一種天然氣水平井鉆井機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種天然氣水平井鉆井機(jī)構(gòu)，通過優(yōu)化鉆具組合，有效提高各井段的施工效率，縮短鉆井周期：優(yōu)化直井段鉆具結(jié)構(gòu)，采用1.5度螺桿有效控制井斜；優(yōu)化斜井段鉆具結(jié)構(gòu)，采用單彎螺桿配合PDC鉆頭直接定向，提高斜井段施工效率；優(yōu)化水平段鉆具結(jié)構(gòu)，采用1.25度螺桿，糾正井斜突變現(xiàn)象，降低滑動比例，提高水平段機(jī)械鉆速。
【專利說明】一種天然氣水平井鉆井機(jī)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油、天然氣勘探開發(fā)領(lǐng)域，特別涉及蘇里格區(qū)塊的天然氣水平井鉆井工藝。
技術(shù)背景
[0002]水平井開發(fā)已成為蘇里格氣田大規(guī)模開發(fā)的主要方式。隨著水平井?dāng)?shù)量、水平段長度的不斷增加，施工過程中存在直井段井斜易超標(biāo)，直井段攜砂困難，下部地層可鉆性差；斜井段PDC鉆頭復(fù)合增斜率較低，斜井段易托壓；水平段調(diào)整井眼軌跡控制頻繁，滑動鉆進(jìn)過程中摩阻扭矩較大等難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述現(xiàn)有鉆井技術(shù)中直井段井斜易超標(biāo)，直井段攜砂困難，下部地層可鉆性差，及抗壓強(qiáng)度波動范圍較大；斜井段PDC鉆頭復(fù)合增斜率較低，斜井段易托壓，鉆壓施加在螺桿扶正器上，鉆頭上無法施加有效鉆壓；水平段調(diào)整井眼軌跡控制頻繁，滑動鉆進(jìn)過程中摩阻扭矩較大等難題，本發(fā)明旨在提供一種天然氣水平井鉆井工藝，在鉆井過程中針對不同井段所采用的鉆井技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，同時對全井段鉆具組合根據(jù)不同井段的不同需求進(jìn)行改進(jìn)，每個井段采用不同的鉆具組合，使得鉆井過程更加穩(wěn)定、安全、高效。
[0004]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種天然氣水平井鉆井機(jī)構(gòu)，井內(nèi)各井段自下而上依次采用如下鉆具組合:
(I)直井段采用的鉆具組合為:Φ228.6mm631PDC鉆頭、0.75度7?ΖΦ 185mm630 X 410螺桿、Φ224ι?πι411Χ410剛性扶正器、Φ 178mm 411X410MWD無線隨鉆定向接頭、Φ178ι?πι411Χ410 無磁鉆鋌、2 根 Φ178ι?πι 411X410 鉆鋌、411X460 轉(zhuǎn)換接頭、15根Φ165ι?πι461Χ460鉆鋌、461 X410轉(zhuǎn)換接頭、45根Φ 127mm411 Χ410加重鉆桿和Φ 127mm411 X 410鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接。
[0005](2)斜井段采用的鉆具組合為:Φ215.9mm431PDC鉆頭、1.5度Φ 172mm430X460螺桿、Φ165ι?πι461Χ460回壓凡爾、Φ 165mm 461X460MWD無線隨鉆定向接頭、Φ165ι?πι461Χ460無磁鉆鋌、461 X410轉(zhuǎn)換接頭、45根Φ 127mm411 Χ410加重鉆桿和Φ 127mm411 X 410鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接。
[0006](3)水平段采用的鉆具組合為A152.4mm331PDC鉆頭、1.25度Φ127ι?πι330Χ310 單彎螺桿、Φ 120mm311 X 310 回壓凡爾、Φ 148mm311 X 310 剛性扶正器、Φ120_311Χ310Μ?)無線隨鉆定向接頭、Φ 120mm311 X310無磁鉆鋌、311 XHLST39B轉(zhuǎn)換接頭、15 根 Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿、60 根 Φ101.6mm HLST39PXHLST39B鉆桿、30 根 Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿、Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接。
[0007]進(jìn)一步的，井外設(shè)有兩個泥漿泵，泥漿泵通過地面高壓管線經(jīng)由閥門控制與直井段的鉆桿端連接，每個泥漿泵的泵沖為65沖，泥漿泵內(nèi)安裝的缸套內(nèi)徑為170mm，直井段兩個泵的總排量為48L/S以上。
[0008]本發(fā)明在直井段采用0.75度7LZ0185mm630X410螺桿，能有效控制井斜，提高單只鉆頭的進(jìn)尺及機(jī)械鉆速；斜井段采用Φ215.9mm431PDC鉆頭和1.5度Φ 172mm430X460螺桿定向，進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)和滑動鉆進(jìn)，提高斜井段施工效率；水平段采用Φ 152.4mm33IPDC鉆頭和1.25度Φ127πιπι330Χ310單彎螺桿，一方面通過滑動鉆進(jìn)調(diào)整井斜，糾正井斜突變現(xiàn)象，同時，降低滑動比例，減少軌跡調(diào)整次數(shù)，降低滑動鉆進(jìn)過程中摩阻扭矩，提高機(jī)械鉆速。本發(fā)明能夠增強(qiáng)直井段的攜沙能力，提高機(jī)械鉆速和單只鉆頭進(jìn)尺，提高水平段PDC鉆頭復(fù)合增斜率，有效提高各井段施工效率，縮短鉆井周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明直井段鉆具組合連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明斜井段鉆具組合連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明水平段鉆具組合連接狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]其中，1: Φ228.6mm631PDC 鉆頭；2: 7LZ Φ 185mm630 X 410 螺桿；3:Φ224_411Χ410剛性扶正器；4:Φ 178mm 411 X 41OMWD無線隨鉆定向接頭；5:Φ178ι?πι411Χ410 無磁鉆鋌；6:Φ 178mm 411X410 鉆鋌；7 =411X460 轉(zhuǎn)換接頭；8:Φ165ι?πι461Χ460 鉆鋌；9 =461X410 轉(zhuǎn)換接頭；10: Φ 127mm411 Χ410 力卩重鉆桿；11:Φ127ι?πι411Χ410 鉆桿；12: Φ215.9mm431PDC 鉆頭；13: Φ 172mm430X460 螺桿；14:Φ165_461Χ460 回壓凡爾；15:Φ 165mm 461X460MWD 無線隨鉆定向接頭；16:Φ165ι?πι461Χ460 無磁鉆鋌；17:Φ152.4mm331PDC 鉆頭；18:127mm330 X 310 單彎螺桿；19:Φ120ι?πι311Χ310 回壓凡爾；20: Φ 148mm311 X 310 剛性扶正器；21: Φ 120mm311 X 310MWD無線隨鉆定向接頭；22:Φ120πιπι311Χ310無磁鉆鋌；23:311 XHLST39B轉(zhuǎn)換接頭；24:Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿；25:Φ 101.6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]一種天然氣水平井鉆井工藝，各井段自下而上依次采用如下鉆具組合:
(I)直井段采用的鉆具組合為:Φ228.6mm631PDC鉆頭1、0.75度7LZO 185mm630X410螺桿2、Φ224ι?πι411Χ410剛性扶正器3、Φ 178mm 411X410MWD無線隨鉆定向接頭4、Φ178ι?πι411Χ410 無磁鉆鋌 5、2 根 Φ 178mm 411X410 鉆鋌 6,411X460 轉(zhuǎn)換接頭 7、15 根Φ165ι?πι461Χ460 鉆鋌 8 '461X410 轉(zhuǎn)換接頭 9、45 根 Φ 127mm411 Χ410 加重鉆桿 10 和Φ127πιπι411Χ410鉆桿11。其中，411 Χ410為扣型，“4”代表4寸，第一個“ I”代表內(nèi)平接頭，第二個“I”代表公扣；“0”代表母扣。連接時公扣與母扣相連。Φ185πιπι630Χ410螺桿2下部母扣與Φ228.6mm631PDC鉆頭I的公扣連接，Φ 185mm630X410螺桿2上部母扣與Φ224πιπι411Χ410剛性扶正器3的下部公扣連接，其余鉆具均由下方鉆具的上部母扣與上方鉆具的下部公扣依次連接，2根Φ178πιπι 411X410鉆鋌6、15根Φ 165mm461 X460鉆鋌8、45根Φ127πιπι411Χ410加重鉆桿10同時使用，自下而上頭尾依次銜接。上述連接均為螺
紋連接。
[0013]采用上述鉆具組合，其中7LZO 185mm630X410螺桿2為0.75度，即距離螺桿下端
1.54米處為螺桿的彎角，傾角為0.75度。該0.75度單彎螺桿，可以通過滑動鉆進(jìn)降斜，具有糾斜功能。
[0014]同時，上述鉆具組合為鐘擺結(jié)構(gòu)，即以Φ224πιπι411Χ410剛性扶正器3為支點(diǎn)，Φ224πιπι411Χ410剛性扶正器3以下的鉆具傾斜設(shè)置，包括7LZO 185mm630X410螺桿2和Φ228.6mm631PDC 鉆頭 I。由于 Φ224ι?πι411 X410 剛性扶正器 3 距離 Φ228.6mm631PDC 鉆頭I有8.5米左右，Φ224πιπι411Χ410剛性扶正器3作為一個支點(diǎn)，傾斜鉆具的重力有一個水平分力，是一個使鉆具向鉛垂方向回落的推力，在該分力的作用下，Φ 228.6mm631PDC鉆頭I將增大側(cè)向切削，從而使井斜角減小，有效控制井斜。直井段鉆進(jìn)過程中，由于控制井斜效果好，強(qiáng)化鉆壓至12-16噸，極大提高了單只鉆頭的進(jìn)尺及機(jī)械鉆速。
[0015]直井段一般2200米左右，采用上述鉆具組合的平均機(jī)械鉆速為22.54米/小時，平均施工周期6.01天，有效提高了直井段的施工效率，縮短鉆井周期。
[0016](2)斜井段采用的鉆具組合為:Φ215.9mm431PDC鉆頭12、1.5度少172臟430父460螺桿13、Φ165ι?πι461Χ460回壓凡爾14、Φ 165mm 461 X460MWD無線隨鉆定向接頭15、Φ165ι?πι461Χ460 無磁鉆鋌 16,461X410 轉(zhuǎn)換接頭 9、45 根 Φ 127mm411 Χ410 加重鉆桿 10和Φ127πιπι411Χ410鉆桿11，下方鉆具的上部母扣與上方鉆具的下部公扣依次連接，45根Φ127πιπι411Χ410加重鉆桿10同時使用，自下而上頭尾依次銜接。上述連接均為螺紋連接。
[0017]斜井段采用Φ215.9mm431PDC 鉆頭 12、1.5 度 Φ 172mm430 X 460 螺桿 13 定向，可進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)和滑動鉆進(jìn)，其中，復(fù)合鉆進(jìn)是采用轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆具旋轉(zhuǎn)，復(fù)合鉆時較快，機(jī)械鉆速達(dá)到11.5米/小時，提高斜井段施工效率。斜井段采用的Φ215.9_431PDC鉆頭12，斜井段實(shí)現(xiàn)一趟鉆5 口井，所占比例達(dá)20.83%。
[0018](3)水平段采用的鉆具組合為:Φ152.4mm331PDC鉆頭17、I.25度Φ127ι?πι330Χ310 單彎螺桿 18、Φ 120mm311 X 310 回壓凡爾 19、Φ 148mm311 X 310 剛性扶正器20、Φ120πιπι311Χ310ΜΤ)無線隨鉆定向接頭21、Φ 120mm311 X310無磁鉆鋌22、311XHLST39B 轉(zhuǎn)換接頭 23、15 根 Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿 24,60 根Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿 25、30 根 Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿 24、Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿 25。其中，HLST39PXHLST39B 為特殊螺紋扣型，“B”代表母扣，“P”代表公扣。下方鉆具的上部母扣與上方鉆具的下部公扣依次連接，15根Φ IOL 6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿 24、60 根 Φ IOL 6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿 25 和30根Φ101.6mm HLST39PXHLST39B加重鉆桿24同時使用，自下而上頭尾依次銜接。上述連接均為螺紋連接。
[0019]水平段采用Φ152.4mm331PDC 鉆頭 17、1.25 度 Φ127_330Χ310 單彎螺桿 18，一方面通過調(diào)整Φ127πιπι330Χ310單彎螺桿18彎角的方向，滑動鉆進(jìn)調(diào)整井斜，能夠更有效的糾正水平段井斜突變現(xiàn)象；另一方面水平段進(jìn)行軌跡調(diào)整時，1.25°螺桿滑動效率高于1°螺桿。采用1°螺桿滑動鉆進(jìn)3米，能降I度井斜，而采用1.25°螺桿只需要滑動鉆進(jìn)1.5米，就能降I度井斜，復(fù)合增斜率與1°螺桿相當(dāng)，從而降低了水平段滑動比例，減少軌跡調(diào)整次數(shù)，保證軌跡相對平滑，降低滑動鉆進(jìn)過程中摩阻扭矩，提高水平段機(jī)械鉆速。同時，采用依次連接的Φ IOL 6mm HLST39PXHLST39B加重鉆桿24、Φ IOL 6mmHLST39PXHLST39B 鉆桿 25、Φ101.6mm HLST39PXHLST39B 加重鉆桿 24 和 Φ101.6mmHLST39PXHLST39B鉆桿25，在其他條件不變的情況下，相比現(xiàn)有技術(shù)采用的Φ88.9mm上述兩種鉆具，鉆具內(nèi)壓耗減少4.6MPa，從而可以提高泥漿泵排量，提高井眼凈化能力。
[0020]另外，斜井段及水平段所采用的PDC鉆頭的保徑長度均為為100mm，較大的鉆頭保徑長度保徑了鉆頭與地層的較大接觸面積，有利于提高鉆頭的穩(wěn)定性，減少鉆頭渦動的發(fā)生。
[0021]在采用上述鉆具組合的基礎(chǔ)上，井外設(shè)有兩個泥漿泵，泥漿泵通過地面高壓管線經(jīng)由閥門控制與直井段的Φ127πιπι411Χ410鉆桿11端連接，每個泥漿泵的泵沖為65沖，泥漿泵內(nèi)安裝的缸套內(nèi)徑為170mm，直井段兩個泵的總排量為48L/S以上，有效增強(qiáng)了泥漿的上返速度，提高泥漿的攜沙能力。與排量341/s時相比，上部地層機(jī)械鉆速提高30%。鉆至延長底部300米至紙坊組上部100米井段時，由于該部分地層可鉆性差，控制鉆壓在2-4噸，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速降低到20轉(zhuǎn)，防止該段含礫石層對roc鉆頭的損壞，有效保護(hù)鉆頭的同時提高了機(jī)械鉆速和單只鉆頭進(jìn)尺，直井段最高機(jī)械鉆速達(dá)43.43米/小時，單只鉆頭最高進(jìn)尺達(dá)2300 米。
[0022]本發(fā)明通過優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)和參數(shù)，根據(jù)不同井段的地層結(jié)構(gòu)和實(shí)際需求對鉆井工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)一步提高鉆具的鉆速，延長鉆具的使用壽命，提高施工效率，縮短鉆井周期。
【權(quán)利要求】
1.一種天然氣水平井鉆井機(jī)構(gòu)，其特征在于，井內(nèi)各井段自下而上依次采用如下鉆具組合: (1)直井段采用的鉆具組合為:Φ228.6_631PDC鉆頭、0.75度7?ΖΦ 185mm630 X 410螺桿、Φ224ι?πι411Χ410剛性扶正器、Φ 178mm 411X410MWD無線隨鉆定向接頭、Φ178ι?πι411Χ410 無磁鉆鋌、2 根 Φ178ι?πι 411X410 鉆鋌、411X460 轉(zhuǎn)換接頭、15根Φ165ι?πι461Χ460鉆鋌、461 X410轉(zhuǎn)換接頭、45根Φ 127mm411 Χ410加重鉆桿和Φ 127mm411 X 410鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接； (2)斜井段采用的鉆具組合為:Φ215.9mm431PDC鉆頭、1.5度Φ 172mm430X460螺桿、Φ165ι?πι461Χ460 回壓凡爾、Φ165_ 461 X460MWD 無線隨鉆定向接頭、Φ 165mm461 X 460無磁鉆鋌、461 X410轉(zhuǎn)換接頭、45根Φ 127mm411X410加重鉆桿和Φ 127mm411X410鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接； (3)水平段采用的鉆具組合為:Φ152.4mm331PDC鉆頭、I.25度Φ 127mm330X310單彎螺桿、◎120臟311\310回壓凡爾、少148臟311父310剛性扶正器、Φ 120mm311 X 310MWD無線隨鉆定向接頭、Φ120πιπι311Χ310無磁鉆鋌、311XHLST39B轉(zhuǎn)換接頭、15根Φ 101.6mmHLST39PXHLST39B 加重鉆桿、60 根 Φ IOL 6mm HLST39PXHLST39B 鉆桿、30 根 Φ IOL 6mmHLST39PXHLST39B加重鉆桿、Φ101.6mm HLST39PXHLST39B鉆桿，上述鉆具自下而上依次連接，數(shù)根相同鉆具之間自下而上依次首尾相接；上述連接均為螺紋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的水平井鉆井機(jī)構(gòu)，其特征在于，井外設(shè)有兩個泥漿泵，泥漿泵通過地面高壓管線經(jīng)由閥門控制與直井段的鉆桿端連接，每個泥漿泵的泵沖為65沖，泥漿泵內(nèi)安裝的缸套內(nèi)徑為170mm，直井段兩個泵的總排量為48L/S以上。
【文檔編號】E21B7/04GK103485719SQ201310460717
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】石崇東, 張建卿, 李錄科, 王萬慶, 王浩, 諶建祁, 何輝, 王政 申請人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司長慶鉆井總公司