斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用.kdh
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3 结论与建议
1） Power V 有自动防斜、纠斜功能，适用于在 高陡构造硬地层中大钻压钻进，能有效控制井身质 量，大幅度提高机械钻速。
2） Power V 的转速和作用其上的功率决定了工 具的纠斜力，一旦地层造斜力增大，在钻井参数不 变的情况下，井斜势必增大。因此，必须加强对井 身轨迹的监控，一旦井斜增大，应立即调整钻井参 数。
关键词 四川 东北 Power V 垂直钻井系统 井斜控制 机械钻速
中图分类号：TE281
文献标识码：A
0 引言
川东北陆相地层属于高陡构造，地层倾角大， 钻井施工中机械钻速低，易发生井斜。井斜偏大对 于钻井施工、固井质量以及后期油气开发危害极 大。为满足井身质量控制的要求，不得不采取减压 吊打的措施，从而降低了机械钻速，而陆相地层钻 速低是影响全井钻井速度的原因之一。Power V 垂直 钻井系统可有效地解决大钻压与井斜控制的矛盾， 既可以达到加大钻压提高机械钻速的目的，又可实 现井身轨迹的良好控制。
203.2 mm MWD + Ø203.2 mm 钻铤 3 根+ Ø165.1 mm 钻铤 5 根 + Ø139.7 mm 钻杆。
黑 池 1 井 自 2004 年 11 月 29 日 20:50 开 始 下 入 Power V，下钻井深为 477.74 m，至 2005 年 1 月 19 日 9 ∶ 30 停止起钻，起钻井深为 2 154.75 m。累计使用 牙 轮 钻 头 13 个 ， 钻 进 1 677.01 m， 纯 钻 时 间 为 916.22 h，平均机械钻速为 1.83 m／h，使用钻头型 号 包 括 SHT22RG、 H517GK、 H537GK， 钻 压 为 100～330 kN（常规控制在 240 kN 内，随蹩跳钻情况 调整），转盘转速为 48～91 r／min，排量为 51.1～ 58.7 L／s（根据井斜变化情况调整排量，从而调整钻 头侧向力大小），终点泵压为 18 MPa。
项目
工作时间
非工作时间
更换测试仪器时间 等停时间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
时间总计
时间／h 704.92 23.08 143.50 871.50
时效／％ 80.89 2.65 16.46 100. 00
2.2.2 在黑池 1 井的应用 黑池 1 井的构造位置在川东北通南巴构造带黑池
梁断背斜南翼，该井上部沙溪庙组地层倾角大，砂 泥岩互层频繁，地层造斜率强，面临着严重的井斜 问题。为了提高上部井段的钻速，决定在该井第二 次开钻井段试验采用 Power V 垂直钻井技术。钻具组 合为：Ø314.1 mm 钻头 + Power V＋Ø311 mm 螺旋稳 定 器 ＋ Ø228.6 mm 减 震 器 + Ø203.2 mm 浮 阀 + Ø
Expansion Failure Analysis on Screw Joint of Φ127 mm S135 Drilling Pipe
By LI Qi-fu, JIANG Xin-yue, CHEN Chang-qing, WANG Qing-lin, SUN Jia-dong and LIU Yue-lai Abstract: In this study, an expansion failure of screw joint of 127 mm S135 drilling pipe in one oil well is investigated; some failure reasons are also analyzed, including too small chamfer of sealing station’s shoulder surface of joint, too large torque of down⁃ hole drilling pipe; sustaining contact pressure of surface higher than material’s yield strength, resulting in a bogging down of sur⁃ face; surface entering into the boring section of joint, resulting in a joint expansion. In addition, some suggestions to avoid similar acci⁃ dents are proposed. Key Words: screw joint, failure, expansion, chamfer
Power V 的井斜控制效果非常显著，井斜角由 3.5°逐渐降低为接近 0°，平均机械钻速得到显著提 高，是邻井钻速的 2 倍多。
表 1 是普光 7 井使用 Power V 的时效分析表，可 以看出其工作时间超过了总使用时间的 80%，大大 超过了常规钻井技术的使用时效。
表 1 普光 7 井使用 Power V 的时效分析表
3. 中国石化中原油田公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001）
摘 要 川东北地区地层高陡构造、倾角大且泥岩、砂岩、白云岩、碳酸岩等岩性交互复杂的地质特性导致 钻井过程中井斜难以控制，制约了机械钻速的提高。将 Power V 垂直钻井系统应用于川东北地区的普光 7 井与黑 池 1 井，对其应用效果进行了分析，认为 Power V 垂直钻井系统可显著地提高机械钻速，降低井斜角，可以有效 地解决大钻压与井斜控制的矛盾。
参考文献 ［1］ 刘仲华. 川东北地区钻井施工的几点认识［J］. 钻采工艺，
2005，28（3）：21-24. ［2］ 王希勇，熊继有. 川东北钻井新工艺应用与效果［J］. 钻采
工艺，2008，31（1）：125-128.
（编辑：蒋龙）
40 /Natural Gas Technology
system can be as an effective technology to increase a penetration rate of Xu 2 Member. Key Words: turbine drilling system, Xu 2 Member, Xin 501 well, Sichuan, western
第3期
普光 7 井处在构造边缘，地层倾角极大，沙溪庙 组的地层倾角为 25°，所钻遇的地层中砂岩、泥岩、 砂质泥岩、泥质砂岩互层变化频繁，泥岩单层最厚 为 20 m，砂岩单层最厚为 18 m，最薄的只有 1 m； 岩性各向异性，强度软硬交错，极易造成井斜。在 井斜控制上，先后采用大尺寸钻铤塔式钟摆、柔性 钟摆、大钟摆等多套纠斜钻具组合，配合小钻压进 行防斜、纠斜钻进，又采用单弯螺杆 + 无线随钻测 斜仪（MWD）跟踪进行滑动、复合钻进，但机械钻速 慢且井斜增长很快。为提高机械钻速及有效控制井 斜，决定使用 Power V 旋转导向垂直钻井系统施工。 钻具组合为：Ø311.1 mm 钻头＋Power V＋Ø203 mm 浮阀＋Ø309 mm 扶正器＋Ø229 mm 双向减震器＋Ø 228.6 mm 短钻铤＋Ø308 mm 扶正器＋Ø228.6 mm 钻 铤 6 根＋Ø203.2 mm 钻铤 11～14 根＋Ø127 mm 加重 钻杆 10～12 根＋Ø127 mm 钻杆。自 2005 年 1 月 30 日 在井深 1 710.97 m 处开始使用该系统施工，至同年 3 月 7 日钻至井深 2 475.35 m，共钻进 764.38 m，井斜 从 1 707 m 的 3.8° 降 至 2 272 m 的 0.7° 和 2 471 m 的 1.4°，钻压由 140 kN 释放到 220～300 kN，纯钻时间 为418.92 h，机械钻速为1.75 m／h。
2010 年 第 4 卷·第 3 期
文章编号：1673-9035（2010）03-0039-02
天然气技术
Natural Gas Technology
Vol.4，No.3
Jun.2010
斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用
李 杰 1 郑伯华 2 翟芳芳 3
（1. 中国石化中原石油勘探局钻井工程研究院，河南 濮阳 457001； 2. 中国石化中原石油勘探局井下特种作业处，河南 濮阳 457001；
2.2 应用情况
2.2.1 在普光 7 井的应用
收稿日期：2009－11－06 修订日期：2010－03－08 作者简介：李杰（1980－）， 硕士，工程师，从事油气井仿真、欠平衡钻井工艺研究工作。E－mail：lijie2001488@yahoo.com.cn
天然气技术／ 39
第4卷
翟芳芳，等：斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用
高陡构造与频繁的岩性变化给防斜打直造成了 极大困难，大多数井采取 40～80 kN 钻压轻压吊打的 保守措施进行防斜打直，严重制约了钻井速度的提 高 。 [1]
图 1 Power V 垂直钻井系统结构图
Power V 垂直钻井系统（图 1）主要由控制机构和转 向机构组成，控制平台由旋转的闸片调整位置，控制 信号传给转向机构（高边），由液压驱动3 片支撑座，定 向机构与钻头同转速转动，施加给钻头侧向力（低边）， 从而达到控制井眼轨迹的目的 。 [2]
钻进期间地层造斜特性使井斜偏大时，可以通 过降低钻压、加快转速、增大排量，使 Power V 支撑 片拍击井壁所产生的侧向力相对增大，改善纠斜效 果。一般情况下，由于排量受地面设备及钻井液携 岩能力的影响，调整纠斜的措施多采用降低钻压和 加快转盘转速的方法。
在使用 Power V 前，最大钻压为 120 kN，井斜最 大 为 1.72 ° ， 平 均 机 械 钻 速 为 1.35 m／h。 使 用 Power V 后，最大钻压增至 330 kN，平均机械钻速为 1.83 m／h ；Power V 下入前井斜角为 1°，使用 Power V 钻至井深 500 m 时井斜角为 0.34°，结束时井斜角 为 1.02°，井斜角控制在 1.6°以内。
Application of Schlumberger Vertical Drilling System to Northeastern Sichuan Basin
By LI Jie, ZHENG Bo-hua and ZHAI Fang-fang Abstract: In northeastern Sichuan Basin, both high-steep struc⁃ tures and large formation-dip strata can be easily found. Moreover, a geological feature of shale interbedded with sandstone, dolomite and carbonate rock is complicated. So, it’s difficult for a deviation control during drilling and an increase of penetration rate is also restricted. However, the Power V vertical drilling system can effec⁃ tively release a conflict between large bit pressure and deviation control. In this paper, the system is presented and its application to northeastern Sichuan Basin is also summed up. Based on an analysis on its application, it is considered that the penetration rate can be increased evidently, the deviation angle can be de⁃ creased, and the drilling cycle can be shortened by means of the Power V system. Key Words: Sichuan, northeastern, Power V vertical drilling system, deviation control, penetration rate
2 Power V 垂直钻井系统及其应用
2.1 Power V 垂直钻井系统
斯伦贝谢公司研发生产的Power V 垂直钻井系统的 最大特点是在旋转钻进方式下采用大钻压钻进，通过 地面控制实现井身轨迹的连续控制，从而提高机械钻 速。该系统既可应用于定向井、水平井的井身轨迹调 控，也可用于直井井身轨迹的控制。
1 川东北地层特性
川东北地区大部分地质构造均表现出较强的地 层自然造斜能力，地层倾角大，加之地层产状基本 稳定，容易发生地层自然造斜。由于地层倾角较 大，开钻后容易发生井斜；又由于地层产状相对稳 定，造成全井的井斜控制相当困难。岩性变化频繁 也极易发生井斜。以普光 7 井为例，该井须家河组以 上地层夹层多、单一岩性的最大厚度多数不超过50 m。
1） Power V 有自动防斜、纠斜功能，适用于在 高陡构造硬地层中大钻压钻进，能有效控制井身质 量，大幅度提高机械钻速。
2） Power V 的转速和作用其上的功率决定了工 具的纠斜力，一旦地层造斜力增大，在钻井参数不 变的情况下，井斜势必增大。因此，必须加强对井 身轨迹的监控，一旦井斜增大，应立即调整钻井参 数。
关键词 四川 东北 Power V 垂直钻井系统 井斜控制 机械钻速
中图分类号：TE281
文献标识码：A
0 引言
川东北陆相地层属于高陡构造，地层倾角大， 钻井施工中机械钻速低，易发生井斜。井斜偏大对 于钻井施工、固井质量以及后期油气开发危害极 大。为满足井身质量控制的要求，不得不采取减压 吊打的措施，从而降低了机械钻速，而陆相地层钻 速低是影响全井钻井速度的原因之一。Power V 垂直 钻井系统可有效地解决大钻压与井斜控制的矛盾， 既可以达到加大钻压提高机械钻速的目的，又可实 现井身轨迹的良好控制。
203.2 mm MWD + Ø203.2 mm 钻铤 3 根+ Ø165.1 mm 钻铤 5 根 + Ø139.7 mm 钻杆。
黑 池 1 井 自 2004 年 11 月 29 日 20:50 开 始 下 入 Power V，下钻井深为 477.74 m，至 2005 年 1 月 19 日 9 ∶ 30 停止起钻，起钻井深为 2 154.75 m。累计使用 牙 轮 钻 头 13 个 ， 钻 进 1 677.01 m， 纯 钻 时 间 为 916.22 h，平均机械钻速为 1.83 m／h，使用钻头型 号 包 括 SHT22RG、 H517GK、 H537GK， 钻 压 为 100～330 kN（常规控制在 240 kN 内，随蹩跳钻情况 调整），转盘转速为 48～91 r／min，排量为 51.1～ 58.7 L／s（根据井斜变化情况调整排量，从而调整钻 头侧向力大小），终点泵压为 18 MPa。
项目
工作时间
非工作时间
更换测试仪器时间 等停时间
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
时间总计
时间／h 704.92 23.08 143.50 871.50
时效／％ 80.89 2.65 16.46 100. 00
2.2.2 在黑池 1 井的应用 黑池 1 井的构造位置在川东北通南巴构造带黑池
梁断背斜南翼，该井上部沙溪庙组地层倾角大，砂 泥岩互层频繁，地层造斜率强，面临着严重的井斜 问题。为了提高上部井段的钻速，决定在该井第二 次开钻井段试验采用 Power V 垂直钻井技术。钻具组 合为：Ø314.1 mm 钻头 + Power V＋Ø311 mm 螺旋稳 定 器 ＋ Ø228.6 mm 减 震 器 + Ø203.2 mm 浮 阀 + Ø
Expansion Failure Analysis on Screw Joint of Φ127 mm S135 Drilling Pipe
By LI Qi-fu, JIANG Xin-yue, CHEN Chang-qing, WANG Qing-lin, SUN Jia-dong and LIU Yue-lai Abstract: In this study, an expansion failure of screw joint of 127 mm S135 drilling pipe in one oil well is investigated; some failure reasons are also analyzed, including too small chamfer of sealing station’s shoulder surface of joint, too large torque of down⁃ hole drilling pipe; sustaining contact pressure of surface higher than material’s yield strength, resulting in a bogging down of sur⁃ face; surface entering into the boring section of joint, resulting in a joint expansion. In addition, some suggestions to avoid similar acci⁃ dents are proposed. Key Words: screw joint, failure, expansion, chamfer
Power V 的井斜控制效果非常显著，井斜角由 3.5°逐渐降低为接近 0°，平均机械钻速得到显著提 高，是邻井钻速的 2 倍多。
表 1 是普光 7 井使用 Power V 的时效分析表，可 以看出其工作时间超过了总使用时间的 80%，大大 超过了常规钻井技术的使用时效。
表 1 普光 7 井使用 Power V 的时效分析表
3. 中国石化中原油田公司勘探开发科学研究院，河南 濮阳 457001）
摘 要 川东北地区地层高陡构造、倾角大且泥岩、砂岩、白云岩、碳酸岩等岩性交互复杂的地质特性导致 钻井过程中井斜难以控制，制约了机械钻速的提高。将 Power V 垂直钻井系统应用于川东北地区的普光 7 井与黑 池 1 井，对其应用效果进行了分析，认为 Power V 垂直钻井系统可显著地提高机械钻速，降低井斜角，可以有效 地解决大钻压与井斜控制的矛盾。
参考文献 ［1］ 刘仲华. 川东北地区钻井施工的几点认识［J］. 钻采工艺，
2005，28（3）：21-24. ［2］ 王希勇，熊继有. 川东北钻井新工艺应用与效果［J］. 钻采
工艺，2008，31（1）：125-128.
（编辑：蒋龙）
40 /Natural Gas Technology
system can be as an effective technology to increase a penetration rate of Xu 2 Member. Key Words: turbine drilling system, Xu 2 Member, Xin 501 well, Sichuan, western
第3期
普光 7 井处在构造边缘，地层倾角极大，沙溪庙 组的地层倾角为 25°，所钻遇的地层中砂岩、泥岩、 砂质泥岩、泥质砂岩互层变化频繁，泥岩单层最厚 为 20 m，砂岩单层最厚为 18 m，最薄的只有 1 m； 岩性各向异性，强度软硬交错，极易造成井斜。在 井斜控制上，先后采用大尺寸钻铤塔式钟摆、柔性 钟摆、大钟摆等多套纠斜钻具组合，配合小钻压进 行防斜、纠斜钻进，又采用单弯螺杆 + 无线随钻测 斜仪（MWD）跟踪进行滑动、复合钻进，但机械钻速 慢且井斜增长很快。为提高机械钻速及有效控制井 斜，决定使用 Power V 旋转导向垂直钻井系统施工。 钻具组合为：Ø311.1 mm 钻头＋Power V＋Ø203 mm 浮阀＋Ø309 mm 扶正器＋Ø229 mm 双向减震器＋Ø 228.6 mm 短钻铤＋Ø308 mm 扶正器＋Ø228.6 mm 钻 铤 6 根＋Ø203.2 mm 钻铤 11～14 根＋Ø127 mm 加重 钻杆 10～12 根＋Ø127 mm 钻杆。自 2005 年 1 月 30 日 在井深 1 710.97 m 处开始使用该系统施工，至同年 3 月 7 日钻至井深 2 475.35 m，共钻进 764.38 m，井斜 从 1 707 m 的 3.8° 降 至 2 272 m 的 0.7° 和 2 471 m 的 1.4°，钻压由 140 kN 释放到 220～300 kN，纯钻时间 为418.92 h，机械钻速为1.75 m／h。
2010 年 第 4 卷·第 3 期
文章编号：1673-9035（2010）03-0039-02
天然气技术
Natural Gas Technology
Vol.4，No.3
Jun.2010
斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用
李 杰 1 郑伯华 2 翟芳芳 3
（1. 中国石化中原石油勘探局钻井工程研究院，河南 濮阳 457001； 2. 中国石化中原石油勘探局井下特种作业处，河南 濮阳 457001；
2.2 应用情况
2.2.1 在普光 7 井的应用
收稿日期：2009－11－06 修订日期：2010－03－08 作者简介：李杰（1980－）， 硕士，工程师，从事油气井仿真、欠平衡钻井工艺研究工作。E－mail：lijie2001488@yahoo.com.cn
天然气技术／ 39
第4卷
翟芳芳，等：斯伦贝谢垂直钻井系统在川东北地区的应用
高陡构造与频繁的岩性变化给防斜打直造成了 极大困难，大多数井采取 40～80 kN 钻压轻压吊打的 保守措施进行防斜打直，严重制约了钻井速度的提 高 。 [1]
图 1 Power V 垂直钻井系统结构图
Power V 垂直钻井系统（图 1）主要由控制机构和转 向机构组成，控制平台由旋转的闸片调整位置，控制 信号传给转向机构（高边），由液压驱动3 片支撑座，定 向机构与钻头同转速转动，施加给钻头侧向力（低边）， 从而达到控制井眼轨迹的目的 。 [2]
钻进期间地层造斜特性使井斜偏大时，可以通 过降低钻压、加快转速、增大排量，使 Power V 支撑 片拍击井壁所产生的侧向力相对增大，改善纠斜效 果。一般情况下，由于排量受地面设备及钻井液携 岩能力的影响，调整纠斜的措施多采用降低钻压和 加快转盘转速的方法。
在使用 Power V 前，最大钻压为 120 kN，井斜最 大 为 1.72 ° ， 平 均 机 械 钻 速 为 1.35 m／h。 使 用 Power V 后，最大钻压增至 330 kN，平均机械钻速为 1.83 m／h ；Power V 下入前井斜角为 1°，使用 Power V 钻至井深 500 m 时井斜角为 0.34°，结束时井斜角 为 1.02°，井斜角控制在 1.6°以内。
Application of Schlumberger Vertical Drilling System to Northeastern Sichuan Basin
By LI Jie, ZHENG Bo-hua and ZHAI Fang-fang Abstract: In northeastern Sichuan Basin, both high-steep struc⁃ tures and large formation-dip strata can be easily found. Moreover, a geological feature of shale interbedded with sandstone, dolomite and carbonate rock is complicated. So, it’s difficult for a deviation control during drilling and an increase of penetration rate is also restricted. However, the Power V vertical drilling system can effec⁃ tively release a conflict between large bit pressure and deviation control. In this paper, the system is presented and its application to northeastern Sichuan Basin is also summed up. Based on an analysis on its application, it is considered that the penetration rate can be increased evidently, the deviation angle can be de⁃ creased, and the drilling cycle can be shortened by means of the Power V system. Key Words: Sichuan, northeastern, Power V vertical drilling system, deviation control, penetration rate
2 Power V 垂直钻井系统及其应用
2.1 Power V 垂直钻井系统
斯伦贝谢公司研发生产的Power V 垂直钻井系统的 最大特点是在旋转钻进方式下采用大钻压钻进，通过 地面控制实现井身轨迹的连续控制，从而提高机械钻 速。该系统既可应用于定向井、水平井的井身轨迹调 控，也可用于直井井身轨迹的控制。
1 川东北地层特性
川东北地区大部分地质构造均表现出较强的地 层自然造斜能力，地层倾角大，加之地层产状基本 稳定，容易发生地层自然造斜。由于地层倾角较 大，开钻后容易发生井斜；又由于地层产状相对稳 定，造成全井的井斜控制相当困难。岩性变化频繁 也极易发生井斜。以普光 7 井为例，该井须家河组以 上地层夹层多、单一岩性的最大厚度多数不超过50 m。