑽，純鑽時效也得以提高。(2)充分發揮了PDC高效破巖優勢，提高了全井段機械鑽速。(3)通過剖面優化，利用洛河軟地層定向，效率明顯高於下部地層定向。也控制了最大井斜，使得下部軌跡調整難度大幅降低。(4)鑽井速度的提高，縮短了浸泡時間，降低了防塌難度。總之，由於純鑽時效和^l械鑽速的提高，軌1E控制的穩定性加強，最終縮短了鑽井周期，總體達到了以快制勝的效果。(5)簡單實用，容易形成規模化效應。該鑽具簡單實用易操作，由於減少了軌跡控制中的可變因素，差錯率有效降低，新技術員更易上手。同時也易產生"規模化"的提速效應，利於共同總結和共享規律。例如9月份氣轉油的40606鑽井隊，工程技術員沒有定向井施工經驗，經過一口井指導，目前所完成的4口定向井(平均井深2643米)中有兩口實現一趟鑽，其餘兩口(位移均超過600m)為兩趟鑽。5、具有積極的事故預防效果(1)減少了起下鑽，從而減少了起下鑽作業中的大量風險。(2)井身剖面良好，不會形成大的狗腿度，扭矩摩阻小，有利於起下鑽、電測和周井質量。(3)由於嫘杆與無磁鑽鋌之間加了36米短鑽鋌，可以根本避免螺杆磁性對測量儀器的幹擾，避免了因湄量數據失真而造成軌跡失控。(4)直井段井斜小，可以及早主動繞障，防碰效果好。(5)正常鑽進時可減輕鑽具及設備負荷,延長鑽具使用壽命，減少了斷鑽具事故的發生。(6)杜絕了掉牙輪事故。附閣說明下面結合實施例附圖對本發明作進一步說明。圖1是本發明實施例結構示意圖。圖中1、鑽頭；2、單彎螺杆；3、穩定器；4、短鑽鋌；5、上穩定器；6、無磁鑽鋌。具體實施方式如圖l所示，四合一鑽具通過組合進行軌跡控制，它至少包括鑽頭l、單彎螺杆2、短鑽鋌4、上穩定器5、無磁鑽鋌6;鑽頭1、單彎螺杆2、短鑽鋌4、上穩定器5、無磁鑽鋌6依此順序通過嫘紋連接；其中鑽頭1可採用PDC鑽頭，外徑為222mm;單彎螺杆2是OU72X1.25°或1°單彎螺杆；短鑽鋌4長度在36米之間；穩定器5外徑在209~212咖之間；上穩定器5內部有專門的定向鍵或上接帶鍵定向直接頭。四合一鑽具組合進行軌跡控制使用(—)下入穩斜鑽具下入穩斜鑽具的目的，在於提高下部軌跡的可預測性。如果使用增斜鑽具，因為初始角小，下部井斜大，必然導致增斜過程中方位不穩，下部軌跡調整難度大。使用降斜鑽具，必然導致初始角大，增大定向難度，剖面質量差。另外使用增斜鑽具最大的難點是其增斜率隨不同地層和井斜大小變化莫測，使得下部軌跡控制的規律性不突出。而穩斜鑽具井斜變化波動範圍小，因而大大提高了下部軌跡的可預綢性，這樣初始角就比較好掌握，軌跡控制的規律性就比較好掌握。(二)提高造斜點，控制最大井斜(1)要根據所下鑽具的增斜能力，選擇造斜點和初始井斜。不可貪圖直並段搶進尺。(2)要注意提高定向施工的效率，尤其定向前的繞障更需謹慎。(3)根據設計位移大小，選擇短鑽鋌長度和上穩定器外徑，最好將初始井斜角確定在IO。左右，最大井斜控制在20°之內，造斜點選擇在洛河組頂部，最低離安定頂界200m。(三)高度重視洛河地層施工1、定向造斜要求(1)定向造斜是一口井成功控制的起始環節，可能導ic洛河並段整段低效滑動施工。(2)鑽壓選擇10~20KN,注意加壓一定要平穩，鑽壓不能過大。由於PDC定向對鑽壓要求嚴格，因此一定要認真校正好指重表，嚴格控制鑽壓。(3)可鑽性好的地層尤其要注意控制鑽壓，否則只打進尺不增斜。電動鑽機儘量利用自動送鑽或掛電磁剎車來控制鑽壓。(4)定向時必須連續造斜，邊定邊複合的做法往往增斜被動。並要注意把方位及早調整到位。工具面的擺放應採用"3°前定向，超過3°扭方位"的原則進行，提高定向施工效率。(5)如果出現井斜大於6°,方位偏差大於50°，必須採用微降斜扭方位工具面，連續滑動調整，不允許開轉盤複合鑽進，避免出現井斜越打越大，而方位卻調不過來的現象。2、複合調整段定向後一般採用複合鑽進，確定該鑽具的增斜率，尤其鑽穿華池後，進入洛河頂界(M00m井段，儘量通過複合鑽進觀察增斜率，然後Wg所需並斜大小，選擇滑動或複合。洛河井段複合調整，一是根據增斜率適當調整並斜，二是要儘早把方位調整到位，這兩個要兼顧實施，不能顧此失彼，更不能貪圖搶進尺失去調整的有利時機。尤其要重視小並斜(5°)時及時調整方位，樹立及時精雕細刻的微調意識，不要寄希望於洛河底部一次調整到位。力爭在10°井斜時把方位擺到位，在1045°並斜範圍內再加強微調，確保15°以後再不作大幅度調整。(四)下部軌跡的調整方法(1)充分考慮調整的風險，在井斜大的深井中，反扭角極不好掌握，如果調^不到位甚至出現更大偏差，會不會嚴重影響後續施工；反之如果不進行調整，後續井段可否繼續鑽進，達到是否滿足有線隨鑽施工後，可以用單只牙輪鑽頭和一趟鑽完鑽。(2)如果反扭角沒有把握，可採用滑動一根(如果井斜較小，井下暢通，可先取60^90°,有5噸以下遇阻，推薦反扭角取100130°為宜)、複合兩根，根據測斜結果修正反扭角，然後連續滑動施工23根的辦法。(3)測斜前上下充分活動鑽具，保證所瀕得的數據準確。(4)調整時根據立壓變化扶鑽，鑽進時密切觀察立壓變化，加壓後泵壓上升lMPa為鑽進依據(前後取l個固定值，0.5-1.0MPa都可，方便掌握反扭角)；本發明實施後與常規鑽具實施效果對比的數據資料自從6月份開始使用該鑽具結構以後，第四項目部的各種技術指標得到了大幅的提高tableseeoriginaldocumentpage9本發明中未做詳細說明之處，均採用的是本行業技術人員常用的技術手段，而且有的部件是市售外構件，所以在此不作進一步說明。權利要求1.四合一鑽具，其特徵是它至少包括鑽頭(1)、單彎螺杆(2)、短鑽鋌(4)、上穩定器(5)、無磁鑽鋌(6)，鑽頭(1)、單彎螺杆(2)、短鑽鋌(4)、上穩定器(5)、無磁鑽鋌(6)依次連接；延單彎螺杆(2)外徑均勻分布(3)個螺旋稜狀構成的穩定器(3)；它通過調整單彎螺杆(2)的角度和上扶正器之間的短鑽鋌(4)長度，或調整上穩定器(5)的外徑大小來達到複合鑽井的增穩斜。2、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的無磁鑽鋌(6)與單彎蠊杆(2)之間有短鑽鋌(4)，用於避免因蠊杆磁性幹擾而造成測斜數據失真。3、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的單彎嫘杆(2)的規格是0172X1.25。4、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的單彎螺杆(2)的規格是或OU72Xr。5、根據權利要求1所述的西合一鑽具，其特徵是:所述的穩定器(5)內有定向鍵。6、根據權利要求l所述的四合一鑽具，其特徵是所述的穩定器(5)連接帶鍵定詢直接頭。7、根據權利要求l所述的四合一鑽具，其特徵是所述的短鑽鋌(4)長度在36米之間。8、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的穩定器(5)外徑是錫9mm誦0212咖o9、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的鑽頭(1)是PCD鑽頭。10、根據權利要求1所述的四合一鑽具，其特徵是所述的無磁鑽鋌(6)外徑為165nra,長度為9m。全文摘要本發明涉及一種鑽井鑽具，特別是一種對中深定向井軌跡實現高效控制的四合一鑽具它至少包括鑽頭(1)、單彎螺杆(2)、短鑽鋌(4)、上穩定器(5)、無磁鑽鋌(6)；鑽頭(1)、單彎螺杆(2)、短鑽鋌(4)、上穩定器(5)、無磁鑽鋌(6)依次通過螺紋連接；延單彎螺杆(2)外徑均勻分布(3)個螺旋稜狀構成的穩定器(3)；通過調整單彎螺杆(2)的角度和上扶正器之間的短鑽鋌(4)長度，或調整上穩定器(5)的外徑大小來達到複合鑽井的增穩斜。它可進行軌跡控制，用於解決井長直井段防碰、易斜方位漂移無規律、井段軌跡控制難造成頻繁起下鑽倒換鑽具、機械鑽速不能很好的解放、鑽井速度慢等問題。文檔編號E21B7/04GK101210480SQ20061010538公開日2008年7月2日申請日期2006年12月30日優先權日2006年12月30日發明者軍黨,勇蔣申請人:長慶石油勘探局