随钻导向钻井提速技术在埕海油田的应用
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图 ６ 埕海二区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼 ４ 种钻具组合平均机械钻速 Ａ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 导 向 马 达 ＋ ＭＷＤ； Ｂ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 常规钻具 ； Ｃ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三 牙 轮 ＋ 常 规 钻 具 ； Ｄ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三牙轮 ＋ 导向马达
４ ２ 西部探矿工程 ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期
· 石油与钻掘工程 ·
随钻导向钻井提速技术在埕海油田的应用
周小君 ＊１， 何世明１， 周明信２， 赖天华１， 沙 东２
（ ） 西南石油大学石油工程学院 ， 四川 成都 ６ 中国石油大港油田滩海开发公司 ， 天津 ３ １． １ ０ ５ ０ ０； ２． ０ ０ ２ ８ ０ 摘 要： 由于大位移井和水平井井眼轨迹水垂比较大 ， 容易产生大扭矩 、 高摩阻等难点 ， 导致埕海油田 使用常规钻具组合技术时井眼轨迹控制差 、 机械钻速低 、 建井周期长 。 因此 ， 为了提高机械钻速 、 降低 钻井成本 ， 埕海油田在 ３ 即Ｐ １ １． １ ｍｍ 和 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼中大量采用随钻导向钻井技术 ， Ｄ Ｃ 钻头＋导 通过对实钻资料分析表 向马达 ＋ＭＷＤ 钻具组合钻井技术 。 对该 技 术 的 提 速 机 理 进 行 了 简 要 介 绍 ， 明， 在埕海油田一区和二区 ２ 个区块完钻井的相同井段该技术比其他 钻 具 组 合 技 术 取 得 更 高 的 机 械 提速效果显著 ， 建议在埕海油田大规模推广该技术 。 钻速 ， 关键词 ： 随钻导向 ； 埕海油田 ； 钻井提速 ； 导向马达 ＭＷＤ； （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４—５ ７ １ ６ ２ ０ １ ３ ０ ２—０ ０ ４ ２—０ ４ 由 ｍ 极 浅 海 地 区， 大港埕海油田 位 于 渤 海 湾 ０～５ 埕海一区和埕海二区 ２ 个 区 块 构 成 。 埕 海 一 区 主 要 含 油目的层为明化镇组 、 馆 陶 组 和 沙 河 街 组， 其特点是含 储层薄 、 物性好 、 分布局限且横向 油目的层埋藏深度浅 、 变化大 。 埕海二区主要含油目的层为沙河街组的沙一 、 沙二段 ， 其特点是含油目的层埋藏深度大 、 油层物性差 、
／ ７． ９ ｍ ｈ。 埕海一区的平 均 钻 速 总 体 上 高 于 埕 海 二 区 ， 这是 因 为 一 区 井 深 大 部 分 在 ２ 二区井深大 ０ ０ ０ ｍ 之 内， 部分在 ３ 而深部地层岩石的可钻性 较 差 ， 并 ５ ０ ０ ｍ 以上 ， 因此平均钻速比一区小 。 且二区井的井身结构更复杂 ， Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 导 向 马 达 ＋ ＭＷＤ 组 合 技 术 、 Ｐ Ｄ Ｃ钻 三牙轮钻头 ＋ 常规钻具组合技 头 ＋ 常规钻具组合技术 、 三牙轮钻头 ＋ 导向马达钻具组合技术的实钻平均机 术、 械钻速依次减小 。 这是由于 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头拥有高转速破 岩
（ ） １ （ ） ２
ｎ ｎ ｎ ｃ ｏ ｓ ｒ ｎ ＝ 槡 １ ＋ｎ ２ ＋２ １ ２ 、 — — — 。 式中 ： 转盘转速和导向马达转速 ｎ １ ｎ ２
由于ｒ 很小 ， 因此 ： ｏ ｓ ｒ≈１， ｎ≈ ｎ ｎ ｃ １＋ ２
２
２
（ ） ３ 表明复合钻进时钻 头 的 转 速 几 乎 等 于 钻 盘 与 导 向
图 ４ 埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼 ４ 种钻具组合平均机械钻速 Ａ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 导 向 马 达 ＋ ＭＷＤ； Ｂ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 常规钻具 ； Ｃ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三 牙 轮 ＋ 常 规 钻 具 ； Ｄ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三牙轮 ＋ 导向马达
１］ 。埕海油田油气资源丰富， 储层 薄 、 横 向 变 化 大［ 勘探
控制井眼轨迹按设 计 钻 进 ； 同时依靠导向马达良好 数， 的稳斜 、 稳方位能力 ， 可以减少使用增 、 稳斜钻具和取得 更高的机械钻速 ； 配合高效 Ｐ 达到更好地 控制 Ｄ Ｃ 钻头 ， 井眼轨迹和提高机械钻速的目的 。 １． １ Ｐ Ｄ Ｃ 钻头破岩机理 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头是一种以切削 方 式 来 破 碎 岩 石 的 切 削 型 其切削岩石的过程如图 １ 所示 。 切削齿对岩石的 钻头 ， 切削实质上是通过挤压 ， 使岩石主要以滑移变形的方式 就使岩石内部产 成为岩屑 。 当切削齿刀刃开始切削时 ， 生弹性应力和应变 。 当 刀 刃 挤 压 岩 石 直 到 某 一 位 置 岩 石的剪应力增大到屈服强度 ， 岩石开始沿与切力相等的 “ 滑移面 ” 滑移 ， 直到岩 屑 层 １ 和 ２ 沿 切 削 齿 倾 面 流 出 ， 产生大块片状岩屑 。 由于 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头内部不存在 密封 轴
与２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 使 用 常 规 钻 具 组 合 技 术 时 井 眼 轨 机械钻速低 、 建井周期长 。 因此 ， 为了控制井 迹控制差 、 眼轨迹 、 提高机械钻 速 、 缩 短 建 井 周 期、 节 约 成 本， 在埕 海油田应用了随钻导向钻井技术 。 １ 随钻导向钻井技术提速机理 随钻导 向 钻 井 技 术 是 由 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头＋导向马达＋ 此技术通过 ＭＷＤ 随钻测 ＭＷＤ 组合形成的钻井技术 ， 方位角等参 量技术来及 时 测 量 出 所 钻 井 眼 的 井 斜 角 、
图 １ Ｐ Ｄ Ｃ 钻头破岩示意图
图 ３ 埕海一区 ３ １ １． １ ｍｍ 井眼 ３ 种钻具组合平均机械钻速 Ａ－３ １ １． １ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 导向马达 ＋ＭＷＤ； Ｂ－３ １ １． １ ｍｍ 三牙轮 ＋ 常规钻具 ； Ｃ－３ １ １． １ ｍｍ 三牙轮 ＋ 导向马达 图 ２ 导向马达与转盘联合钻井钻头角速度示意图
经过 矢 量 合 成 ， 钻 头 角 速 度 ω 位 于 转 盘 角 速 度ω１ 和弯外壳马达角速度 ω 其与钻具本体轴线的夹 ２ 之 间， 角为ｒ 通过矢 ω 的方向在变化 ， １ 。 当马达以 ω ２ 旋转时 ， 量合成 ， 其大小为 ： ｃ ｏ ｓ ｒ ω ＝ 槡 ω ω ω １ ＋ω ２ ＋２ １ ２ 因此钻头的转速大小为 ：
Βιβλιοθήκη Baidu
２ ０ １ ２ ０ ５ １ ４ ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ ５ ＊ 收稿日期 ： － － 修回日期 ： － － （ 基金项目 ： 国家自 然 科 学 基 金 项 目 “ 智 能 井 井 下 流 量 控 制 系 统 机 理 研 究” 和８ 智 能 井 注 采 井 下 控 制 关 键 技 术 研 究” ５ ０ ６ ７ ４ ０ ７ ７） ６ ３项目“ （ ） 资助 。 ２ ０ ０ ６ ＡＡ ０ ９ Ｚ ３ １ ２ ， ， 第一作者简介 ： 周小君 （ 男（ 汉族 ） 四川广安人 ， 西南石油大学油气井工程专业在读硕士研究生 ， 研究方向 ： 钻井提速 、 岩石力学 。 １ ９ ８ ９ －）
３］ 。并且 Ｐ 承， 因此能 够 采 用 高 转 速 快 速 切 削 岩 石 ［ Ｄ Ｃ
开发前景广阔 ， 将成为大港油田重要的油气储量接替地 区。 埕海油田一区和二区大部分为大位移井和水平井 ， 钻井过程中 存 在 以 下 几 个 难 点 ： 井眼轨迹水垂比较大 （ ） ， 钻井过程中容易产生大扭矩 、 高摩阻 ， 钻 ２． ０ ２～５． ４ １ 二区目 的 层 较 深 ， 沙河街组的泥灰岩易 井施工难度大 ； 吸水膨胀 ， 钻井过程事故率高 ； 储层薄 ， 控制好井眼轨迹 处于油层顶部比较困难
４ ４ 西部探矿工程 ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期 ２． ２ 埕海油田二区应用效果 统计表明 ， 埕海二区 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向钻井技术的井数为 ２ ８口， ３ １ １． １ ｍｍ 井眼中应用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常规钻具 组 合 的 井 数 为 ５ 口 ， 井 眼 中 ３ １ １． １ ｍｍ 应用牙轮 ＋ 常规 钻 具 组 合 的 井 数 为 ４ 口 ， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼中应用牙轮 ＋ 导向 马 达 钻 具 组 合 的 井 数 为 ２ 口 。 计 算表明 ， 它们在 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 ／ ／ ／ ／ 速分别 为 １ ８． ７ ９ ｍ ｈ、 １ ２． ５ ４ ｍ ｈ、 ４． ６ １ ｍ ｈ、 ２． ９ ９ ｍ ｈ。 图 ５ 为埕海二区 ３ １ １． １ ｍｍ 井眼 ４ 种钻具组合平均机械 钻速 ， 随钻导向 钻 井 技 术 的 平 均 钻 速 比 Ｐ Ｄ Ｃ＋ 常 规 钻 具组合的平均钻速快 ４ 比牙轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 ９． ８ ４％ ， 比牙轮 ＋ 导向 马 达 钻 具 组 合 快 的平均钻速快 ３ ０ ７． ６％ ， 提速效果显著 。 ５ ２ ８． ４％ ，
马达转速之和 ， 因此导向马达能够提高钻头破岩的效率
４］ 。 和钻井速度 ［
２ 随钻导向钻井技术应用效果 随钻导向钻井技术在埕海油田主要用于 ３ １ １． １ ｍｍ 和２ 通过与 Ｐ １ ５． ９ ｍｍ 井眼中 ， Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常规钻具组合 技术 、 三牙轮钻头 ＋ 常 规 钻 具 组 合 技 术 、 三牙轮钻头＋ 导向马达钻具组合技 术 的 平 均 机 械 钻 速 对 比 来 分 析 其 应用效果 。 ２． １ 埕海油田一区应用效果 经过统计 ， 埕海一区 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向钻井技 术 的 井 数 为 ４ ５ 口， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 牙 轮 ＋ 常规钻具组 合 的 井 数 为 １ 口 ， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用牙轮 ＋ 导向马达钻具组合的井数为 ７ 口 。 计算表明 ，
２ ２
埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向 钻 井 技 ， 术的井数为 １ 口 １ ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头＋ 常规钻具组合的 井 数 为 １ 口 ， ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 牙 轮 ＋ 常规钻具组 合 的 井 数 为 １ 口 ， ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用牙轮 ＋ 导向马达钻 具 组 合 的 井 数 为 １ 口 。 经 计 算 表 它们在 ２ 明， １ ５． ９ ｍｍ 井眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 速 分 ／ ／ ／ ／ 别为 ３ ３． ７ ６ ｍ ｈ、 ２ ４ ｍ ｈ、 ７． ２ ７ ｍ ｈ、 １ ９． ７ ５ ｍ ｈ。 图 ４ 为 埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼 ４ 种 钻 具 组 合 平 均 机 械 钻 速 ， 随钻导向钻井技术的平均钻速比 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常 规钻具 比牙轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 的 组合的平均钻速快 ４ ０． ６ ７％ ， 平均 钻 速 快 ３ 比牙轮＋导向马达钻具组合快 ６ ４． ４％ ， 提速效果显著 。 ８ ８． １％％ ，
［ ２］
。 导致埕海油田在 ３ １ １． １ ｍｍ
钻头的结构特征使钻井液能够及时冲刷掉井底岩屑 ， 保 持井底清洁 ， 避免钻头重复切削岩屑 。 １． ２ 导向马达的提速机理 导向钻井系统是随 着 定 向 井 和 水 平 井 钻 井 技 术 而 弯外壳螺杆是目前常用的导向马达 。 导向马 发展起来 ， 达可滑动钻 进 和 复 合 钻 进 ， 由于复合钻进时钻柱的旋 转， 使得钻头获得更大 的 动 力 而 转 速 更 快 ， 破岩能力更 强 。 导向马达与转盘 复 合 钻 进 时 钻 头 转 速 为 其 两 者 的 如图 ２ 所示 。 矢量合成 ，
４ ３ ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期 西部探矿工程 它们 在 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 速 分 别 ／ ／ ／ 为４ ０． ２ ８ ｍ ｈ， ２ ８ ｍ ｈ， １ ６． ５ ５ ｍ ｈ。 图 ３ 为 埕 海 一 区 随钻导向 ３ １ １． １ ｍｍ井眼 ３ 种 钻 具 组 合 平 均 机 械 钻 速 ， 钻井技术的平均机械 钻 速 比 牙 轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 的 平 均钻 速 快 ４ 比牙轮＋导向马达钻具组合快 ３． ８ ６％ ， 提速效果显著 。 １ ４ ３． ４％ ，
４ ２ 西部探矿工程 ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期
· 石油与钻掘工程 ·
随钻导向钻井提速技术在埕海油田的应用
周小君 ＊１， 何世明１， 周明信２， 赖天华１， 沙 东２
（ ） 西南石油大学石油工程学院 ， 四川 成都 ６ 中国石油大港油田滩海开发公司 ， 天津 ３ １． １ ０ ５ ０ ０； ２． ０ ０ ２ ８ ０ 摘 要： 由于大位移井和水平井井眼轨迹水垂比较大 ， 容易产生大扭矩 、 高摩阻等难点 ， 导致埕海油田 使用常规钻具组合技术时井眼轨迹控制差 、 机械钻速低 、 建井周期长 。 因此 ， 为了提高机械钻速 、 降低 钻井成本 ， 埕海油田在 ３ 即Ｐ １ １． １ ｍｍ 和 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼中大量采用随钻导向钻井技术 ， Ｄ Ｃ 钻头＋导 通过对实钻资料分析表 向马达 ＋ＭＷＤ 钻具组合钻井技术 。 对该 技 术 的 提 速 机 理 进 行 了 简 要 介 绍 ， 明， 在埕海油田一区和二区 ２ 个区块完钻井的相同井段该技术比其他 钻 具 组 合 技 术 取 得 更 高 的 机 械 提速效果显著 ， 建议在埕海油田大规模推广该技术 。 钻速 ， 关键词 ： 随钻导向 ； 埕海油田 ； 钻井提速 ； 导向马达 ＭＷＤ； （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ ２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４—５ ７ １ ６ ２ ０ １ ３ ０ ２—０ ０ ４ ２—０ ４ 由 ｍ 极 浅 海 地 区， 大港埕海油田 位 于 渤 海 湾 ０～５ 埕海一区和埕海二区 ２ 个 区 块 构 成 。 埕 海 一 区 主 要 含 油目的层为明化镇组 、 馆 陶 组 和 沙 河 街 组， 其特点是含 储层薄 、 物性好 、 分布局限且横向 油目的层埋藏深度浅 、 变化大 。 埕海二区主要含油目的层为沙河街组的沙一 、 沙二段 ， 其特点是含油目的层埋藏深度大 、 油层物性差 、
／ ７． ９ ｍ ｈ。 埕海一区的平 均 钻 速 总 体 上 高 于 埕 海 二 区 ， 这是 因 为 一 区 井 深 大 部 分 在 ２ 二区井深大 ０ ０ ０ ｍ 之 内， 部分在 ３ 而深部地层岩石的可钻性 较 差 ， 并 ５ ０ ０ ｍ 以上 ， 因此平均钻速比一区小 。 且二区井的井身结构更复杂 ， Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 导 向 马 达 ＋ ＭＷＤ 组 合 技 术 、 Ｐ Ｄ Ｃ钻 三牙轮钻头 ＋ 常规钻具组合技 头 ＋ 常规钻具组合技术 、 三牙轮钻头 ＋ 导向马达钻具组合技术的实钻平均机 术、 械钻速依次减小 。 这是由于 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头拥有高转速破 岩
（ ） １ （ ） ２
ｎ ｎ ｎ ｃ ｏ ｓ ｒ ｎ ＝ 槡 １ ＋ｎ ２ ＋２ １ ２ 、 — — — 。 式中 ： 转盘转速和导向马达转速 ｎ １ ｎ ２
由于ｒ 很小 ， 因此 ： ｏ ｓ ｒ≈１， ｎ≈ ｎ ｎ ｃ １＋ ２
２
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（ ） ３ 表明复合钻进时钻 头 的 转 速 几 乎 等 于 钻 盘 与 导 向
图 ４ 埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼 ４ 种钻具组合平均机械钻速 Ａ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 导 向 马 达 ＋ ＭＷＤ； Ｂ－２ １ ５． ９ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 常规钻具 ； Ｃ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三 牙 轮 ＋ 常 规 钻 具 ； Ｄ－２ １ ５． ９ ｍｍ 三牙轮 ＋ 导向马达
１］ 。埕海油田油气资源丰富， 储层 薄 、 横 向 变 化 大［ 勘探
控制井眼轨迹按设 计 钻 进 ； 同时依靠导向马达良好 数， 的稳斜 、 稳方位能力 ， 可以减少使用增 、 稳斜钻具和取得 更高的机械钻速 ； 配合高效 Ｐ 达到更好地 控制 Ｄ Ｃ 钻头 ， 井眼轨迹和提高机械钻速的目的 。 １． １ Ｐ Ｄ Ｃ 钻头破岩机理 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头是一种以切削 方 式 来 破 碎 岩 石 的 切 削 型 其切削岩石的过程如图 １ 所示 。 切削齿对岩石的 钻头 ， 切削实质上是通过挤压 ， 使岩石主要以滑移变形的方式 就使岩石内部产 成为岩屑 。 当切削齿刀刃开始切削时 ， 生弹性应力和应变 。 当 刀 刃 挤 压 岩 石 直 到 某 一 位 置 岩 石的剪应力增大到屈服强度 ， 岩石开始沿与切力相等的 “ 滑移面 ” 滑移 ， 直到岩 屑 层 １ 和 ２ 沿 切 削 齿 倾 面 流 出 ， 产生大块片状岩屑 。 由于 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头内部不存在 密封 轴
与２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 使 用 常 规 钻 具 组 合 技 术 时 井 眼 轨 机械钻速低 、 建井周期长 。 因此 ， 为了控制井 迹控制差 、 眼轨迹 、 提高机械钻 速 、 缩 短 建 井 周 期、 节 约 成 本， 在埕 海油田应用了随钻导向钻井技术 。 １ 随钻导向钻井技术提速机理 随钻导 向 钻 井 技 术 是 由 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头＋导向马达＋ 此技术通过 ＭＷＤ 随钻测 ＭＷＤ 组合形成的钻井技术 ， 方位角等参 量技术来及 时 测 量 出 所 钻 井 眼 的 井 斜 角 、
图 １ Ｐ Ｄ Ｃ 钻头破岩示意图
图 ３ 埕海一区 ３ １ １． １ ｍｍ 井眼 ３ 种钻具组合平均机械钻速 Ａ－３ １ １． １ ｍｍ Ｐ Ｄ Ｃ＋ 导向马达 ＋ＭＷＤ； Ｂ－３ １ １． １ ｍｍ 三牙轮 ＋ 常规钻具 ； Ｃ－３ １ １． １ ｍｍ 三牙轮 ＋ 导向马达 图 ２ 导向马达与转盘联合钻井钻头角速度示意图
经过 矢 量 合 成 ， 钻 头 角 速 度 ω 位 于 转 盘 角 速 度ω１ 和弯外壳马达角速度 ω 其与钻具本体轴线的夹 ２ 之 间， 角为ｒ 通过矢 ω 的方向在变化 ， １ 。 当马达以 ω ２ 旋转时 ， 量合成 ， 其大小为 ： ｃ ｏ ｓ ｒ ω ＝ 槡 ω ω ω １ ＋ω ２ ＋２ １ ２ 因此钻头的转速大小为 ：
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２ ０ １ ２ ０ ５ １ ４ ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ ５ ＊ 收稿日期 ： － － 修回日期 ： － － （ 基金项目 ： 国家自 然 科 学 基 金 项 目 “ 智 能 井 井 下 流 量 控 制 系 统 机 理 研 究” 和８ 智 能 井 注 采 井 下 控 制 关 键 技 术 研 究” ５ ０ ６ ７ ４ ０ ７ ７） ６ ３项目“ （ ） 资助 。 ２ ０ ０ ６ ＡＡ ０ ９ Ｚ ３ １ ２ ， ， 第一作者简介 ： 周小君 （ 男（ 汉族 ） 四川广安人 ， 西南石油大学油气井工程专业在读硕士研究生 ， 研究方向 ： 钻井提速 、 岩石力学 。 １ ９ ８ ９ －）
３］ 。并且 Ｐ 承， 因此能 够 采 用 高 转 速 快 速 切 削 岩 石 ［ Ｄ Ｃ
开发前景广阔 ， 将成为大港油田重要的油气储量接替地 区。 埕海油田一区和二区大部分为大位移井和水平井 ， 钻井过程中 存 在 以 下 几 个 难 点 ： 井眼轨迹水垂比较大 （ ） ， 钻井过程中容易产生大扭矩 、 高摩阻 ， 钻 ２． ０ ２～５． ４ １ 二区目 的 层 较 深 ， 沙河街组的泥灰岩易 井施工难度大 ； 吸水膨胀 ， 钻井过程事故率高 ； 储层薄 ， 控制好井眼轨迹 处于油层顶部比较困难
４ ４ 西部探矿工程 ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期 ２． ２ 埕海油田二区应用效果 统计表明 ， 埕海二区 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向钻井技术的井数为 ２ ８口， ３ １ １． １ ｍｍ 井眼中应用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常规钻具 组 合 的 井 数 为 ５ 口 ， 井 眼 中 ３ １ １． １ ｍｍ 应用牙轮 ＋ 常规 钻 具 组 合 的 井 数 为 ４ 口 ， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼中应用牙轮 ＋ 导向 马 达 钻 具 组 合 的 井 数 为 ２ 口 。 计 算表明 ， 它们在 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 ／ ／ ／ ／ 速分别 为 １ ８． ７ ９ ｍ ｈ、 １ ２． ５ ４ ｍ ｈ、 ４． ６ １ ｍ ｈ、 ２． ９ ９ ｍ ｈ。 图 ５ 为埕海二区 ３ １ １． １ ｍｍ 井眼 ４ 种钻具组合平均机械 钻速 ， 随钻导向 钻 井 技 术 的 平 均 钻 速 比 Ｐ Ｄ Ｃ＋ 常 规 钻 具组合的平均钻速快 ４ 比牙轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 ９． ８ ４％ ， 比牙轮 ＋ 导向 马 达 钻 具 组 合 快 的平均钻速快 ３ ０ ７． ６％ ， 提速效果显著 。 ５ ２ ８． ４％ ，
马达转速之和 ， 因此导向马达能够提高钻头破岩的效率
４］ 。 和钻井速度 ［
２ 随钻导向钻井技术应用效果 随钻导向钻井技术在埕海油田主要用于 ３ １ １． １ ｍｍ 和２ 通过与 Ｐ １ ５． ９ ｍｍ 井眼中 ， Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常规钻具组合 技术 、 三牙轮钻头 ＋ 常 规 钻 具 组 合 技 术 、 三牙轮钻头＋ 导向马达钻具组合技 术 的 平 均 机 械 钻 速 对 比 来 分 析 其 应用效果 。 ２． １ 埕海油田一区应用效果 经过统计 ， 埕海一区 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向钻井技 术 的 井 数 为 ４ ５ 口， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用 牙 轮 ＋ 常规钻具组 合 的 井 数 为 １ 口 ， ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 应 用牙轮 ＋ 导向马达钻具组合的井数为 ７ 口 。 计算表明 ，
２ ２
埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 随 钻 导 向 钻 井 技 ， 术的井数为 １ 口 １ ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头＋ 常规钻具组合的 井 数 为 １ 口 ， ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用 牙 轮 ＋ 常规钻具组 合 的 井 数 为 １ 口 ， ２ １ ５． ９ ｍｍ 井 眼 中 应 用牙轮 ＋ 导向马达钻 具 组 合 的 井 数 为 １ 口 。 经 计 算 表 它们在 ２ 明， １ ５． ９ ｍｍ 井眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 速 分 ／ ／ ／ ／ 别为 ３ ３． ７ ６ ｍ ｈ、 ２ ４ ｍ ｈ、 ７． ２ ７ ｍ ｈ、 １ ９． ７ ５ ｍ ｈ。 图 ４ 为 埕海一区 ２ １ ５． ９ ｍｍ 井眼 ４ 种 钻 具 组 合 平 均 机 械 钻 速 ， 随钻导向钻井技术的平均钻速比 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头 ＋ 常 规钻具 比牙轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 的 组合的平均钻速快 ４ ０． ６ ７％ ， 平均 钻 速 快 ３ 比牙轮＋导向马达钻具组合快 ６ ４． ４％ ， 提速效果显著 。 ８ ８． １％％ ，
［ ２］
。 导致埕海油田在 ３ １ １． １ ｍｍ
钻头的结构特征使钻井液能够及时冲刷掉井底岩屑 ， 保 持井底清洁 ， 避免钻头重复切削岩屑 。 １． ２ 导向马达的提速机理 导向钻井系统是随 着 定 向 井 和 水 平 井 钻 井 技 术 而 弯外壳螺杆是目前常用的导向马达 。 导向马 发展起来 ， 达可滑动钻 进 和 复 合 钻 进 ， 由于复合钻进时钻柱的旋 转， 使得钻头获得更大 的 动 力 而 转 速 更 快 ， 破岩能力更 强 。 导向马达与转盘 复 合 钻 进 时 钻 头 转 速 为 其 两 者 的 如图 ２ 所示 。 矢量合成 ，
４ ３ ２ ０ １ ３ 年第 ２ 期 西部探矿工程 它们 在 ３ １ １． １ ｍｍ 井 眼 中 所 达 到 的 平 均 机 械 钻 速 分 别 ／ ／ ／ 为４ ０． ２ ８ ｍ ｈ， ２ ８ ｍ ｈ， １ ６． ５ ５ ｍ ｈ。 图 ３ 为 埕 海 一 区 随钻导向 ３ １ １． １ ｍｍ井眼 ３ 种 钻 具 组 合 平 均 机 械 钻 速 ， 钻井技术的平均机械 钻 速 比 牙 轮 ＋ 常 规 钻 具 组 合 的 平 均钻 速 快 ４ 比牙轮＋导向马达钻具组合快 ３． ８ ６％ ， 提速效果显著 。 １ ４ ３． ４％ ，