水平段“一趟钻”高效钻头优选及改进设计

吴殿友，李隆承，张 斌，张巨翼，宋春格，于 丹

（渤海石油装备（天津）中成机械制造有限公司，天津 300280）

0 引言

三开水平井分段“一趟钻”是使用1 个钻头和1 套钻具组合分别完成直井段、斜井段及水平段的钻井技术。“一趟钻”可以有效减少起下钻次数和井下工具的使用数量，减少非钻井时间，缩短钻井周期，从而提高钻井效率，降低钻井成本。随着螺杆钻具及MWD（Measure While Drilling，随钻测量）技术的不断发展，能够提供更多的有效钻井时间。作为最直接破岩工具的PDC（Polycrystalline Diamond Compact，聚晶金刚石复合片）钻头，需要解决水平段进尺少、机械钻速低等问题，以实现分段“一趟钻”钻井技术[1]。

1 地层特点

苏里格地区直井段、斜井段由于地层特点，实现“一趟钻”相对容易，而水平段钻进地层一般为石盒子组盒8 段或山西组山1 段。石盒子组上部以紫红、黄绿、灰色泥岩为主，夹绿灰、浅灰色细-中粒砂岩，下部以浅灰色、灰白色、灰绿色含砾砂岩为主，夹棕灰色、深灰色泥质砂岩（图1），山西组为深灰色、灰黑色砂质泥岩与灰白色中厚层砂岩互层，夹煤层及煤线，部分区域下部地层含有大量石英砂岩，研磨性较强，对PDC 钻头性能要求较高，实现水平段1200～1500 m“一趟钻”有相对困难。

2 水平段PDC 钻头优选

三开水平井水平段钻进井段为盒8 段或山1 段，使用常规定向仪器+螺杆钻具+PDC 钻头的钻具组合，钻进长度一般为1200～2000 m。目前，使用旋转导向水平段进尺最长为4466 m，完钻井深8008 m，创造了亚太陆上最长油气井水平段纪录和鄂尔多斯盆地最深井纪录。随着水平段长度不断加长，对于单只PDC 钻头进尺提出更高的要求，进尺增加将减少非钻井时间及耗材消耗，降低钻井成本。……