浅谈加重钻杆在水平井钻井中的使用

2022-09-11

1 合水油田水平井钻井现状

合水油田水平井的平均造斜点在790米, 使用四合一钻具组合+钻铤柱打完直井段, 进入造斜段需起钻更换造斜段钻具组合。因为直井段周期较短, 因此现场二开后直接使用造斜段钻具组合, 只用一根无磁钻铤 (钻杆) +螺杆+钻头, 这样可以省去直井段打完换钻具组合的一趟起下钻, 但问题也随之而来。

(1) 直井段施工时钻具悬重不够, 涡轮钻具抖动过大, 容易损坏无线设备等。

(2) 钻进时钻头不断抖动或者钻压超过设计的最大值时, 会使中和点移到普通钻杆上, 有可能造成钻杆损坏事故。

(3) 施工中, 随着井斜不断增大, 摩阻也不断增大, 到入窗时钻具悬重在40~50吨, 然而钻具进入水平段后, 水平段达到1200米时, 摩阻也将近40吨, 悬重将不足以克服摩阻。

2 加重钻杆在水平井施工中的使用情况

水平井施工中加重钻杆的使用, 根据水平井的施工进度, 大致可以分成两个阶段:入窗前和入窗后。

入窗前, 加重钻杆一般都加在无磁钻铤与钻杆之间, 来代替钻铤以稳定下部钻具, 减少钻具的摆动对定向及无线仪器的影响。

而入窗后, 加重钻杆就不能全部放到无磁钻铤与钻杆之间了, 因为这会大大增加斜井段及水平段对钻具造成的摩阻。需要调整大多数加重钻杆到直井段-斜井段, 来减少钻具与井壁形成的摩阻, 下面通过两口井的摩阻数据来看一下:

(1) 固平S1井的摩阻情况固平S1井为一口采油水平井, 完钻井深3674米, 入窗点2131.61米, 水平段长1543米, 靶前距521.11米, 偏移距115.57 m, 水平段设计方位345.01度, 该井考虑到靶前距较长, 偏移距较大, 遂在直井段时以6度井斜提前消除了部分靶前距和偏移距, 而在1960米井斜已经达到87度, 相当于水平段提前170米, 无形中也增大了摩阻。

从图1井可以看到上提摩阻与下放摩阻在2200米、2800米左右处有两次突降, 这两次是在施工过程中两次起下钻时, 调整了加重钻杆的位置。在该井施工过程中, 每次调整加重位置都没有一下子提得过高, 每次都提到加重钻杆下部刚进入斜井段, 所以随着井深的增加, 加重钻杆渐渐进入斜井段, 甚至进入到水平段, 导致摩阻不断增大, 使得定向和接单根作业时悬重不足以克服摩阻, 同时也导致扭矩不断变大, 增大设备负荷。

(2) 固平S2井摩阻情况固平S2井为一口采油水平井, 完钻井深3685米, 入窗点2134.05米, 水平段长1551米, 靶前距618.58米, 偏移距382.52 m, 水平段设计方位345.01度, 该井考虑到靶前距超长, 偏移距超大, 遂在直井段时以25度井斜提前消除了部分靶前距和偏移距, 考虑到摩阻过大, 遂该井设计为三开井, 将前期井斜过大的直井段及扭方位段用套管封固, 以降低后期施工中的摩阻。

而在该井的施工中, 直接一次将加重调整到直井段, 直到1551米水平段打完时加重钻杆才进入水平段100米, 该井的水平段为一趟钻打完, 中途未起钻调整加重钻杆位置。

(3) 两口井对比 (1) 固平S1井施工时未把加重钻杆调整得太高, 当时是考虑把加重钻杆全加到直井段, 会导致钻具悬重都压在斜井段, 导致钻压传不到水平段, 影响定向作业, 但通过固平S2井的试验, 这种影响不大, 遂在入窗前起钻更换钻具组合时, 应把加重钻杆调整得尽量高; (2) 通过图2与图1对比看以看出, 固平S2井的后期摩阻与扭矩要整体高于固平S1井, 这就说明虽然固平S2井对上部井段进行了套管封固, 但上部井段井斜过大、狗腿度过大对后期摩阻的影响还是相当大。