王博
大庆钻探工程公司钻井三公司生产服务分公司 黑龙江 大庆 163453
摘要：随着科技的发展，钻井工业对提速增效的要求也在逐渐增高，传统钻井设备和技术在满足现代钻井需求中就显得捉襟见肘。伴随着石油资源的开采，对特殊工艺井的钻采是未来的发展趋势，石油钻井设备和技术的创新就显得尤为重要，顶驱系统的优点较多，技术含量较高，在特殊工艺井中有着广泛的应用。
关键词：顶驱系统；特殊工艺井；水平井施工
前言
顶驱是21世纪钻井技术的重要装备之一，使用顶驱钻井时，在起下钻具的同时可循环钻井液、转动钻具，有利于钻井中井下复杂情况和事故的处理，对深井、特殊工艺井的钻井施工非常有利[1]。该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。
1顶驱钻井系统的优势
顶驱钻井系统在现代钻井设备中技术含量较高，是现代较为先进的钻井系统，其制作精密，结构复杂，系统比较完备，功能较为齐全。顶驱系统主要由综合游车、钻井装置总成、整体水龙头总成、平衡系统、托架总成和扭矩管及谷风机冷却系统组成。与传统方钻杆钻井相比，它具有诸多优点。（1）节约接单跟时间；（2）可以利用倒划眼的优势有效避免卡钻事故的发生；（3）起下钻过程中出现遇阻遇卡显示时，可在短时间内接上钻井立柱，减少卡钻发生风险；（4）减少接单根次数，从而降低事故发生概率，在一定程度上保障了施工人员的人身安全；（5）自身可以对钻具上扣扭矩数值进行设置，防止上扣扭矩不足和过盈导致钻具损伤；（6）还可以设定钻进扭矩，防止井下发生憋钻时，设备负荷过大，对设备造成损害。鉴于它的诸多优点，再加上它在钻井成本上的优势，使其在深井、超深井、大位移井、水平井施工中都有着广泛的应用。
2顶驱系统在水平井施工中的应用
在水平井钻井施工中，开钻使用顶驱系统接立柱可以减少频繁开关钻井泵造成的中途钻井液停滞时间，增加返砂。在大庆油田采油七厂，因浅部地层存在厚度较大的流砂层，使用传统的方钻杆进行钻井施工，一旦接单跟时间过长，就会造成流砂堵塞钻头水眼的情况发生，严重时甚至会堵塞整根钻具水眼，就只能通过起钻通钻头及钻具水眼解决这一问题。使用顶驱系统就可以进行接打立柱，原本一开钻进需要开关十多次的钻井泵完成钻井作业，现在只需开关三四次，有效降低了因开关钻井泵和接钻具导致的中途停滞时间，基本杜绝了堵塞钻头及钻具水眼的情况发生。在直井段及定向段钻井施工时，顶驱系统可以通过正划眼倒划眼进行划眼作业，传统的方钻杆划眼一次的时间，顶驱系统几乎可以完成两次划眼，进一步提升了钻井划眼效率，进而加强了对井壁的修复作用，使得井眼更加平滑，促进井下返砂。定向段时可以通过设定顶驱系统的旋转角度，一步将定向仪器工具面直接调整到位，与转盘驱动相比较，精度更高，更准确，不需要转动角度后重新刷出工具面信息才能实施定向作业的时间。
在水平段进行施工时，顶驱系统可以配合旋导仪器更好的完成水平段的施工作业。在水平井入靶前，需要根据地层信息，来确定入靶实际垂深，以便确保整个水平段处于发育良好的油层中，来保障后期开发时的采收率和油气产量。一旦油层发育较差或者实际地层与设计地层深度与发育情况相差较大，就会有多次调整入靶垂深的情况出现，这就必然导致井眼轨迹不能按照原设计进行施工而变得不规则，有时甚至会出现井眼曲率超出设计最大值的情况，造成井眼轨迹不规则，给后期的钻井施工带来困难。特别是在起下钻作业过程中，可以利用它倒划眼的优势在起下钻遇阻遇卡井段辅助完成起下钻作业，而不引发卡钻事故的发生。
因为井眼轨迹的不规则、地层岩性、地层稳定性等因素，有时井眼就会发生缩径、返砂不好造成岩屑床或者砂桥，在这些井段起下钻过程中，都容易出现遇阻遇卡显示。此时，就可以进行倒划眼正划眼修复井壁，帮助进行起下钻施工。将顶驱转速和扭矩调节为正常钻进时的50%，排量调节至正常钻进时的80%，观察好指重表、泵压表及实际扭矩值，根据这些仪表的数值变化来控制游车上提下放速度，当仪表数值都没有过大变化恢复正常数值时，就完成了这一井段的划眼作业，可停止顶驱，尝试上提下放钻具，查看指重表数值变化，当指重表恢复钻具原悬重或者在原悬重与上提下放允许摩阻范围之间时，就完成了这一井段的划眼作业。当然，有时会因为井眼曲率变化过大或者水平段过长时，划眼过程中会出现憋停顶驱系统的情况出现。发生此类情况时不要过度紧张，第一时间停止顶驱的转动，保持钻井泵排量不变，保持憋停钻具扭矩不释放，利用钻具与井壁摩擦自身发生的弹性形变，加上上提下放活动钻具时的拉伸力，多次活动后就可以恢复钻具的自由状态，就可以重新尝试对该井段进行划眼修复。如果较长时间还不能恢复自由状态，也可以适当提高顶驱系统最大扭矩设定值，加大钻具自身形变产生的力量来克服井壁对钻具的摩阻。调节扭矩值时要注意，不要超过钻具自身可以承受的最大扭矩值，防止钻具损坏，引发钻具落井事故。划眼时要掌握好“下不去就提起来划眼，提不起就放下去倒划眼，提卡了不要再多提，压卡了不要再多压，卡钻后要保持水眼畅通”的原则，以免引发井漏、井塌、卡钻等井下事故。
完井阶段，可以利用顶驱系统接立柱方便的，可快速恢复钻井液循环的特点，助力电测施工，特别是存储式测井时，对钻井泵排量和钻具上提下放速度都有着严格要求，利用顶驱系统，司钻一个人就可以直接对这两项参数实现有效控制，来满足电测要求，保障电测施工的顺利进行。
3结束语
顶驱系统在实际使用中还有很多优点， 如：
（1）节省接单根时间。顶部驱动钻井装置不使用方钻杆， 不受方钻杆长度的限制也就避免了钻进9米左右接一个单根的麻烦。取而带之的是利用立根钻进，这样就大大减少了接单的时间。按常规钻井接一个单根用3-4min计算，钻进1000m就可以节省4-5h。
（2）倒划眼防止卡钻。由于不用接方钻杆就可以循环和旋转，所以在不增加起下钻时间的前提下，顶部驱动钻井装置就能够非常顺利的将钻具起出井眼，在定向钻井中，这种功能可以节约大量的时间和降低事故发生的机率。
（3）设备安全。顶部驱动钻井装置采用马达旋转上扣，操作动作平稳、可以从扭矩表上观察上扣扭矩，避免上扣过赢或不足。最大扭矩的设定，使钻井中出现憋钻扭矩超过设定范围时马达就会自动停止旋转，待调整钻井参数后再进行钻进。这样就避免了设备长时间超负荷运转，增加了使用寿命。
（4）在井下纯作业时间增多，上扣、起下钻、测量和其他非纯钻进时间减少。立柱钻进节省了大量的时间，减少了坍塌页岩层扩眼或清洗井底的时间，在井径不足需扩眼或首次下入足尺寸稳定器进行扩眼时减少了钻进时间。连续旋转和循环降低了风险，连续的旋转和循环是顶部驱动钻井装置的重要特征。顶部驱动钻井装置允许使用少量的、比较便宜的润滑剂、钻井液或添加剂。
此外，在实际应用中，除了先进钻井系统，还需要我们现场人员掌握好先进的钻井技术，这些就需要我们在实际生产中多观察、勤思考、善动脑，不断汲取精华，吸取经验，竭尽全力提高生产效率，降低井下复杂情况及事故发生率，以便更好地指导生产、发展生产。
参考文献：
[1]张东海,陈俊,蒋谊,高杭.直驱式顶驱的研制和应用[J].石油矿场机械,2012,41(1),172-175.
[2]董岩.DQ40顶驱在水平井中的应用[J].西部探矿工程,2018,12(07),84-86.