复合钻井技术在天然气井的应用及效果分析.docx

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1、复合钻井技术在天然气井的应用及效果分析沈双平马喜张秉毅概述：长庆气田自开发以来，经过长庆钻井人十几年的不懈努力，已经形成了一套适合钻探鄂尔多斯盆地天然气井的特色技术，气井机械钻速从勘探初期的2米/小时已提高到6米/小时，但是，钻具失效表现的越来越突出，严重制约着钻井生产的顺利完成，并且机械钻速提高的幅度越来越小，为了很好地解决钻具失效问题和提高机械钻速，加快钻井速度，依目前的应用技术，难度很大，如何提高钻井速度，降低钻井成本，是摆在我们技术人员面前的一项技术难题。2001年以来我们采用复合钻井技术，达到了以下目的：1、加快了钻头破岩效率，提高了机械钻速；2、改善钻具受应力的状况，减少钻具失效；

2、3、缩短钻井周期，节约钻井成本。2003年共投入新螺杆47根，修复螺杆23根，在23个钻井队77口井上进行了复合钻井技术试验与推广，下面就2003年复合钻井技术的应用情况进行分析：一、2003年复合钻井的应用情况1、常规与复合钻井对比，见表一常规与复合钻井对比表表一钻井方式钻井口数钻井进尺（米）平均机械钻速（米/小时）平均钻井周期（天）复合段进尺（米）复合段钻速（米/小时）复合钻井75256872.56.1836.21117912.3410.44常规钻井642037925.6634.9376420.186.14（36口）对比0.521.283.30注：此表不包括苏里格和榆林区块气探项目组的井，

3、统计到2003年11月30日完成井上交资料2、分区块复合钻井与常规钻井技术指标统计，见表二分区块复合钻井与常规钻井技术指标统计表表二区块钻井方式年份钻井口数钻井进尺（米）平均机械钻速（米/小时）平均井深平均钻井周期相近井段进尺相近井段钻速中北部复合200332109046.56.483407.7031.8348213.5410.12（32口）200210341666.893416.6031.1312635.3710.84常规2003321023216.083305.0034.8535486.886.73（16口）2002321071696.653349.0334.257.85对比0.403.0

4、23.39南部复合200324910396.163793.2944.3649039.3110.63（26口）20027268525.943836.0043.1311696.7810.34常规2003137755.353775.0044.338733.486.58（4口）20024189084.673781.6056.386.42对比0.660.034.05榆林复合200319567875.712988.7933.2920659.4910.81（19口）常规200324708075.042950.0035.1632199.845.50（16口）200223671444.84291840.26对比

5、0.671.875.31注：此表不含中北部乌字号井，不含榆林区块气探项目组的井位从表二中可以看出,复合钻井在各区块比常规钻井机械钻速高，缩短钻井周期。中北部区块机械钻速比上年有所下降，其原因是2003年与2002年相比，该区域的井位大量向东向南移动，地层的可钻性变差，从而导致机械钻速下降；南部区块复合钻井的钻井周期比常规钻井略长，其原因是唯一的一口常规钻井试验了液力推力器，既保护了钻具，又延长了钻头的使用时间。3、单井分井段复合钻井钻头使用情况，见附表一二、复合钻井钻头使用分析钻头分析1、复合钻井对钻头的影响复合钻井与常规钻井分井段钻头统计，见表三复合钻井与常规钻井部分井分井段钻头统计表表三区

6、块钻井方式钻井井段（米）统计井口数/钻头尺寸（mm）所用钻头数量（只）平均单只钻头进尺（米）平均单只钻头纯钻时间（小时）平均机械钻速（米/小时）中北部复合钻井500-180016/24120952.3057.9616.431800-240017/24118487.4465.507.442400以上6/2416392.2065.485.99常规钻井500-180016/24122867.1579.0510.821800-240023/24129464.2087.635.302400以上34/24142356.4498.103.63南部复合钻井500-180018/24123947.9954.96

7、17.251800-240018/24119583.5264.859.002400以上11/24116337.9759.085.72常规钻井500-18004/2415836.6977.7810.751800-24004/2414596.88105.385.662400以上10/24117318.0885.933.70榆林复合钻井500-16004/24141010.5055.8518.091600-21004/2414541.2681.656.632100以上3/2414335.3763.935.25500-16009/21610764.2757.4713.301600-21004/2164

8、364.5256.826.412100以上常规钻井500-160016/21620870.3293.219.341600-210019/21620483.61113.624.262100以上19/21623343.26106.953.21从表三和附表一中可以看出，复合钻井24Imm钻头钻井进尺比常规钻井高。通过统计对比，在中北部区块复合钻井241mmHA517类钻头平均单只进尺比常规钻井高174.98米，复合钻井中241mmHA537类钻头平均单只进尺比常规钻进多21.33米,在南部区块复合钻井24ImmHA517类钻头平均单只进尺比常规钻井高200.39米，复合钻井中24ImmHA537类钻

9、头平均单只进尺比常规钻进多48.08米。复合钻井216mm钻头钻井进尺比常规钻井低，在榆林区块复合钻井中24ImmHA517类钻头平均单只进尺比常规钻井216mmHA517类钻头多163.29米，复合钻井中24ImmHA537类钻头平均单只进尺比常规钻进中216mmHA537类钻头少7.99米，复合钻井中216mmHA517类钻头平均单只进尺比常规钻井少106.05米，复合钻井216mmHA537类钻头平均单只进尺比常规钻进多117.47米。复合钻井24Imm钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻井短，复合钻井中216mm钻头平均纯钻时间比常规钻井纯钻时间短,在中北部区块复合钻井中24ImmHA51

10、7类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻井短20.13小时，复合钻井24ImmHA537类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻进短27.54小时，在南部区块复合钻井241mmHA517类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻井短21.05米，复合钻井中24ImmHA537类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻进短27.85小时。在榆林区块复合钻井216mmHA517类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻井短3637小时，复合钻井216mmHA537类钻头平均单只钻头纯钻时间比常规钻进短32.44小时。在复合钻井中,64.8%的牙轮钻头因旷动起出,发生了两起钻头牙轮落井事故，这两起牙轮事故都是井队在泵压升高的情况下不

11、及时起钻强行硬钻造成的。螺杆装配时的不同心度对牙轮钻头的破坏极大,2003年使用的螺杆发现一根。复合钻井中钻头使用时间的缩短其原因是：由于螺杆的高转数造成了钻头的先期损坏,特别是HA537类钻头厂家推荐转数低,使得该型钻头的在复合钻井中钻头的寿命大幅度的缩短；从常规钻井和复合钻井对应看HA系列钻头还存在质量不稳定因素。复合钻井中试验使用了1只史密斯中24ImmFi28V钻头，其进尺为1432.5米，纯钻时间为116小时，平均机械钻速12.35米/小时，单只进尺和纯钻时间均高于国产钻头，但机械钻速偏低，综合成本偏高。复合钻井中试验使用了1只江西241mmGY437F钻头，其进尺为320.52米，

12、纯钻时间为8.90小时，平均机械钻速36.01米/小时;单只进尺和纯钻时间均低于HA437钻头，但综合成本偏高。2、不同地层对钻头寿命的影响刘家沟以上地层使用复合钻进时，钻头平均单只进尺比常规钻进高,但刘家沟以下的地层较硬,加之螺杆的高转数,使钻头上产生的震动增加,加速了对钻头的损坏,这也是HA537类钻头寿命缩短的又一原因.3、钻井参数对钻头的影响在复合钻井中,排量的大小决定了螺杆转数的高低,排量越大转数越高,对钻头的损坏越大。为了取得较理想的钻速,考虑钻头的设计转数和净化井眼的能力,使用中203mm螺杆时,排量一般控制在28-311/S,使用中197mm螺杆,排量控制在26301S,新螺杆

13、取下限,修复螺杆取上限，以便钻头取得较高的进尺。排量再增大,将导致钻头提前失效，排量再减小，钻井液携砂困难。泵压的高低决定了井底的净化效果，泵压越高净化效果越好,但螺杆传动轴处密封的承压能力只有7MPa,因此,在井口试螺杆时,在合理排量范围内保证泵压6.57Mpa方可入井,即使这样,在井深3000米左右时,泵压偏低,井底净化效果变差,这是复合钻井中深井段HA537钻头使用寿命缩短的又一原因。复合钻井中钻压控制在150-20OKN之间,钻压增大螺杆的转数相对降低,要想取得理想的钻速，在上部井段使用150-18OKN的钻压，下部井段使用180-200KN钻压,如果再增加钻压,将导致钻头提前失效。从

14、使用的效果看，197mm螺杆由于厂家设计的转数在一定排量下偏高，与钻头不相匹配，造成了使用中197mm螺杆时，钻头的使用时间相对缩短。4、复合钻井中最优钻头指标复合钻井中单只钻头进尺最高为:G1712井二开第一只HA517钻头，进尺达1556.08米，其机械钻速为12.62米/小时，也是天然气井所用钻头中进尺最高的钻头。三、螺杆钻具的使用情况1、不同型号螺杆使用时间比较不同型号已失效螺杆使用时间对比表表四螺杆厂家大港立林潍坊德州大港大修甘泉修大港甘泉修潍坊甘泉修立林潍坊大修大港立林潍坊潍坊大修螺杆尺寸203203203203203203203203203197197197197数量101086