配套技術(shù)為超深井鉆井提速“添翼”

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石油界將井深為6000米以上的井定為超深井，塔河油田油藏埋深一般都超過(guò)6000米。超深井施工中，鉆遇的地層高溫高壓、膏巖層多，極易發(fā)生井漏、卡鉆等井下復(fù)雜情況，地層可鉆性差，鉆井周期長(zhǎng)，多數(shù)超深井鉆井周期需要200～300天，施工難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，成本居高不下，嚴(yán)重制約著油田實(shí)現(xiàn)高效開(kāi)發(fā)。

華北石油局西部工程公司積極研發(fā)超深井施工的配套技術(shù)，通過(guò)推廣運(yùn)用螺桿加PDC鉆頭、隨鉆測(cè)斜短接、扭力沖擊發(fā)生器等先進(jìn)工具及工藝技術(shù)以及實(shí)用的鉆井液體系，鉆井速度提高6倍以上。

螺桿+PDC鉆頭：復(fù)合鉆進(jìn)提鉆速

螺桿是連接在PDC鉆頭上部的井下動(dòng)力工具，其原理是運(yùn)用鉆井液水力作用使螺桿內(nèi)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)PDC鉆頭切削地層。井底的鉆具高速旋轉(zhuǎn)恰好符合PDC鉆頭的特性。如果僅靠鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤所提供的轉(zhuǎn)速，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足PDC鉆頭切削地層的需要。有了螺桿轉(zhuǎn)子的高速旋轉(zhuǎn)與動(dòng)力轉(zhuǎn)盤的綜合作用，鉆頭等于自轉(zhuǎn)加公轉(zhuǎn)，極大地提高鉆頭破碎地層的能力。

今年5月，華北西部70850井隊(duì)施工TK684井。該井四級(jí)結(jié)構(gòu)，三開(kāi)井段運(yùn)用螺桿加PDC鉆頭進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)，比設(shè)計(jì)提前17天完成此井段。加之井隊(duì)精心組織，精確把握鉆頭使用方法，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)縫銜接，實(shí)現(xiàn)了一只鉆頭完成一開(kāi)次的優(yōu)良效果，全井提前21.5天完成施工，刷新了同區(qū)塊鉆井周期最短紀(jì)錄。

2010年，西部公司還試用了另一種等壁厚預(yù)輪廓螺桿，該工具內(nèi)部轉(zhuǎn)子與定子的外壁密封性能高且使用壽命長(zhǎng)，在進(jìn)入深井井段，運(yùn)用該螺桿，可連續(xù)工作300小時(shí)左右，進(jìn)一步減少了起下鉆具次數(shù)，最大限度地延長(zhǎng)PDC的使用壽命。

今年11月8日，華北西部70193井隊(duì)施工的大古3井，進(jìn)入二開(kāi)鉆進(jìn)時(shí)，首次將螺桿工具與大直徑的PDC鉆頭“聯(lián)姻”獲得成功，連續(xù)鉆至井深3100米，比設(shè)計(jì)鉆井周期提前10多天時(shí)間。

隨鉆測(cè)斜短節(jié)：實(shí)時(shí)監(jiān)控提效率

在超深井施工中，地層極為復(fù)雜，易發(fā)生井斜事故，嚴(yán)重影響井身質(zhì)量，甚至造成進(jìn)尺報(bào)廢。

以往在對(duì)超深井的測(cè)斜時(shí)，需要將測(cè)斜儀器投入鉆具水眼內(nèi)，通過(guò)起出鉆具，測(cè)量出井斜的數(shù)據(jù)，操作程序煩瑣，精確度差，影響鉆井速度。這種測(cè)斜儀器，隨著井內(nèi)溫度的升高，不能有效抗拒高溫。

西部公司各井隊(duì)運(yùn)用測(cè)斜短節(jié)，將該短接連接在鉆頭上部十幾米處，鉆井過(guò)程中，根據(jù)進(jìn)尺需要，隨時(shí)對(duì)井斜情況進(jìn)行測(cè)量，幾分鐘即可搞定。同時(shí)，可根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整鉆井參數(shù)進(jìn)行糾斜，操作簡(jiǎn)單，與原來(lái)傳統(tǒng)的方法相比，全井可減少起下鉆三四趟，單井節(jié)省四五天時(shí)間。

扭力沖擊器：保護(hù)鉆具延壽命

在超深井施工中，因鉆具較長(zhǎng)，鉆頭在接觸井底工作時(shí)，上部動(dòng)力在傳遞過(guò)程中，會(huì)發(fā)生動(dòng)力傳遞不均勻的現(xiàn)象，鉆頭的鉆速會(huì)出現(xiàn)突然過(guò)快，或突然變慢損壞鉆具，影響鉆頭使用壽命。為避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象，2010年，西部公司井隊(duì)試用扭力沖擊發(fā)生器。該儀器連接在鉆頭上部，鉆進(jìn)時(shí)可以確保鉆頭勻速轉(zhuǎn)動(dòng)均勻地切削地層。

2010年，華北西部90105井隊(duì)首次在元壩121H井運(yùn)用了扭力沖擊發(fā)生器，機(jī)械鉆速提高60%以上。在塔河TP234X井5200米至6000米井段進(jìn)行了運(yùn)用，該區(qū)塊機(jī)械鉆速?gòu)淖畲?米/小時(shí)提高至6.4米/小時(shí)。

扭力沖擊發(fā)生器的試用，取得了明顯的提速效果，降低了鉆具傷害程度。該工具如能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，將會(huì)消化掉成本過(guò)高的因素，擴(kuò)大應(yīng)用空間。

承壓堵漏：制服低壓易漏層

塔河油田施工的超深井存在多套壓力系統(tǒng)，在鉆井施工中，必須使鉆井液密度保持在一個(gè)適當(dāng)?shù)姆秶?，使之既能平衡地層壓力，同時(shí)滿足井眼的需要。

塔河油田膏巖層埋深在5200米左右，在鹽膏層上部，鉆井液的密度較低，在揭開(kāi)膏巖層后，需要的鉆井液密度要高。如果滿足上部地層，就不能滿足膏巖層的密度；如果滿足膏巖層高的密度，上部地層就有可能被壓漏。為解決這一矛盾，必須強(qiáng)化上部地層的承壓能力，以避免在鉆遇下部膏巖地層時(shí)，上部地層發(fā)生井漏。

以往在對(duì)此井段進(jìn)行堵漏時(shí)，鉆井液中同時(shí)加入粗細(xì)不同的材料，這樣會(huì)造成部分粗材料貼附在井壁上，細(xì)堵漏材料又被粗的堵漏材料擋住，無(wú)法進(jìn)入地層，在鉆具上下活動(dòng)過(guò)程中，極易將堵漏材料刮落，不能收到較好的承壓效果。

西部公司鉆井液技術(shù)室打破傳統(tǒng)思維，提出堵漏材料的顆粒應(yīng)按照“先細(xì)、后粗、再細(xì)”的新思路，先將鉆井液中加入細(xì)顆粒的材料進(jìn)入地層，讓地層吃入足夠的細(xì)顆粒堵漏材料，隨后再憋入粗顆粒堵漏材料，進(jìn)行架橋，強(qiáng)化地層的承壓效果，最后再次憋入細(xì)顆粒的材料，進(jìn)行封堵填充，保證了地層的承壓效果。

在塔河易漏破碎地層的S114－2井施工中，西部公司將這項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)的堵漏方法應(yīng)用在該口井中，獲得成功，滿足了鉆井工程需要。

提速提效：消化掉增加成本

等壁厚預(yù)輪廓螺桿、扭力沖擊器等先進(jìn)井下工具的使用，必將會(huì)增加鉆井成本。然而，機(jī)械鉆速的大幅提高，在節(jié)省的時(shí)間內(nèi)所減少的材料消耗，完全可以消化掉增加的費(fèi)用。

以施工TK684井為例，使用一支螺桿增加20萬(wàn)元左右的費(fèi)用，鉆井隊(duì)提前1天完工，減少柴油的消耗就是八九噸，可節(jié)約6萬(wàn)元；提前20天就等于節(jié)省了120萬(wàn)元，其中還不包括鉆井液的材料費(fèi)用以及柴油機(jī)、泥漿泵所消耗的配件費(fèi)用。

鉆井速度的提高，也降低了鉆井施工風(fēng)險(xiǎn)。去年，華北西部70849井隊(duì)開(kāi)鉆施工的玉北3井，是塔河外圍的重要的探井，該區(qū)存在多套壓力系統(tǒng)，還有蠕變性極強(qiáng)的膏巖層，是鉆井施工中井下事故多發(fā)的“重災(zāi)區(qū)”。先期進(jìn)入該區(qū)施工的井隊(duì)，先后均發(fā)生過(guò)很多井下復(fù)雜情況。該井進(jìn)入三開(kāi)井段，運(yùn)用螺桿加PDC鉆頭，提前20多天鉆完此井段，全井節(jié)省了43天，成為該區(qū)當(dāng)時(shí)唯一一口未出井下事故而完鉆的井。