袁钰欣

【摘 要】钻具组合对于水平井施工起到至关重要的作用，近年来对三扶稳斜钻具组合的研究日趋成熟，在各油田都有广泛应用，并且都取得良好效果。大庆油田在定向井施工中也广泛使用，但是在水平井中的应用几乎空白。此次三稳定器钻具组合研究以及在深层水平井中的应用取得良好效果，不仅填补该项空白，对于今后同类井施工以及油田降本增效都具有深远影响。

【关键词 】水平井 钻具组合 轨迹控制 三稳定器

1 前言

XS1-P3井为一口深层水平气井，位于松辽盆地北部徐家围子断陷，目的层为营城组一段，岩性为流纹质凝灰岩。地层岩石硬度高、钻头寿命短、泵压高、井眼净化困难等因素严重制约钻井速度。水平段采用三稳钻具组合，大幅提高钻井液排量，改善井眼质量，增加钻头使用寿命，取得很好的提速提效效果。

2 三稳钻具组合原理

在轨迹控制过程中，关键是掌握下部钻具组合的力学性质，主要决定因素有以下四个方面[1]：（1）稳定器安放位置和个数；（2）稳定器外径或稳定器与井眼的间隙；（3）钻铤尺寸（刚度）和数量；（4）稳定器类型。

三稳定器钻具组合是采用刚性满眼钻具结构，通过增大下部钻具组合的刚性，控制下部钻具在钻压和重力作用下的弯曲变形，控制钻头侧向力，从而控制井斜和方位。根据研究[2-3]，8 1/2"井眼适合采用Φ210mm螺旋稳定器。

钻具组合设计：钻头+近钻头稳定器+短钻铤+稳定器+LWD+稳定器+钻杆。

3 施工过程与应用效果

2013年12月19日，XS1-P3井水平段钻进至4018.73m，泵压高、排量小、钻速慢、滑动钻进困难，考虑到井下螺杆钻具的压力损耗以及螺杆转速对牙轮钻头使用寿命的影响，决定试验三稳定器钻具组合继续稳斜钻进。

该井累计使用四套三稳定器钻具组合共11次，总进尺500.21m，如图1。其中第一套组合使用扭矩冲击器配合PDC钻头，近钻头稳定器距钻头2m；第三套是应调整井斜需要而配的增斜钻具组合。

3.1 稳斜效果

除了第三套增斜组合快速增斜以外，其余三套组合均呈弱降斜趋势，均较好满足轨迹控制需要，尤其以第四套组合的稳斜稳方位能力最好。见表1。

3.2 提速增效

第一套钻具组合用于试验PDC钻头配合扭矩冲击器，两只PDC钻头分别钻进33m和54m，钻速分别为2.06和1.2m/h。

第一只PDC钻头进尺远小于单只牙轮钻头的进尺，第二只PDC钻头进尺和钻速与牙轮钻头基本持平，但成本较高。综合考虑，所选的两只PDC钻头不适用于该地层。

在其他9趟钻中，单只钻头进尺及钻速较带螺杆钻具组合时都有大幅提高。见表2。

3.3 改善井眼净化效果

使用螺杆动力钻具时，受泵压制约，泵排量只有26L/s，顶驱转速30r/min；而使用三稳定器钻具组合时，泵排量达到30L/s以上，顶驱转速可以达到100-110r/min。在提高排量的同时，提高钻具在井眼中的转速，从而更有效破坏岩屑床，提高携砂能力，大大改善了井眼净化。而且消除滑动钻进，井眼更加规则，提高井眼质量，降低后期钻井难度和风险。正是使用降压耗、改善井眼净化的无螺杆三稳定器钻具组合才实现该井顺利完钻。

4 结语

（1）通过调整下部钻具组合可以实现增斜-稳斜-降斜需要，完全可以满足井眼轨迹控制的要求。（2）使用三稳定器钻具组合，延长牙轮钻头寿命，增加单只钻头进尺。同时消除使用螺杆钻具时频繁的滑动钻进，增大排量改善井眼净化，在一定程度上提高平均机械钻。另外从钻井成本方面考虑，节省一批高额的耐油耐高温螺杆费用。（3）使用三稳定器钻具组合时要注意每趟钻必须测量稳定器尺寸，由于忽略了这点，在实际施工过程中一直呈现微降斜，应用效果与理论计算并不完全相符。

参考文献：

[1]蒋文震 等.三稳定器钻具在定向井轨迹控制中的应用分析[J].钻采工艺，2007，30（4）：32-37.

[2]黄军辉.欠尺寸稳定器在导向钻井技术中的应用[J].江汉石油科技，2007，17（4）：31-53.

[3]杜旭东 等.定向井常用钻具组合[J].石油矿场机械，2009，38（5）：44-47.