孟祥波 陳云龍

中國石油大慶油田鉆探工程公司 鉆井一公司 （黑龍江 大慶 163411）

海塔盆地位于我國東北部，蒙古國東部，屬于巨大的中亞-蒙古坳拉槽的一部分，是中國石油大慶油田有限責任公司（以下簡稱大慶油田）持續(xù)穩(wěn)產的一個有力接替區(qū)塊，勘探開發(fā)的又一主戰(zhàn)場。2010年以前在該區(qū)施工3 400m左右的定向井鉆井周期需要70d左右，全井平均機械鉆速6m/h左右，根本無法滿足加快勘探開發(fā)步伐，提高鉆井速度的需求。為此通過科研攻關和斜1井現場試驗，形成了一套適合海拉爾區(qū)塊定向井優(yōu)快鉆井配套技術，在井深增加50m的前提下，鉆井周期縮短23d左右。

1 影響海拉爾定向井鉆井速度原因分析

1.1 井身結構設計不合理

以往定向井采用2層套管結構，但表層套管只封固到200m左右的第三系伊敏組底，但大磨拐上部淺灰色泥巖，成巖性差，質軟、易垮塌，地層水敏性強，存在煤層，膠結疏松，成巖性差，遇水膨脹，易發(fā)生井下復雜。

1.2 直井段防斜打直問題突出

大磨拐河組下部逐漸變?yōu)榛疑鄮r夾粉砂巖、砂巖和礫巖夾層,可鉆性較好,存在斷層，地層傾角的范圍是1.7～25.0°,易發(fā)生井斜。為保證直井段打直，有時不得不采取輕壓吊打方式，嚴重影響機械鉆速。

1.3 井眼軌跡控制難度大

穩(wěn)斜段南屯組由深灰、灰黑色泥巖夾粉砂巖組成。出現角度不整合砂泥巖互層，存在斷層、地層傾角達 35～60°，穩(wěn)斜段長（1 500m），穩(wěn)斜鉆進過程中極易造成方位漂移及井斜增降，普通穩(wěn)斜鉆具穩(wěn)斜效果差，應用MWD跟蹤需經多次起下鉆才能完成，嚴重制約著鉆井速度。

1.4 鉆頭選型不合理

南屯組下部及銅缽廟組由砂礫巖段和頁巖段組成。有些區(qū)塊存在灰褐色碳質頁巖和凝灰質砂礫巖互層，地層可鉆性差、研磨性強，牙輪鉆頭純鉆進時間短，機械鉆速低，起下鉆頻繁。

2 海拉爾定向井優(yōu)快鉆井配套技術

2.1 井身結構優(yōu)化設計技術[1]

井身結構設計是保證安全鉆井，提高鉆井速度的關鍵環(huán)節(jié)。首先利用3壓力剖面優(yōu)化井身結構，并與臨井的井身結構進行對比分析，通過臨井實鉆地層特點和復雜情況對井身結構進一步修正，封固大磨拐上部淺灰色泥巖、粉砂巖及煤層等，防止井下復雜狀況發(fā)生，為下步施工創(chuàng)造有利條件，典型井身結構（圖 1）。

2.2 井眼軌跡控制技術

2.2.1 直井段防斜打直技術

為保證直井段打直，為下步定向段創(chuàng)造有利條件，采用直螺桿大鐘擺鉆具組合，既提高機械鉆速，又有效地控制直井段井斜，和斜1井造斜點處1 890.00m井斜只有0.5°。

圖1 和X1井身結構示意圖

2.2.2 增斜段及穩(wěn)斜段軌跡控制

根據以往施工井穩(wěn)斜段井斜增降提前設計預留井斜角，采用MWD無線測量儀器、1.25°單彎螺桿配合牙輪鉆頭定向施工，既保證工具面角的穩(wěn)定，又提高機械鉆速。施工中采用復合和滑動鉆進相結合，保證井眼曲率符合設計要求。

2.2.3 穩(wěn)斜段軌跡控制

針對穩(wěn)斜段長，井斜、方位易漂移等不利因素，采用3扶正器滿眼強穩(wěn)斜鉆具組合，很好地解決了井斜和方位的漂移。

鉆具組合：Φ215.9mmPDC鉆頭+Φ214mmSTB+Φ178mmDC×1根+Φ214mmSTB+Φ178mmMDC×1根+Φ214mmSTB+Φ159mmDC+Φ127mmHWDP+Φ127 mmDP

2.3 個性化高效PDC鉆頭應用

鉆頭選型得當能夠提高機械鉆速，增加單只鉆頭進尺，減少起下鉆頻率，縮短鉆井周期。根據海拉爾區(qū)塊南屯組地層軟硬交錯，普遍含礫石層，研磨性強的特點，優(yōu)選KM1652R鉆頭。該鉆頭特點：①鉆頭采用中等輪廓設計，優(yōu)化保徑設計，使鉆頭適應軟至中硬地層；②采用動態(tài)流場模擬技術，優(yōu)化鉆頭噴嘴組合，深排屑槽布置方位以及優(yōu)化水力結構，增強鉆頭清洗、冷卻能力和防止鉆頭泥包；③采用非對稱式刀翼，力平衡技術及抗回旋設計，防止鉆頭在井底回旋造成鉆頭早期失效；④采用優(yōu)質PDC復合片，優(yōu)化布齒技術，鉆頭具有較高的機械鉆速。

在和X1井由于取心因素一只KM1652R鉆頭下井5次，實現一只PDC鉆頭成功穿越南屯組，累計進尺756.59m，總純鉆進時間85h，平均機械鉆速8.9m/h，使用數據見表1。

3 應用效果

3.1 機械鉆速大幅提高

和X1井完鉆井深3 450.00m，平均機械鉆速7.55m/h，鉆井周期46.25d，相比以往施工井鉆井周期縮短23d,機械鉆速提高30.96%,對比數據見表2。

表1 KM1652R使用表

表2 鉆井周期與機械鉆速對比表

3.2 軌跡控制各靶點數據符合設計要求

和X1井完鉆井深3 450.00m，最大井斜41°，3個靶點全部中靶，各靶點數據及設計與實鉆對比圖見表3及圖2。

表3 設計與實鉆靶點數據表

圖2 設計與實鉆垂直投影圖

4 結論

（1）通過井身結構優(yōu)化，封固大磨拐上部不穩(wěn)定地層，有利于安全快速鉆井。

（2）采用3扶正器強穩(wěn)斜鉆具組合，有利于海拉爾區(qū)塊定向井穩(wěn)斜段井眼軌跡控制，減少起下鉆頻次，利于提高機械鉆速。

（3）通過優(yōu)選高效KM1652RPDC鉆頭，實現南屯組的成功穿越，機械鉆速明顯提高。

[1]李積泰.TP10CX井安全優(yōu)快鉆井技術[C]∥魯小輝.鉆井技術論文集.北京：石油工業(yè)出版社，2009.