使用旋轉導向馬達進行套管定向鉆井

大陸菲利普斯公司從1997年開始在得克薩斯州南部的Loba走向帶進行油田開發。在Loba走向帶7500～13000ft深的Wilocox層共打了900口井。在打了600口井后，大陸菲利普斯公司開始承擔了一項研究課題即用幾年的時間尋找一種能有效降低鉆井成本的方法以擴大油田的開發遠景。第一階段選擇了5口井進行套管鉆井的領先試驗。第二階段證實了套管鉆井能克服因地層引起的鉆機占用時間過長的問題。

1.可回收式套管鉆井工藝

在數種套管鉆井工藝中，套管可以作為全部或部分鉆柱。套管鉆井系統即可以是可回收的也可以是不可回收的。可回收套管鉆井系統允許在不起下套管的情況下更換鉆頭和井底鉆具組合。在定向鉆井時，因要回收定向鉆具和導向工具，所以要選擇可回收式套管鉆井系統。可回收套管鉆井系由井下和井口兩部分設備組成，使用標準的套管作為鉆柱，同時使用鋼絲繩回收系統。

2．用導向馬達進行定向鉆進

Loba 83 號井的7in技術套管井段，是用套管鉆井系統打的。要求采用定向方式來避開地面障礙。該井通過造斜和增斜使井斜達到15o,在水平位移達到要求后，又降斜到接近豎直。鉆這口井的技術套管井段需要18.2天。

垂直鉆進到4434ft（真垂深）的造斜點后，回收直井井底鉆井組合，改換由PDC鉆頭和導向馬達組成的井底鉆井組合。在套管鞋處對井底鉆具組合扭方位，使扶正器以下的鉆具順利地進入裸眼井段。

3．兩口井的試驗

把旋轉導向馬達與套管鉆井結合起來應能排除井底鉆具組合結構的主要弱點。旋轉導向馬達是專門研制的一種新型馬達。在較小的井眼中使用螺桿鉆具進行定向作業其效果不佳。因而研制了旋轉導向馬達。困難的是把套管鉆井技術和旋轉導向馬達結合起來。

計劃在2口井中進行試驗。首先用旋轉導向馬達在89號進行垂直鉆進試驗。95/8in套管下深588ft并固井。在標準的直井井底鉆具組合上接43/4in旋轉導向馬達。用這種井底鉆具組合從614ft鉆到4821ft，耗時105hr。單點測斜儀的測量表明井眼接近于垂直。在鉆進過程中，因井底鉆具組合較長，振動比預期的要嚴重。停鉆后更換下部擴眼器。繼續鉆進到7620ft。在3600ft，產生了2.25o的井斜。在3800ft，井斜降低到0.25o,井眼接近于垂直。

定向鉆進是在91號井中進行的。鉆井作業是從1278ft開始的，造斜點選擇在2100ft。造斜后繼續鉆進到4067ft，回收井底鉆具組合，發現旋轉導向馬達殼體上有沖蝕。更換由旋轉導向馬達組成的造斜鉆具組合繼續鉆進。

第3次下井時，換用了第1次下井的馬達。在鉆進了200ft后起鉆，更換下部擴眼器，繼續鉆進到5420ft套管被卡，處理事故浪費了59hr。繼續鉆進到6360ft，壓力降說明井底鉆具組合發生了沖蝕。地面探傷發現沖蝕發生在噴射總成與套管外扶正器接箍處。摘下噴射總成，繼續鉆進到6950ft的設計深度。

4．結論

（1）使用導向馬達和套管鉆井可以進行定向鉆井，但在井眼小于81/2in時難以成功；

（2）使用旋轉導向馬達和套管鉆井可以鉆81/2in井眼；

（3）使用旋轉導向馬達和套管鉆井，在選擇噴嘴尺寸和井底鉆具組合的結構時，壓力和排量是需要考慮的問題；

（4）用套管鉆井鉆導向井時，套管柱的設計是較困難的，因導向鉆進時套管的側向力較大，容易發生卡鉆。