宋汝先

[摘 要]探索實(shí)踐，在鉆頭選型、工程技術(shù)參數(shù)、鉆井液體系方面進(jìn)行優(yōu)選優(yōu)化，形成一套井區(qū)快速鉆井完井配套技術(shù)，縮短鉆井周期，節(jié)約成本，具有區(qū)塊開發(fā)進(jìn)行推廣應(yīng)用價(jià)值。實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)快速鉆井，上部松軟地層需充分發(fā)揮水利破巖的效果，采用高轉(zhuǎn)速、低鉆壓鉆井參數(shù)，保證井身質(zhì)量。下部地層優(yōu)選鉆頭與鉆井排量，提高機(jī)械鉆速。優(yōu)選鉆具組合，防止井斜；易發(fā)生井斜井段提前采取措施預(yù)防。采用抑制性和防塌性強(qiáng)的復(fù)合鹽鉆井液體系，預(yù)防上部地層縮徑，下部地層垮塌， 保證井眼順暢，避免大段劃眼，減少?gòu)?fù)雜時(shí)間，縮短鉆井周期。

[關(guān)鍵詞]斷裂地層；井斜井漏；機(jī)械鉆速；防斜打快；井壁穩(wěn)定鉆井液

中圖分類號(hào)：TM132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）10-0208-01

井區(qū)開發(fā)部署多套井網(wǎng)，井網(wǎng)分布較密，井區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育、地層分布復(fù)雜，鉆井施工中易發(fā)生縮徑、井斜、井漏、垮塌阻卡，鉆速低等問題，從優(yōu)選鉆頭提高機(jī)械鉆速，優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)防斜打快，井壁穩(wěn)定鉆井液技術(shù)和低溫早強(qiáng)水泥漿技術(shù)等方面，形成井區(qū)快速鉆井完井配套技術(shù)，確保了鉆井施工質(zhì)量，減少?gòu)?fù)雜時(shí)間，機(jī)械鉆速同比提高27.65%，鉆井周期縮短25.73%，取得良好經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 井區(qū)鉆井技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）上部地層易縮，下部地層易垮，地層易漏。地層分布上泥巖發(fā)育，易吸水膨脹蠕變，造成縮徑，起下鉆掛卡嚴(yán)重。前期施工阻卡嚴(yán)重，造成大段劃眼；硬脆性泥巖和煤層易垮塌掉塊，易發(fā)生垮塌卡鉆及漏失；地層造漿嚴(yán)重，造成鉆井液固相污染，泥巖易發(fā)生水敏性垮塌。（2）易出現(xiàn)井斜問題。地層傾角4°-8°，井區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育，由斷裂切割形成多個(gè)斷塊，易發(fā)生井斜復(fù)雜，多套井網(wǎng)開發(fā)，單井井間距為20-25m，井網(wǎng)重疊區(qū)域處井間距較小，要求單井最大水平位移不大于最小井間距的一半，防碰風(fēng)險(xiǎn)較高。（3）可鉆性差，機(jī)械鉆速低。平均機(jī)械鉆速7.85m/h，夾層多、底部含礫造成鉆頭易先期磨損，影響鉆井周期。

2 快速鉆井配套技術(shù)

2.1 優(yōu)選鉆頭，提高機(jī)械鉆速

二開選用PDC鉆頭主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鉆頭設(shè)計(jì)的刀翼薄而長(zhǎng)。薄刀翼減小鉆頭與井底的接觸面積，使鉆頭在較小鉆壓下有較好吃入性。鋼質(zhì)刀翼柔韌性較好，抗沖擊能力強(qiáng)，可防止切削齒鉆遇礫石層時(shí)的沖擊破壞。獨(dú)特的水道水力設(shè)計(jì)，能夠很好的防止鉆頭泥包，對(duì)于延長(zhǎng)鉆頭使用壽命提高機(jī)械鉆速具有很好的效果。為了保證鉆井過程中在不均質(zhì)地層中平穩(wěn)鉆進(jìn)，又不至于犧牲機(jī)械鉆速，該鉆頭采用銳角PDC切削齒作為鉆頭的切削元件，提高機(jī)械鉆速。PDC切削齒的出露部分的金剛石層平面與母線之間的夾角小于90°，從幾何結(jié)構(gòu)上確保了PDC切削齒的磨損平面在鉆井過程中增大速度較慢，降低了承壓面積的增大速率，提高鉆頭對(duì)地層的吃入性，使其能夠在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)以較高的比壓切削地層，從而獲得較快的機(jī)械鉆速。井區(qū)鉆井實(shí)施中上部地層可鉆性好，進(jìn)入夾層多，PDC鉆頭易損壞，造成機(jī)械鉆速低。鉆井實(shí)施中二開鉆頭序列先后經(jīng)歷兩個(gè)階段的完善與改進(jìn)過程：一是先期采用的兩趟鉆方案，即PDC+牙輪方案和PDC+PDC鉆頭方案。由于大部分井鉆進(jìn)至50-100m，鉆時(shí)較慢，鉆頭出井冠部復(fù)合片嚴(yán)重磨損，采用再下一只PDC鉆頭和下入牙輪鉆頭鉆完下部井段方式，由于斷塊地層變化，鉆井機(jī)械提高鉆速不多，影響鉆井周期。二是通過臨井區(qū)同地層鉆頭使用和地層可鉆性分析，優(yōu)選鉆頭采用一趟鉆方案，使用一只PDC鉆頭完成鉆井進(jìn)尺，同時(shí)大幅提高鉆井速度，形成井區(qū)二開一趟鉆快速鉆井方案。

2.2 防斜打快，確保施工質(zhì)量

（1）優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)。開發(fā)井部署井網(wǎng)重疊區(qū)域處井間距較小，單井最大水平位移的要求嚴(yán)格，二開對(duì)防斜打快的鉆具組合進(jìn)行2次改進(jìn)和優(yōu)選，起初PDC鉆頭鉆進(jìn)時(shí)使用塔式單扶正器鐘擺鉆具組合，由于井深800-1000m膏質(zhì)泥巖吸水蠕變縮徑，泥巖夾層水敏性和應(yīng)力性井壁易跨，存在不同程度的掉塊現(xiàn)象，影響機(jī)械鉆速，鉆井中阻卡復(fù)雜和事故發(fā)生頻繁。通過分析和施工措施針對(duì)性改進(jìn)，優(yōu)選塔式鉆具組合：241.3mmPDC+178DC6根+158DC15根+127DP可更好實(shí)現(xiàn)防斜打快。（2）及時(shí)測(cè)量及監(jiān)控。二開鉆進(jìn)中從500m-1000m易出現(xiàn)井斜增大的趨勢(shì)，每50-100m使用自浮式測(cè)斜儀測(cè)斜。在1400m-1600m井段根據(jù)單點(diǎn)測(cè)斜情況提前預(yù)防，井斜0.8-1.5°內(nèi)采取打二吊一，或打二單根吊一單根的方式；井斜1.5-2°時(shí)采取中打一吊二的方式，每鉆進(jìn)50m測(cè)斜一次。（3）優(yōu)化鉆井參數(shù)。二開鉆井參數(shù)采用鉆壓10-30KN，鉆井排量40-50l/s，轉(zhuǎn)速100-120rpm，維持鉆頭噴嘴壓降大于1.5MPa，實(shí)施防斜打快效果明顯。

2.3 井壁穩(wěn)定的鉆井液技術(shù)

井壁失穩(wěn)易造成井壁垮塌、縮徑、漏失、卡鉆等井下復(fù)雜情況和事故。該區(qū)塊已鉆井復(fù)雜統(tǒng)計(jì)表明每口井都有不同程度的縮徑、掉塊、掛卡。井區(qū)井壁穩(wěn)定問題一是上部古近系、新近系強(qiáng)水敏性地層縮徑，水敏性坍塌；另一種由地應(yīng)力引起的層理發(fā)育泥頁(yè)巖地層的硬脆性坍塌。針對(duì)該區(qū)塊地層需采用防塌性及抑制性強(qiáng)的鉆井液體系。復(fù)合鹽體系鉆井液適用于該區(qū)塊鉆井施工，有利于安全高效快速鉆井。（1）合理確定各層位鉆井液密度，保持近平衡鉆井。根據(jù)地層壓力及先期鉆井液資料合理確定各層位鉆井液密度。在滿足地層對(duì)鉆井液的密度需求的同時(shí)，合理解決密度與機(jī)械鉆速的矛盾。保持高液柱壓力物理支撐井壁，防止縮徑、垮塌。（2）提高鉆井液抑制性、抗污染性及穩(wěn)定性。在鉆至800m之前在鉆井液中加入足量鉀鹽，保證鉆井液中氯離子、鉀離子、鈉離子的含量，保證氯根在70000mg/l以上提高鉆井液礦化度，強(qiáng)化鉆井液抑制性、封堵性，防止新近系、古近系膏質(zhì)泥巖吸水蠕變縮徑。注意監(jiān)測(cè)鉆井液中鈣離子、碳酸根、碳酸氫根的濃度變化，及時(shí)維護(hù)處理，保持鉆井液中鈣離子濃度400-600mg/l，鉀離子含量25000mg/l，PH值10-11，確保鉆井液的抗污染能力?？焖巽@進(jìn)中，包被劑消耗量大需及時(shí)補(bǔ)充，保證泥漿中包被劑含量不低于0.5%，以確保其抑制性能和泥漿攜帶能力。全井控制泥漿的中壓失水<5ml，降低失水，從一定程度上防止縮徑。（3）在鉆井液中加入足量的白瀝青，使得形成的泥餅致密而堅(jiān)韌，在井壁形成一層更好的“保護(hù)膜”，減少鉆井液對(duì)井壁的沖刷，防止地層水敏性垮塌。（4）目的層砂巖主要發(fā)育有沖刷充填構(gòu)造、浪成沙紋層理、平行層理，鉆進(jìn)時(shí)有漏失現(xiàn)象發(fā)生。在合理的密度范圍內(nèi)，可加入一定量的堵漏劑，封堵滲漏層。在完鉆前加入一定量的堵漏劑封堵后，預(yù)防井漏的發(fā)生，確保承壓實(shí)驗(yàn)成功。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

（1）2016年優(yōu)選鉆頭全井平均機(jī)械鉆速21.94m/h，同比2015年提高27.65%。（2）二開鉆進(jìn)段施工時(shí)間大幅度縮短，平均鉆井周期9.55天，同比2015年降低25.73%。（3）通過固井完井技術(shù)和生產(chǎn)組織管理，平均周期同比降低20.8%。

參考文獻(xiàn)

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