旋转导向在无棣区块的应用

苏西宁 陈永生 戚万军

渤海钻井总公司 257200

摘要：旋转导向系统（RSS）是在钻柱旋转钻进时，随钻实时完成导向功能的一种导向式钻井系统，是20世纪90年代以来定向钻井技术的重大变革。RSS钻进时具有摩阻与扭阻小、钻速高、成本低、建井周期短、井眼轨迹平滑、易调控并可延长水平段长度等特点，被认为是现代导向钻井技术的发展方向。

关键词：定向；旋转导向；钻进

一、施工内容及目标

按照设计和甲方要求及时调整和控制好井眼轨迹，完成造斜，稳斜等轨迹控制施工。此次旋转导向施工目的是：

（1）验证ATS I型旋导工具导向能力及系统可靠性；

（2）测试旋转导向工具在井深超过3500m时双向通讯接收、执行功能；

3. 测试完善旋导一体化地面系统软件。

二、井眼轨迹控制方案

1、钻具组合

钻具组合：Φ215.9mmPDC钻头+6 3/4”旋转导向ATS I+ 5”无磁承压钻杆+回压阀+5”加重钻杆

钻井参数：钻压40～120kN（根据现场情况调整），排量28-32L/s 转盘转速80~120rpm。

2、钻头选型

钻头应选择适用于旋导造斜的PDC钻头，具有侧向切削能力。

3、工具准备

现场准备1串ATS旋转导向井下工具，常规MWD工具为本井备用。

钻井施工方提供：无磁承压钻杆；钻头；钻杆滤子。

三、旋转导向作业技术要求

1、地面操作技术要求

1. 井队按照定向工程师的要求接立管分流装置及水龙带、接气源。发指令的立管分流装置连接管线及丝堵一定要砸紧，避免高压伤人。

2. 吊装及组合时钻具上下坡道、钻台一定要平稳，防止磕碰损坏。风动绞车由熟练工操作，司钻指挥。

3. 井口组合定向工具和仪器时，一定要有准确的直读式上扣扭距表，按照定向工程师要求的扭矩进行上扣。井口安全、规范操作防止落物，避免其它可能的风险。旋转导向下端接钻头扭矩21-24kN*M，上端接无磁钻杆33kN*M，无磁钻杆上端33kN*M。

4. 连接好钻具后需要连接顶驱开泵井口测试工具和下发指令装置，放入钻杆滤子，排量为25-30L/s。

2、起下钻技术要求

1. 每20柱一灌浆，灌浆时放入钻杆滤子，灌满后取出滤子；下钻到中途合适位置开泵测试脉冲器及指令下传识别功能，保证仪器正常后继续下钻。

2. 控制好起下钻速度，起下钻至防喷器及套管鞋时注意慢放以防刮伤钻头及旋转导向工具。

3. 起下钻过程中，设备检修应安排在下钻至套管鞋进行；若起钻过程中因故不得不检修设备时，检修中应采取相应的防喷措施，检修完后立即下钻到井底循环一周半，正常后再起钻。严禁在空井情况下进行设备检修。

4. 下钻遇阻不得超过50kN。下钻遇阻超过50kN，上提钻具，开泵开顶驱划眼通过遇阻井段。如划眼不能正常通过，起钻更换钻具组合通井。下钻遇阻必须通知井队值班干部及定向井工程师。

5. 下钻到复测点，开泵复测地层参数。排量：28L/s，转速：60rpm，下放速度：根据导向要求控制。

3、钻进作业注意事项及技术要求

1. 开始钻进时，前20分钟进行钻头造型，排量25-28L/s，钻压2-3吨，转盘转速40~60rpm。

2. 钻头造型期间Ribs off模式钻进1-2m，逐渐恢复到正常钻进参数：工具适用排量范围排量28~32L/s，转速和排量按照井队设备允许范围内尽可能高。

3. 钻进过程中，钻进模式及参数的改变需要通过分流设备发送指令，定向工程师会口头通知司钻，司钻通知泥浆罐、钻台各岗位后开始发指令，发指令期间泵压3~5MPa降压波动，人员必须远离立管分流装置。排浆管线沿线注意，一定要做好接触面防磨工作，一旦有异常情况及时通知，防止排浆管线被磨穿。

4. 注意观察振动筛岩屑返出情况，返出量明显变少时要注意井下安全问题。

5. 钻进期间遇不明原因的钻速明显变慢、变快、扭矩增大、上提下放摩阻增加等异常情况时，应立即停止钻进，采用钻进时的排量和转速循环1～2周，立即提离井底至少一个单根并立即通知钻井监督、井队负责人和定向井工程师。不明原因，立即起钻。

6. 测斜前整柱拉划井壁，划眼正常、井况安全后，距离井底3m以上停泵测斜，测斜前不要活动钻具。测斜结果出来后由定向井工程师通知钻台继续钻进或者接立柱。

7. 接立柱前确保钻具处于自由状态，卸扣前先停顶驱再停泵，充分释放钻具扭矩。注意检查钻杆滤子，如果发现岩屑较多、钻杆滤子破损请及时更换。

4、固控及泥浆性能要求

1. 1. 振动筛筛布目数不小于200目；振动筛使用时间达到循环时间的100%；配备高速离心，使用时间达到钻进时间的1/3；钻井液含砂量不高于0.3%。

   2. 油基钻井液控制流变性φ6不小于5，高温高压失水不大于3ml，破乳电压400v以上，高温高压滤液不能分层，低密度固相小于7%。

   3. 钻井液一个循环周内控制密度变化应不超过0.02g/cm³。

   4. 施工过程中发现掉块、返砂减少等异常情况时，井斜角小于60°的井应在循环过程中采用稠浆举砂的方式清洁井眼；井斜角大于60°的井在循环过程中保持大排量，采用低粘切钻井液的方式清洁井眼。

四、应用效果及问题

1、应用效果分析

工具到底后先以导向模式钻进，由井深3643、井斜52.41、方位149.43钻至井深3738、井斜63.4、方位147.67，共钻进95米，后以稳斜模式钻进202米钻至3940米起钻。导向模式时，最大造斜率为5.7°/30m。①各段造斜率数据

井深	测深	井斜	方位	参数	造斜率
3651.88	3643.38	53.82	149.43	SD=340,SF=85%	4.40
3661.47	3652.97	54.78	149.25	SD=350,SF=95	3.90
3671.12	3662.62	56.10	147.85	SD=350,SF=95	5.40
3680.73	3672.23	56.98	148.02	SD=350,SF=95	2.80
3690.07	3681.57	57.95	147.14	SD=350,SF=95	3.90
3699.66	3691.16	58.65	147.67	SD=0,SF=95	2.60
3709.28	3700.78	60.50	147.49	SD=0,SF=95	5.70
3718.93	3710.43	61.20	147.49	SD=10,SF=85	3.10
3728.56	3720.06	62.26	147.85	SF=95	3.20
3738.29	3729.79	63.40	147.67	WF=0,BF=80,TI=63.5	3.50

②机械钻速

序号	钻头 尺寸	厂家	型号	下入井深	起出 井深	进尺	钻时h	机械钻速	备注
1	215.9	海胜	S195G1T	3300	3645	345	117	2.95	螺杆3
2	215.9	海胜	M195G1T	3645	3940	295	78	3.78	旋转 导向

由以上数据可以看出，旋转导向造斜稳定有效，机械钻速相比定向提高28.1%。

2、起钻原因

①09.04 13:40测斜时，发现导向头失联，所有导向头数据都为0。复测后，导向头数据仍然为0，继续钻进1根后，导向头数据不恢复，停止钻进，起钻更换常规仪器。

②全井下传指令在非钻进时进行，共30次，失败6次，下传成功率为80%，下传失败的深度都在3700以前，下传指令失败原因都为不发停脉冲。

五、建议

1. 旋转定向可以在复合钻具下，进行井斜控制，减少定向托压造成的轨迹控制困难；

2. 旋转导向控制轨迹过程中，采用复合钻进，极大提高了钻进时效；

3. 不同井下环境信号稳定性、仪器适应性仍需进一步改善。

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