一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法

摘要

本发明提供了一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，即在抗拉安全系数为1.4～1.5的基础上，连续管下端连接长度为600～700m的刚性钻具，将连续管和刚性钻具下至井内指定位置；在2～3.5吨钻压作用下，钻进10～20m；观察井口岩屑返出量，若井口岩屑返出量保持不变，继续下钻，若井口岩屑返出量减少，则在井口上提活动钻具，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；观察循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，反复上提活动刚性钻具，使钻压传到钻头上，再次钻进无进尺时，起钻结束连续油管钻进。克服了现有连续管侧钻水平井钻具随着侧钻水平井水平段长度的增加导致井底有效钻压逐渐减小的问题，实现有效延长连续管气井侧钻水平段长度的目的。

权利要求

1.一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，在连续管（9）下端连接刚性钻具串，刚性钻具串长度为600～700m，然后通过连续管作业机将连续管（9）和刚性钻具串下至水平井井内指定位置；

步骤二，在2～3.5吨钻压作用下，将刚性钻具串钻进10～20m；

步骤三，钻进过程中，观察井口岩屑返出量，如果井口岩屑返出量保持不变，则继续下钻，如果井口岩屑返出量减少，则在井口上提、活动刚性钻具串，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；

步骤四，观察循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则说明连续管（9）已发生严重螺旋弯曲，截面面积突然减小，此时反复上提、活动刚性钻具串，使钻压通过水力震荡器再次传到钻头上，然后再次钻进，直至钻进到在井口反复上提、活动刚性钻具串而无进尺时，起钻，结束连续油管钻进。

2.如权利要求1所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：步骤四在连续管（9）已发生严重螺旋弯曲，截面面积突然减小时，反复上提、活动刚性钻具串，每一次上提活动刚性钻具串10～15m。

3.如权利要求1所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述刚性钻具串自下至上由钻头（1）、MWD井下测斜仪（2）、螺杆（3）、钻杆一（4）、水力震荡器一（5）、加重钻杆（6）、水力震荡器二（7）、钻杆二（8）依次连接组成。

4.如权利要求3所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述钻头为φ118mmPDC聚晶金刚石复合片钻头（1），MWD井下测斜仪（2）为φ95mm，螺杆（3）为φ95mm，钻杆一（4）为15根φ63mm，加重钻杆（6）为2根φ73mm，水力震荡器一（5）和水力震荡器二（7）为φ95mm，钻杆二（8）为50根φ63mm。

5.如权利要求3或4所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述钻杆二（8）通过转换接头连接着安全接头，安全接头连接在连续管（9）下端。

6.如权利要求5所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述转换接头和安全接头均为φ63mm。

7.如权利要求1所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述连续管（9）为外径φ60.325mm、壁厚φ4.36mm的一级连续管。

8.如权利要求1所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述刚性钻具串在裸眼水平井的摩阻系数为0.18～0.21，在套管的摩阻系数为0.11～0.15。

9.如权利要求1所述的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，其特征在于：所述连续管（9）的抗拉安全系数为1.4～1.5。

说明书

一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法

技术领域

[0001] 本发明属于油田刚性钻具技术领域，具体涉及一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法。

背景技术

[0002] 连续管钻井是一种采用连续管完成钻井的技术。它的发展和应用始于二十世纪90年代初，是一项新技术。到目前为止，美国和加拿大连续管钻井数量占全球的80%左右。国内通过近几年研究、试验，预计连续管钻井技术将是国内许多油田开发中后期长停井、低产低效井挖潜增储的主要手段之一。这项技术具有效率高、占地小、成本低的特点，与欠平衡流体结合，便于实现连续循环等技术优势，可广泛用于老井侧钻、老井加深及非常规油气藏开发，提高剩余油气采收率，减少作业风险，降低原油生产成本。其中目前国内较成功的实例是2017.12.7日辽河油田前22-17C侧钻定向井，采用自主研发的连续管等专用工具，实现单井进尺707米，平均机械钻速每小时5.54米，试验井段分别为开窗、增斜、稳斜、降斜四段，钻遇地层井壁稳定性差、易泥包，可钻性较好。试验过程中，连续管钻进从套管开窗、裸眼段钻进，试验难度逐渐增大，井眼轨迹控制难度大，解决了连续管下斜向器、连续管开窗、钻压施加困难、连续管易屈曲等施工难题，已基本形成了连续管开窗、连续管定向、连续管钻进参数优选和钻井液体系研发等一系列连续管侧钻工艺技术。

[0003] 目前，常用的连续管侧钻水平井刚性钻具由钻头、螺杆、测量仪、连续管接头、定向工具和紧急开接头等连接组成，其主要利用下部刚性钻具重量加钻压，但随着井斜、井段的增大，最后能加在钻头上的有效钻压逐渐减小。为了解决这一问题，在连续油管上连接了专用的井下工具-水力振荡减阻器，但近几年的连续管钻井的现场试验证明，随着侧钻水平井水平段长度的增加，连续管钻进井段的加深、井斜增大、地层变硬，连续管持续钻进的难点越来越大，虽然使用了水力震荡器，但增加的实际进尺不多。尤其是当连续管发生螺旋弯曲严重时，就会在与井壁接触点处的连续管截面突然出现弹塑性变形，例如Φ60.325mm的连续管在Φ118mm井眼内钻井时，在1～1.2吨钻压作用下，连续管会发生空间螺旋弯曲，当钻压继续增大到1.5吨时，就会使与井壁接触点区域的连续管截面突然出现弹塑性变形，内孔面积突然减小，如图2所示A为易变形截面，图3中的B为易变形截面的自由状态面积，C为易变形截面的极限状态面积，由图2和图3可以看出，连续管发生螺旋弯曲严重时，易变形截面A增多，且其由自由状态面积B变为极限状态面积C后，会使连续管的内孔面积变的非常小，导致连续管持续钻进的难点越来越大。

发明内容

[0004] 本发明的目的一是增加连续管下部刚性钻具的长度。

[0005] 本发明的目的二是持续为井底钻头提供有效钻压。

[0006] 本发明的目的三是延长连续管气井侧钻水平段长度。

[0007] 为此，本发明提供了一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，包括如下步骤：

[0008] 步骤一，在连续管下端连接刚性钻具串，刚性钻具串长度为600～700m，然后通过连续管作业机将连续管和刚性钻具串下至水平井井内指定位置；

[0009] 步骤二，在2～3.5吨钻压作用下，将刚性钻具串钻进10～20m；

[0010] 步骤三，钻进过程中，观察井口岩屑返出量，如果井口岩屑返出量保持不变，则继续下钻，如果井口岩屑返出量减少，则在井口上提、活动刚性钻具串，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；

[0011] 步骤四，观察循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则说明连续管已发生严重螺旋弯曲，截面面积突然减小，此时反复上提、活动刚性钻具串，使钻压通过水力震荡器再次传到钻头上，然后再次钻进，直至钻进到在井口反复上提、活动刚性钻具串而无进尺时，起钻，结束连续油管钻进。

[0012] 步骤四在连续管已发生严重螺旋弯曲，截面面积突然减小时，反复上提、活动刚性钻具串，每一次上提活动刚性钻具串10～15m。

[0013] 所述刚性钻具串自下至上由钻头、MWD井下测斜仪、螺杆、钻杆一、水力震荡器一、加重钻杆、水力震荡器二、钻杆二依次连接组成。

[0014] 所述钻头为φ118mmPDC聚晶金刚石复合片钻头，螺杆为φ95mm，MWD井下测斜仪为φ95mm，加重钻杆为2根φ73mm，水力震荡器一和水力震荡器二为φ95mm，钻杆一为15根φ63mm，钻杆二为50根φ63mm。

[0015] 所述钻杆二通过转换接头连接着安全接头，安全接头连接在连续管下端。

[0016] 所述转换接头和安全接头均为φ63mm。

[0017] 所述连续管为外径φ60.325mm、壁厚φ4.36mm的一级连续管。

[0018] 所述刚性钻具串在裸眼水平井的摩阻系数为0.18～0.21，在套管的摩阻系数为0.11～0.15。

[0019] 所述连续管的抗拉安全系数为1.4～1.5。

[0020] 本发明的有益效果：本发明提供的这种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，克服了现有连续管侧钻水平井钻进井段短的缺陷，提出了在钻具井下安全的基础上，增加连续管钻井下部刚性钻具串长度，持续为井底钻头提供有效钻压，实现延长连续管气井侧钻水平段长度的目的。

[0021] 以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

[0022] 图1是用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的示意图。

[0023] 图2是连续管在井内发生螺旋弯曲时的示意图。

[0024] 图3是连续管内孔在螺旋弯曲前后的对比图。

[0025] 附图标记说明：1、钻头；2、MWD井下测斜仪；3、螺杆；4、钻杆一；5、水力震荡器一；6、加重钻杆；7、水力震荡器二；8、钻杆二；9、连续管；A、变形截面；B、自由状态面积；C、极限状态面积。

具体实施方式

[0026] 实施例1：

[0027] 为了克服现有连续管侧钻水平井刚性钻具随着侧钻水平井水平段长度的增加，导致井底有效钻压逐渐减小的问题，本实施例提供了一种用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法，包括如下步骤：

[0028] 步骤一，在连续管9下端连接刚性钻具串，刚性钻具串长度为600～700m，然后通过连续管作业机将连续管9和刚性钻具串下至水平井井内指定位置；

[0029] 步骤二，在2～3.5吨钻压作用下，将刚性钻具串钻进10～20m；

[0030] 步骤三，钻进过程中，观察井口岩屑返出量，如果井口岩屑返出量保持不变，则继续下钻，如果井口岩屑返出量减少，则在井口上提、活动刚性钻具串，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；

[0031] 步骤四，观察循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，则说明连续管9已发生严重螺旋弯曲，截面面积突然减小，此时反复上提、活动刚性钻具串，使钻压通过水力震荡器再次传到钻头上，然后再次钻进，直至钻进到在井口反复上提、活动刚性钻具串而无进尺时，起钻，结束连续油管钻进。

[0032] 需要说明的是，若泵压在原有基础上上升了1～1.5Mpa，反复上提活动刚性钻具串，使钻压通过水力震荡器传到钻头上，通过水力震荡器产生的脉冲扭转，减少刚性钻具串与井壁的接触，减小磨阻；同时井口观察到返出的岩屑量较大，证明井下有进尺。泵压上升的原因是连续管9与井壁接触点区域的连续管截面在较大钻压作用下突然出现弹塑性变形，内孔面积突然减小，导致泵压突然上升1～1.5MPa。

[0033] 本发明的用于连续管侧钻水平井的刚性钻具的应用方法适用于水平井，特别是适用于老油田整体开发，可以根据邻井钻井液使用情况，优化本井钻井液体系，降低井眼摩阻系数0.2～0.23，实现有效延长连续管气井侧钻水平段长度的目的。

[0034] 实施例2：

[0035] 在实施例1的基础上，步骤四在连续管9已发生严重螺旋弯曲时（如图2和图3所示），反复上提、活动刚性钻具串，每一次上提活动刚性钻具串10～15m。

[0036] 通过上提活动刚性钻具串，减轻连续管9螺旋管弯曲程度，连续管9的变形处的过流面积恢复，致使循环泵压的压力、排量值恢复。

[0037] 实施例3：

[0038] 在实施例1的基础上，如图1所示，所述刚性钻具串自下至上由钻头1、MWD井下测斜仪2、螺杆3、钻杆一4、水力震荡器一5、加重钻杆6、水力震荡器二7、钻杆二8依次连接组成。本实施例给出的刚性钻具串设计可以有效延长连续管气井侧钻水平段长度，减少连续管螺旋弯曲程度。

[0039] 实施例4：

[0040] 在实施例1的基础上，所述钻头为φ118mmPDC聚晶金刚石复合片钻头1，MWD井下测斜仪2为φ95mm，螺杆3为φ95mm，钻杆一4为15根φ63mm，加重钻杆6为2根φ73mm，水力震荡器一5和水力震荡器二7为φ95mm，钻杆二8为50根φ63mm。

[0041] MWD井下测斜仪是无线随钻测斜仪，是一种正脉冲的测斜仪，利用泥浆压力变化将测量参数传输到地面，不需要电缆连接，无需缆车等专用设备，具有活动部件少，使用方便，维修简单等优点，是现有结构。

[0042] 实施例5：

[0043] 在实施例3或实施例4的基础上，为了方便刚性钻具串整体与连续管9之间的连接，所述钻杆二8通过转换接头连接着安全接头，安全接头连接在连续管9下端。

[0044] 实施例6：

[0045] 在实施例5的基础上，在刚性钻具串中各个部件的直径和尺寸确定的前提下，作为优选，所述转换接头和安全接头均为φ63mm。

[0046] 实施例7：

[0047] 在实施例1的基础上，所述连续管9为外径φ60.325mm、壁厚φ4.36mm的一级连续管。

[0048] 实施例8：

[0049] 在实施例1的基础上，所述刚性钻具串在裸眼水平井的摩阻系数为0.18～0.21，在套管的摩阻系数为0.11～0.15。所述连续管9的抗拉安全系数为1.4～1.5。本实施例中的刚性钻具串充分利用连续管的抗拉安全系数，优化钻井液体系，降低磨阻，最大限度地延长下部刚性钻具串长度，持续为钻头提供有效钻压。

[0050] 本实施例需首先对井下连续管钻进动态精细分析，优化本井钻井液体系，降低井眼磨阻系数0.2～0.23，在保证刚性钻具串安全的情况下，选定Φ60.32mm连续管抗拉安全系数为1.4～1.5；设计了连续管下端连接加长刚性的刚性钻具串，具体的刚性钻具串结构是：Φ118mmPDC钻头+Φ95mm螺杆+Φ95mm仪器+Φ73mm加重钻杆*2根+Φ92mm水力振动器+Φ63mm钻杆15根+Φ92mm水力振动器+Φ63mm钻杆50根（刚性钻具串600～700m）+Φ63mm转换接头+Φ63mm安全接头+Φ60.325mm连续管；然后通过连续管作业机将连续管和刚性钻具串下至井内设计位置；在2～3.5吨钻压作用下下，适应性钻进10～20m；观察井口岩屑返出量，若井口岩屑返出量保持不变，继续下钻，若井口岩屑返出量减少，则在井口上提活动刚性钻具串，并加大循环泵排量直至将井底的岩屑全部带出；观察循环泵泵压，若泵压上升了1～1.5Mpa，反复上提活动刚性钻具串，使钻压通过水力振荡器传到钻头上，再次钻进，无进尺时，起钻，结束连续油管钻进。此发明克服了现有连续管侧钻水平井钻进井段短的缺陷，提出了增加连续管钻井下部刚性钻具串长度，持续为井底钻头提供有效钻压，实现延长连续管气井侧钻水平段长度的目的。

[0051] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的应用均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。