地热钻井

强致斜地层井斜控制技术中侧钻纠斜钻进情况

  主孔钻进到2982. 12m时,井斜角由2760m井深处的8.29°(方位角294°)增加到2935m井深处的16. 35°(方位角308°),井斜快速发展,纠斜势在必行。纠斜作业有取心钻进井底纠斜、全面钻进井底纠斜和回填侧钻纠斜等三种方案
 
  (1)采用金刚石取心钻头、短岩心管和螺杆马达直接在井底进行取心钻进的纠斜施工,具有不丢失岩心且岩心连续的优点。但存在纠斜能力弱,经验不成熟,在如此强的地层造斜趋势下,很难奏效;并且取心钻具上配弯外管(弯接头)螺杆马达后,钻头轴心线偏移过大,钻具下钻困难;同时不能解决已有井眼的井身质量问题。
 
  (2)采用金刚石全面钻头或牙轮钻头直接在井底进行纠斜施工,具有较好的经济性。但要丢失一部分岩心,并且不能解决已有井眼的井身质量问题。
 
  (3)采用回填侧钻纠斜施工,具有较高的可靠性、不丢失岩心、解决已有井眼的井身质量问题的等优点。但要造成部分工作量的重复,经济性较差。
 
  经综合考虑,采用回填侧钻进行纠斜施工
 
  1.侧钻点的选择。
 
  2500~2750m井段井斜角基本稳定在8°~9°之间,方位角缓慢增加,井径基本稳定。
 
  在2740~2760m井段钻孔自然降斜,在该段中下部2753—2756m井眼超径、最大达319mm。而2760m井深以下钻孔自然增斜。在2749m井深附近的岩石为含石榴二云斜长片麻岩,MH120 (2742. 43-2751. 62m)、MH121  (2751. 62~2761. 13m)两个螺杆马达液动锤提钻取心钻进回次的平均机械钻速分别为1. 72m/h和1.96m/h,岩心采取率分别为100. 0%和99. 7%,岩石基本完整。因此,侧钻点选择在2749m井深处。
 
  2.人工井底建立。
 
  采用光钻铤钻具注水泥浆,候凝后用牙轮钻头扫至2748. OOm,再用取心钻具取水泥塞样,检查侧钻点水泥塞质量。
 
  3.侧钻纠斜施工情况。
 
  1) 2749. 00~2758. 00m同径侧钻钻进。
 
  首先采用Φ157mm天然金刚石表镶钻头进行同径侧钻。开始钻进时为了能够在井底偏出新的井眼,采用了较低的钻压(5kN);后期钻压达40kN,但机械钻速很低,几乎不进尺,起钴。回次进尺3. 05m,机械钻速0. 45m/h,钻头的侧刃和边刃严重磨损,而钻头的底刃几乎没有磨损(图11-13b)。
 
  换Φ158. 8mm牙轮钻头,在钻具组合中去掉稳定器,并选用1°单弯螺杆马达。钻进中,虽然钻压较低,但进尺较快,钻进4. 29m后起钻。
 
  再换回Φ157mm表镶钻头(孕镶钻头未到货),并去掉钻具组合中的钻铤,钻进一回次。
 
  前三个回次的侧钻钻进,井口上返泥浆内的固体颗粒基本为水泥,没有侧出新孔。采用Φ158mm孕镶金刚石钻头侧钻钻具组合下钻,三次下钻都是遇阻,遇阻点分别为2187m、2218m和2358m。
 
  2) 2758. 00~2771. 35m小径侧钻钻进。
 
  采用Φ140mm孕镶金刚石钻头进行小径侧钻。钻进初期,严格控制钻压,而且钻压给进稳定,钻压基本保持在okN左右。钻进6.7m(井深2764. 70m,纯钻时间25小时50分)后,增加钻压到20kN,机械钻速没有快速上升,表明钻头已经大部分进入岩层中。钻进后期井口返浆内的固相颗粒基本上是岩屑。钻进至井深2769. 59m.加大钻压已无进尺,将钻具提离井底一定距离,下放不到原位提钻。钻头中心死点扩大,磨出一个约Φ20mm×20mm的盲孔外侧刃金刚石层基本磨平。进尺11. 59m,机械钻速0. 28m/h。
 
  采用随钻测斜仪测斜,井斜角由开始侧钻时的8.2°降到6.2°,方位角稳定在291°~294。之间(老井眼该段方位角为292°~296°),在2769. 59m井深处薪老眼的轴线相距约253. 4mm,新老井眼之间的岩石楔厚约lOlmm(此处老井眼井径164. 7mm);在2767m井深处新老井眼的轴线相距约157. 5mm,新老井眼基本脱离(157.5 -164. 5/2 -140/2—5.25mm)。
 
  采用带导向的Φ107mm孕镶钻头扩孔钻进,从2758. OOm扩至2769. 19rn,平均机械钻速1.24m/h。
 
  采用Φ157mm孕镶钻头取心钻进,从2769. 19m取心钻进至2771. 35m,进尺2.16m,机械钻速0. 48m/h,岩心采取率81. 0%。
 
  3) 2771. 35~2942. llm牙轮钻头降斜钻进。
 
  2771. 35-- 2797. Olm采用Φ158. 8mm牙轮钻头+0.5°单弯螺杆马达降斜钻进,进尺25. 66m,机械钻速0.94m,/h。随钻测斜仪测斜显示:井斜角没有大的变化,方位角降了近15°。
 
  2797. 01~2812. 03m采用Φ158. 8mm牙轮钻头+0. 75°单弯螺杆马达降斜钻进,进尺10. 02m,机械钻速1.09m/h。随钻测斜仪测斜显示:井斜甬降了2。,方位角降了近5°。
 
  2850. 01~2866. 40m采用Φ158. 8mm牙轮钻头+0. 75°单弯螺杆马达(加焊11mm厚的垫块)双回转钻进(螺杆马达121r/min+转盘20r/min),进尺16. 39m,机械钻速1.04m/h。2866. 40--2888. 79m采用Φ158. 8mm牙轮钻头+0. 75。单弯螺杆马达(加焊llmm厚的垫块)降斜钻进(钻具组合如表11-8),进尺22. 39m,机械钻速1.10m/h。总进尺38. 78m,平均机械钻速1.07m/h。随钻测斜仪测斜显示:井斜角开始基本稳定、后期逐渐增加到4.8°,方位角开始也基本稳定、后期逐渐增加到280°。
 
  2888. 79~2907. 70m、  2907. 70~2922. 23m两个井段均采用Φ158. 8mm牙轮钻头+0. 75°单弯螺杆马达(加焊llrnm厚的垫块)降斜钻进,分别进尺18. 9lm和14. 53m,机械钻速分别为0.76m/h和0.85m/h.随钻测斜仪测斜显示:井斜角不降反增,方位角增加(图11-22)。
 
  2922. 23~2942. 11m采用Φ158. 8mm牙轮钻头+1°单弯螺杆马达(加焊17mm厚的垫块)降斜钻进,进尺l9.88m,机械钻速o.93m/h。随钻测斜仪测斜显示:井斜角稍有降低,方位角基本稳定。
 
  4) 2942.11~2974. 59m孕镶金刚石钻头降斜钻进。
 
  采用Φ158mm孕镶钻头+0. 75。单弯螺杆马达(加焊17mm厚的垫块)下钻,至2350m井深遇阻,划眼扩孔过程中频繁憋泵蹩钻,划眼扩孔至2364. 55m起钻。
 
  采用Φ158. 6mm修孔器钻具组合修孔钻进,从2374. 22m井深处修划眼至2942m。
 
  2942. 11~2952. 96m采用Φ158mm孕镶钻头+0. 75。单弯螺杆马达(加焊17mm厚的垫块)降斜钻进,在井深2952. 96m处调整工具面、活动钻具时上提遇卡。
 
  上提90t(钻具悬重60t)、下压6t,未解卡。多次上提lOOt、放空悬重未解卡,转动钻具,循环正常。上提102t、瞬时下压8t,恢复原悬重,钻头解卡。进尺10. 85rn,机械钻速0.41m/ho随钻测斜仪测斜显示:井斜角不降反增,方位角增加10°。
 
  采用+158mm孕镶钻头+1。单弯螺杆马达+Φ156mm上稳定器下钻下钻离井底2m开姗【力增大,泵压正常。下压4~8t,上提4~17t反复活动钻具至井底Im难以再下入,起钻。
 
  2952. 96~2956. 9lm采用Φ158mm孕镶钻头+1。单弯螺杆马达(加焊17mm厚的垫块)降斜钻进(钻具组合如表11-9,钻具组合去掉上稳定器),钻进到2956. 9lm,活动钻具遇卡、憋泵,起钻。随钻头取上了小岩心,进尺3.95m,机械钻速10.34m/h_2956. 91~2961. 9lm采用Φ140mm孕镶钻头+l°单弯螺杆马达降斜钻进(钻具组合如表11-9),钻进到2961. 9lm,活动钻具遇卡、憋泵,起钻。钻头的一半胎体掉人井内,进尺5.OOm,机械钻速0.48m/h。
 
  采用带导向的Φ157mm孕镶钻头扩孔钻进,从2956. 91m扩至2761. 03m.平均机械钻速1.0:3m/h。
 
  采用Φ158. Smm修孔器钻具组合修孔钻进,从2495m井深处修划眼至2961. 38m。
 
  采用Φ157mm孕镶取心钻头下钻,距井底6m划眼,划眼至距井底0.37m憋泵、卡钻。反复划眼至2961. 85m,起钻。钻头10块胎体脱落井内。
 
  采用带捞杯的≠156mm磨鞋磨井底,自2961. 68~2961. 91,循环、静止打捞各4次。从2961. 9lm磨进到2961. 95m,起钻。磨鞋外径155. 5mm,捞出小碎块约1.5kg。
 
  2961. 91~2970. 54m采用Φ157mm孕镶取心钻头取心钻进两回次,分别进尺5. OOm和3.59m,机械钻速分别为2.02m/h和1.08m/h,岩心采取率分别为52. 0%和45. 1%。
 
  采用Φ140mm孕镶钻头+1。单弯螺杆马达下钻,距离井底om开泵,立压迅速上升至8.5MPa,活动钻具不回压,起钻。定向接头以下,被沉砂堵住。
 
  2970. 54~2974. 59m采用Φ140mm孕镶钻头+1。单弯螺杆马达降斜钻进降斜钻进,钻进至2974. 59m,因雷雨断电,测斜仪发生故障,起钻。进尺4.05m,机械钻速0. 30m/h。
 
  4.侧钻纠斜钻进效果。
 
  侧钻纠斜钻进15个回次(另下钻遇阻等6次),总进尺215. 20m,平均机械钻速0.69m/h。使用了0.5°、0. 75°、1°三种角度的单弯5L2120×7螺杆马达,在传动轴上没有安装下稳定器,部分螺杆马达焊接了厚度不等(6mm、llmm、16. 5mm、17mm)的垫块,上稳定器使用较少。15个钻进回次中有8种单弯SL2120X7螺杆马达结构形式。
 
  钻头使用了Φ157mm天然金刚石表镶钻头、Φ158. 8mm牙轮钻头和孕镶金刚石钻头,其中孕镶钻头有Φ158mm和Φ140mm三种直径规格。孕镶金刚石钻头在底唇中心部位采用了压碎面和中心孔两种结构克服中心“死点”,在底唇和侧刃采用了小圆弧(近直角)和大圆弧过渡两种  侧钻成功的钻具组合是Φ140mm孕镶金刚石钻头+1。单弯SL2120×7螺杆马达(加焊6mm厚的垫块)+Φ120mm定向接头+Φ104mm无磁钻铤+姐56mm螺旋稳定器+Φ89mm钻杆(井段2758. 00~2769. 59m)。
 
  降斜成功的钻具组合是Φ158. 8mm牙轮钻头+0. 75。单弯SL2120X7螺杆马达(加焊16. omm厚的垫块)+Φ120nm定向接头十Φ104mm无磁钻铤+Φ120mm钻铤×7根+Φ89mm钻杆(井段2797. 01~2812. 03m)。
 
  从在硬岩和+157mm口径中侧钻(纠斜)钻进施工情况来看:①应采用小径孕镶金刚石钻头侧钻新井眼;②单弯螺杆马达的结构弯角在满足下钻的情况不宜小,在下稳定器安装方式上采用加焊垫块的结构较合理(满足下钻的要求);③降斜到小井斜角情况下不宜再继续降斜,而应采取稳斜技术措施;④在硬岩强制斜地层不宜长井段纠斜。