專利名稱：：四合一鉆具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種鉆井鉆具，特別是一種對(duì)中深定向井軌跡實(shí)現(xiàn)高效控制的四合一鉆具。技術(shù)背景姬塬區(qū)塊是目前長慶石油勘探局油井定向井最深的區(qū)塊，目的層在長2的井垂深在2000"2100米左右，平均井深2120.12米；目的層在長4+5的井垂深在2350"2550米左右，平均井深2600米左右。采用常規(guī)鉆具進(jìn)行軌跡控制，在已施工定向井中馮地坑長2油層井定向一次成功率僅為16.19%;平均機(jī)械鉆速僅14.38m/h;平均鉆井周期17.26天，建井周期21.30天；2004年軌跡失控填井3起，事故時(shí)間占16.71%;處理復(fù)雜時(shí)間占8.65%。馮地坑長4+5油層的井，平均鉆井周期20—25天，建井周期30—35天，電湄成功率低于15%。該區(qū)塊主要難點(diǎn)有一是由于油田公司采用滾動(dòng)開發(fā)，老井場(chǎng)施工較多，井組較大，而且項(xiàng)目組不按排序施工，防碰繞障難度極大；二是該區(qū)塊志丹統(tǒng)洛河組一般從二開到1500米左右，厚度大易斜，鐘擺鉆具防斜效果較差，長時(shí)間吊打影響機(jī)械鉆速；三是造斜段多在洛河段，而該井段中部螺桿滑動(dòng)易粘，復(fù)合調(diào)整難度大；四是斜井段洛河組方位變化大，常規(guī)鉆具在增斜時(shí)方位變化達(dá)-4一12度/100米，較難控制；五是由于同一井場(chǎng)布井太多，導(dǎo)致設(shè)計(jì)水平位移較大，軌跡控制段長、井身軌跡較難控制。由于以上諸多因素的影響，該區(qū)塊鉆井速度慢、機(jī)械鉆速低、鉆井周期和建井周期長、定向一次成功率低，事故多。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種四合一鉆具，它可進(jìn)行軌跡控制，用于解決井長直井段防碰、易斜方位漂移無規(guī)律、井段軌跡難控制造成的頻繁起下鉆倒換鉆具、機(jī)械鉆速不能很好的解放、鉆井速度慢等問題。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的四合一鉆具，其特征是它至少包括鉆頭1、單彎嫘桿2、短鉆鋌4、上穩(wěn)定器5、無磁鉆鋌6;鉆頭1、單彎嫘桿2、短鉆鋌4、上穩(wěn)定器5、無磁鉆鋌6依次連接；延單彎嫘桿2外徑均勻分布3個(gè)蠊旋棱狀構(gòu)成的穩(wěn)定器3;它通過調(diào)整單彎嫘桿2的角度和上扶正器之間的短鉆鋌4長度，或調(diào)整上穩(wěn)定器5的外徑大小來達(dá)到復(fù)合鉆并的增穩(wěn)斜。所述的無磁鉆鋌6與單彎螵桿2之間有短鉆鋌4，用于避免因螺桿磁性干擾而造成瀾m據(jù)失真。所述的單彎蠊桿2的規(guī)格是^172X1.25°所述的單彎蠊桿2的規(guī)格是或①172Xr。所述的穩(wěn)定器5內(nèi)有定向鍵。所述的穩(wěn)定器5連接，定向直接頭。所述的短鉆鋌4長度在36米之間。所述的穩(wěn)定器5外徑是0>209mm-0>212mm。所述的鉆頭1是PCD鉆頭。所述的無磁鉆鋌6外徑為165mi,長度為9ffl。本發(fā)明的特點(diǎn)是本發(fā)明把塔式鉆具、雙穩(wěn)定器鉆具結(jié)構(gòu)、井底動(dòng)力鉆具集于一體，具有極好的小井防斜效果(〈5。)，具有極好的穩(wěn)方位能力，具有很好的弱增斜能力，提供了良好的中深定向井軌跡控制能力?？衫谜{(diào)整單彎嫘桿角度和上扶正器之間的短鉆鋌長度或調(diào)整上穩(wěn)定器的外徑大小來達(dá)到增穩(wěn)斜的目的。一年來的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐表明，四合一鉆具結(jié)構(gòu)具有在直井段防斜、在斜井段穩(wěn)斜穩(wěn)方位的使用效果，同時(shí)可取得較高的機(jī)械鉆速，可實(shí)現(xiàn)長井段軌跡控制，并且有很好的事故預(yù)防效果。以下通過具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)本發(fā)明的有益效果做進(jìn)一步說明。1、高效防斜打直，徹底化解防碰難題四合一鉆具結(jié)構(gòu)是目前為止姬塬區(qū)塊控制直井段井斜效果最好的結(jié)構(gòu)，在最大程度解決機(jī)械鉆速的前提下，可以實(shí)現(xiàn)直井段防斜打直(1000m洛河段井斜從不超過2"),從根本上減輕防碰難度。另外四合一鉆具還可以利用單彎嫘桿的可調(diào)性提前繞障，使防碰變被動(dòng)為主動(dòng)。(以地68-56井為例)40606隊(duì)地68-56井直井段斜數(shù)據(jù)-<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2、延長了高效復(fù)合鉆進(jìn)的實(shí)施井段首先，西合一鉆具結(jié)構(gòu)是一種井底動(dòng)力鉆具，可將井斜方位較難控制的洛河段變成可控并段；其次降低了復(fù)合鉆進(jìn)的增斜率，實(shí)現(xiàn)微增斜或穩(wěn)斜的復(fù)合鉆進(jìn)方式，因而最大程度的延長了高效復(fù)合鉆進(jìn)的實(shí)施井段，實(shí)現(xiàn)了二開全井段復(fù)合鉆進(jìn)。3、強(qiáng)化了復(fù)合鉆進(jìn)的穩(wěn)方位效果四合一鉆具結(jié)構(gòu)結(jié)合了塔式鉆具和雙穩(wěn)定器的剛性，利用PDC低鉆壓高轉(zhuǎn)速的鉆進(jìn)特性，強(qiáng)化了復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)的穩(wěn)方位效果；后面帶穩(wěn)定器，在井斜較小的情況下方位相對(duì)也穩(wěn)定的多，確保了長井段小井斜穩(wěn)斜、穩(wěn)方位控制。有效的減少了滑動(dòng)調(diào)整井段，從而提高了機(jī)械鉆速。40631隊(duì)地88-53井?dāng)?shù)據(jù):<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>4、全井段發(fā)揮PDC優(yōu)勢(shì)，減少起下鉆，實(shí)現(xiàn)以快制勝U)穩(wěn)定性和可控性的有機(jī)結(jié)合，使四合一鉆具結(jié)構(gòu)可連續(xù)滿足二開后直井段、造斜段、穩(wěn)斜段的要求，使得二開一趟完鉆成為可能，兩趟完鉆成為主流，從而擴(kuò)大了PDC使用井段。因此大大減少了起下鉆，尤其是深井段的起下鉆，純鉆時(shí)效也得以提高。(2)充分發(fā)揮了PDC高效破巖優(yōu)勢(shì)，提高了全井段機(jī)械鉆速。(3)通過剖面優(yōu)化，利用洛河軟地層定向，效率明顯高于下部地層定向。也控制了最大井斜，使得下部軌跡調(diào)整難度大幅降低。(4)鉆井速度的提高，縮短了浸泡時(shí)間，降低了防塌難度?？傊?，由于純鉆時(shí)效和^l械鉆速的提高，軌1E控制的穩(wěn)定性加強(qiáng)，最終縮短了鉆井周期，總體達(dá)到了以快制勝的效果。(5)簡(jiǎn)單實(shí)用，容易形成規(guī)模化效應(yīng)。該鉆具簡(jiǎn)單實(shí)用易操作，由于減少了軌跡控制中的可變因素，差錯(cuò)率有效降低，新技術(shù)員更易上手。同時(shí)也易產(chǎn)生"規(guī)?；?的提速效應(yīng)，利于共同總結(jié)和共享規(guī)律。例如9月份氣轉(zhuǎn)油的40606鉆井隊(duì)，工程技術(shù)員沒有定向井施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過一口井指導(dǎo)，目前所完成的4口定向井(平均井深2643米)中有兩口實(shí)現(xiàn)一趟鉆，其余兩口(位移均超過600m)為兩趟鉆。5、具有積極的事故預(yù)防效果(1)減少了起下鉆，從而減少了起下鉆作業(yè)中的大量風(fēng)險(xiǎn)。(2)井身剖面良好，不會(huì)形成大的狗腿度，扭矩摩阻小，有利于起下鉆、電測(cè)和周井質(zhì)量。(3)由于嫘桿與無磁鉆鋌之間加了36米短鉆鋌，可以根本避免螺桿磁性對(duì)測(cè)量儀器的干擾，避免了因湄量數(shù)據(jù)失真而造成軌跡失控。(4)直井段井斜小，可以及早主動(dòng)繞障，防碰效果好。(5)正常鉆進(jìn)時(shí)可減輕鉆具及設(shè)備負(fù)荷,延長鉆具使用壽命，減少了斷鉆具事故的發(fā)生。(6)杜絕了掉牙輪事故。附閣說明下面結(jié)合實(shí)施例附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、鉆頭；2、單彎螺桿；3、穩(wěn)定器；4、短鉆鋌；5、上穩(wěn)定器；6、無磁鉆鋌。具體實(shí)施方式如圖l所示，四合一鉆具通過組合進(jìn)行軌跡控制，它至少包括鉆頭l、單彎螺桿2、短鉆鋌4、上穩(wěn)定器5、無磁鉆鋌6;鉆頭1、單彎螺桿2、短鉆鋌4、上穩(wěn)定器5、無磁鉆鋌6依此順序通過嫘紋連接；其中鉆頭1可采用PDC鉆頭，外徑為222mm;單彎螺桿2是OU72X1.25°或1°單彎螺桿；短鉆鋌4長度在36米之間；穩(wěn)定器5外徑在209~212咖之間；上穩(wěn)定器5內(nèi)部有專門的定向鍵或上接帶鍵定向直接頭。四合一鉆具組合進(jìn)行軌跡控制使用(—)下入穩(wěn)斜鉆具下入穩(wěn)斜鉆具的目的，在于提高下部軌跡的可預(yù)測(cè)性。如果使用增斜鉆具，因?yàn)槌跏冀切。虏烤贝?，必然?dǎo)致增斜過程中方位不穩(wěn)，下部軌跡調(diào)整難度大。使用降斜鉆具，必然導(dǎo)致初始角大，增大定向難度，剖面質(zhì)量差。另外使用增斜鉆具最大的難點(diǎn)是其增斜率隨不同地層和井斜大小變化莫測(cè)，使得下部軌跡控制的規(guī)律性不突出。而穩(wěn)斜鉆具井斜變化波動(dòng)范圍小，因而大大提高了下部軌跡的可預(yù)綢性，這樣初始角就比較好掌握，軌跡控制的規(guī)律性就比較好掌握。(二)提高造斜點(diǎn)，控制最大井斜(1)要根據(jù)所下鉆具的增斜能力，選擇造斜點(diǎn)和初始井斜。不可貪圖直并段搶進(jìn)尺。(2)要注意提高定向施工的效率，尤其定向前的繞障更需謹(jǐn)慎。(3)根據(jù)設(shè)計(jì)位移大小，選擇短鉆鋌長度和上穩(wěn)定器外徑，最好將初始井斜角確定在IO。左右，最大井斜控制在20°之內(nèi)，造斜點(diǎn)選擇在洛河組頂部，最低離安定頂界200m。(三)高度重視洛河地層施工1、定向造斜要求(1)定向造斜是一口井成功控制的起始環(huán)節(jié)，可能導(dǎo)ic洛河并段整段低效滑動(dòng)施工。(2)鉆壓選擇10~20KN,注意加壓一定要平穩(wěn)，鉆壓不能過大。由于PDC定向?qū)︺@壓要求嚴(yán)格，因此一定要認(rèn)真校正好指重表，嚴(yán)格控制鉆壓。(3)可鉆性好的地層尤其要注意控制鉆壓，否則只打進(jìn)尺不增斜。電動(dòng)鉆機(jī)盡量利用自動(dòng)送鉆或掛電磁剎車來控制鉆壓。(4)定向時(shí)必須連續(xù)造斜，邊定邊復(fù)合的做法往往增斜被動(dòng)。并要注意把方位及早調(diào)整到位。工具面的擺放應(yīng)采用"3°前定向，超過3°扭方位"的原則進(jìn)行，提高定向施工效率。(5)如果出現(xiàn)井斜大于6°,方位偏差大于50°，必須采用微降斜扭方位工具面，連續(xù)滑動(dòng)調(diào)整，不允許開轉(zhuǎn)盤復(fù)合鉆進(jìn)，避免出現(xiàn)井斜越打越大，而方位卻調(diào)不過來的現(xiàn)象。2、復(fù)合調(diào)整段定向后一般采用復(fù)合鉆進(jìn)，確定該鉆具的增斜率，尤其鉆穿華池后，進(jìn)入洛河頂界(M00m井段，盡量通過復(fù)合鉆進(jìn)觀察增斜率，然后Wg所需并斜大小，選擇滑動(dòng)或復(fù)合。洛河井段復(fù)合調(diào)整，一是根據(jù)增斜率適當(dāng)調(diào)整并斜，二是要盡早把方位調(diào)整到位，這兩個(gè)要兼顧實(shí)施，不能顧此失彼，更不能貪圖搶進(jìn)尺失去調(diào)整的有利時(shí)機(jī)。尤其要重視小并斜(5°)時(shí)及時(shí)調(diào)整方位，樹立及時(shí)精雕細(xì)刻的微調(diào)意識(shí)，不要寄希望于洛河底部一次調(diào)整到位。力爭(zhēng)在10°井斜時(shí)把方位擺到位，在1045°并斜范圍內(nèi)再加強(qiáng)微調(diào)，確保15°以后再不作大幅度調(diào)整。(四)下部軌跡的調(diào)整方法(1)充分考慮調(diào)整的風(fēng)險(xiǎn)，在井斜大的深井中，反扭角極不好掌握，如果調(diào)^不到位甚至出現(xiàn)更大偏差，會(huì)不會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)施工；反之如果不進(jìn)行調(diào)整，后續(xù)井段可否繼續(xù)鉆進(jìn)，達(dá)到是否滿足有線隨鉆施工后，可以用單只牙輪鉆頭和一趟鉆完鉆。(2)如果反扭角沒有把握，可采用滑動(dòng)一根(如果井斜較小，井下暢通，可先取60^90°,有5噸以下遇阻，推薦反扭角取100130°為宜)、復(fù)合兩根，根據(jù)測(cè)斜結(jié)果修正反扭角，然后連續(xù)滑動(dòng)施工23根的辦法。(3)測(cè)斜前上下充分活動(dòng)鉆具，保證所瀕得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。(4)調(diào)整時(shí)根據(jù)立壓變化扶鉆，鉆進(jìn)時(shí)密切觀察立壓變化，加壓后泵壓上升lMPa為鉆進(jìn)依據(jù)(前后取l個(gè)固定值，0.5-1.0MPa都可，方便掌握反扭角)；本發(fā)明實(shí)施后與常規(guī)鉆具實(shí)施效果對(duì)比的數(shù)據(jù)資料自從6月份開始使用該鉆具結(jié)構(gòu)以后，第四項(xiàng)目部的各種技術(shù)指標(biāo)得到了大幅的提高<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>本發(fā)明中未做詳細(xì)說明之處，均采用的是本行業(yè)技術(shù)人員常用的技術(shù)手段，而且有的部件是市售外構(gòu)件，所以在此不作進(jìn)一步說明。權(quán)利要求1.四合一鉆具，其特征是它至少包括鉆頭(1)、單彎螺桿(2)、短鉆鋌(4)、上穩(wěn)定器(5)、無磁鉆鋌(6)，鉆頭(1)、單彎螺桿(2)、短鉆鋌(4)、上穩(wěn)定器(5)、無磁鉆鋌(6)依次連接；延單彎螺桿(2)外徑均勻分布(3)個(gè)螺旋棱狀構(gòu)成的穩(wěn)定器(3)；它通過調(diào)整單彎螺桿(2)的角度和上扶正器之間的短鉆鋌(4)長度，或調(diào)整上穩(wěn)定器(5)的外徑大小來達(dá)到復(fù)合鉆井的增穩(wěn)斜。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的無磁鉆鋌(6)與單彎蠊桿(2)之間有短鉆鋌(4)，用于避免因蠊桿磁性干擾而造成測(cè)斜數(shù)據(jù)失真。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的單彎嫘桿(2)的規(guī)格是0172X1.25。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的單彎螺桿(2)的規(guī)格是或OU72Xr。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的西合一鉆具，其特征是:所述的穩(wěn)定器(5)內(nèi)有定向鍵。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的四合一鉆具，其特征是所述的穩(wěn)定器(5)連接帶鍵定詢直接頭。7、根據(jù)權(quán)利要求l所述的四合一鉆具，其特征是所述的短鉆鋌(4)長度在36米之間。8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的穩(wěn)定器(5)外徑是錫9mm誦0212咖o9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的鉆頭(1)是PCD鉆頭。10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的四合一鉆具，其特征是所述的無磁鉆鋌(6)外徑為165nra,長度為9m。全文摘要本發(fā)明涉及一種鉆井鉆具，特別是一種對(duì)中深定向井軌跡實(shí)現(xiàn)高效控制的四合一鉆具它至少包括鉆頭(1)、單彎螺桿(2)、短鉆鋌(4)、上穩(wěn)定器(5)、無磁鉆鋌(6)；鉆頭(1)、單彎螺桿(2)、短鉆鋌(4)、上穩(wěn)定器(5)、無磁鉆鋌(6)依次通過螺紋連接；延單彎螺桿(2)外徑均勻分布(3)個(gè)螺旋棱狀構(gòu)成的穩(wěn)定器(3)；通過調(diào)整單彎螺桿(2)的角度和上扶正器之間的短鉆鋌(4)長度，或調(diào)整上穩(wěn)定器(5)的外徑大小來達(dá)到復(fù)合鉆井的增穩(wěn)斜。它可進(jìn)行軌跡控制，用于解決井長直井段防碰、易斜方位漂移無規(guī)律、井段軌跡控制難造成頻繁起下鉆倒換鉆具、機(jī)械鉆速不能很好的解放、鉆井速度慢等問題。文檔編號(hào)E21B7/04GK101210480SQ20061010538公開日2008年7月2日申請(qǐng)日期2006年12月30日優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日發(fā)明者軍黨,勇蔣申請(qǐng)人:長慶石油勘探局