BH-VDT大尺寸垂直钻井工具设计优化与应用

康建涛,苏海峰,张川,崔永林,柳江,周智

1.中国石油渤海钻探工程有限公司工程技术研究院,天津 300270 2.中国石油渤海钻探工程有限公司库尔勒分公司,新疆 库尔勒 841008

新疆油田南缘区块地质条件受构造运动的影响,平面上南北分带(齐古冲断带、乌奎褶皱带),东西分段(东、中、西),普遍具有上部高陡紧闭,下部宽缓完整的特征,地层倾角15°～45°,最大可达78°,常规钟摆钻具控制井斜十分困难,对下入大段大尺寸套管也增加了难度,且塔西河组-沙湾组砾石层发育,钻进过程中钻具振动剧烈,可钻性较差[1-5]。因此,在该区块∅571.5mm大尺寸井眼使用垂直钻井技术十分必要。

其他油气田及区块由于地质因素导致井身结构设计与南缘区块有很大差异，∅571.5mm井眼的设计井深往往不超过400m，对大尺寸垂直钻井工具的需求量较少[6-11]。渤海钻探工程有限公司自主研发的BH-VDT垂直钻井(以下简称BH-VDT垂钻)工具一般通过更换不同常规标准尺寸推靠翼来满足不同井眼的施工要求，BH-VDT5000垂钻工具为最大尺寸垂钻工具，适用于∅406.4～∅444.5mm井眼的垂直钻进。要满足南缘区块二开∅571.5mm大尺寸井眼垂直钻进就要加大推靠翼尺寸，而BH-VDT垂钻工具悬挂推靠翼尺寸越大，对工具的抗拉和抗扭的性能要求也越高。为满足该区块大井眼垂钻工具安全钻进的需求，渤海钻探工程有限公司对BH-VDT5000垂钻工具进行了优化设计，2020年在新疆油田南缘区块天湾1井二开∅571.5mm大尺寸井眼应用并获得成功。

1 BH-VDT垂钻系统结构及工作原理

BH-VDT垂钻系统主要由井下闭环控制系统、供电和信号上传系统、地面解码系统3部分组成：井下闭环控制系统包括驱动轴、工具本体、推靠翼、压力补偿器、轴承装置、液压泵、测量和电子控制电路等；……