四合一钻具钻井技术--(局修改版0628)

长庆油田定向井

二开“一趟钻”钻井技术

--长庆石油勘探局

一、基本情况

长庆石油勘探局采用“四合一”钻具,在油井定向井施工实现了二开“一趟钻”完钻，“四合一”钻具是复合钻井技术的继承和发展,是四种工具、四种性能的集成。具备了塔式钟摆的防斜性能、多稳定器结构稳斜稳方位能力、复合钻井的滑动可调性、PDC钻头的快速钻进等综合优势，使定向井的二开直井段-造斜段-增斜段-稳斜段钻井实现“一趟钻”完钻，成为钻井提速的有效钻具组合。2006年在姬塬区块试验应用后，刷新了长庆钻井历史上11项指标，钻机月速度提高23.95 %，一趟钻比例达到19.31 %。2007年在油田各区块推广应用，再次刷新了长庆钻井历史上6项指标，截止6月26日油井开钻745口，完井691口钻井进尺145.7万米，二开“一趟钻”完钻185口，完钻比例达到27.24 %，钻机月速度提高27.45 %，机械钻速提高19.7 %，钻井周期下降12.39%。

二、“四合一”钻具结构形成的背景及技术思路

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(一) “四合一”钻具是提速的需要 1、市场占有率低

长庆钻井的内部市场占有率仅为50%，与长庆油田的大发展不相适应，靠增加设备，需要大量的投资，在设备有限的情况下，只有提高钻井速度，才能提高市场占有率，才能促进长庆油田的快速有效协调发展。

2、钻井成本压力大

长庆油田一直走的是“低成本开发”的路子，新的《钻井系统工程预算定额》未能实施，土地增值、社会环境复杂、环保要求高，原材料涨价，外协费用上升，钻井成本压力加大，只有提高速度，多打井，才能控制降低综合成本。

3、技术储备与油田发展不同步

2001年复合钻井技术和双稳定器钻井技术取得突破后，钻具结构持续优化方面进展缓慢，需要有一种新的技术来实现突破，并且能够满足多种工况，实现二开到完钻的“一趟钻”完成。

(二) “四合一”钻具的技术思路

1、为了跟进油田发展的需要。随着长庆油田的大发展，钻井工作逐年增加，但长庆钻井系统连续几年的年工作量均不到长庆钻井市场总量的50%。2000年开始，我们采用复合钻井技术，大幅度提高了机械钻速，减少了起下钻次数。2005年在虎狼峁、

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白于山区块有25口井在二开后实现两趟钻完钻，但定向井中占的比例还很小，井深2000米以上的大部分起下钻平均四趟、1800米的井起下钻三趟。如何才能提高钻井工程技术服务能力，只有在减少起下钻、提高机械钻速上做文章。

2、难题和技术关键。在油井定向井施工中的技术难题：一是防斜打直，过去采用钟摆钻具，但钻至造斜位置就必须起钻换螺杆钻具；二是斜井段当井斜、方位达到一定程度时，则必须更换稳斜、稳方位的多稳定器钻具，我们曾经主要使用的是双稳定器、三稳定器钻具。三是钻头寿命不能满足长时间施工的需求。

3、2005年在天然气井中下部井段使用新型的PDC钻头，钻井速度实现了“实质性飞跃”，在油井部分区块应用PDC钻头也取得了初步成效。在此基础上形成了“复合钻井技术配合PDC钻头实现定向井二开至完钻“一趟钻”的思路”。使复合钻井技术进一步升华，从而形成了“四合一”钻具组合。其技术的关键----PDC钻头、螺杆钻具、接头、稳定器四种工具的合理组合，满足了定向井二开直井段防斜、造斜、增斜、稳斜钻井四种工况一趟钻完成的施工需求。

三、“四合一”钻具结构的特点 1、有效控制直井段井斜，缓解防碰难题

“四合一”钻具结构是目前油井定向井控制直井段井斜效果

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最好的钻具结构，在最大程度解放机械钻速的前提下，可以实现直井段防斜打直（1000m洛河段井斜控制在2°），利用单弯螺杆随时提前绕障，从根本上缓解了防碰难度。

直井段井斜数据对比表

使用井段 (米) 0-500 500-1000 1000 -1500 直井段最大井斜 统计口数 270 248 158 四合一 非四合一 （最大井斜/井口数） （最大井斜/井口数） 0.97/190 1.98/80 1.12/179 1.67/98 2.63/69 3.54/60 2、延长了复合钻进的实施井段

“四合一”钻具充分利用单弯螺杆的滑动可调性及复合钻进缓增斜，将易斜井段变为定向造斜、增斜段，实现微增斜或稳斜的复合钻进方式，因而最大限度的延长了复合钻进井段，实现了二开全井段复合钻进。

3、强化了复合钻进的稳方位效果

“四合一”钻具具有单弯螺杆、双稳定器的刚性以及PDC钻头低钻压高转速的钻进特性，增强了复合钻进的稳方位效果，减少了滑动施工时间。尤其在井斜较小的情况下方位相对更加稳定，因此对于小斜井实现“一趟钻”特别有利。

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分层井井斜、方位变化数据

地层 安定 直罗 延安 延长 钻进方式 “四合一”钻具复合钻进 “四合一”钻具复合钻进 “四合一”钻具复合钻进 “四合一”钻具复合钻进 井斜变化 + 0.13°/50m + 0.24°/50m - 0.26°/50m - 0.23°/50m 方位变化 + 0.55°/50m - 0.72°/50m + 0.3°/50m -1.22°/50m 4、发挥PDC钻头优势，减少起下钻，实现快速钻进 (1)稳定性和可控性的有机结合，使“四合一”钻具连续满足二开后直井段、造斜段、增斜段、稳斜段的要求，大大减少了起下钻，尤其是深井段的起下钻，纯钻时效得以提高。

(2)充分发挥了PDC钻头高效破岩优势，提高了全井段机械钻速。

(3)通过剖面优化，利用洛河软地层定向，定向效率明显高于下部地层定向。也控制了最大井斜，使得下部轨迹调整难度大幅降低。

(4)钻井速度的提高，缩短钻井液对井壁浸泡时间，既有利于保护储层，又有利于井壁稳定，提高了电测一次成功率。

5、简单实用，易操作，新技术人员易上手。 6、促进了安全生产

(1)减少了起下钻，从而减少了起下钻作业中的风险。 (2)井眼轨迹光滑，狗腿度小，扭矩摩阻小，有利于起下钻、电测和固井质量。

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