蒙古國塔木察格區(qū)塊鉆井提速配套技術(shù)

【摘要】經(jīng)過數(shù)年的摸索，根據(jù)蒙古塔木察格區(qū)地質(zhì)地下特點，研究應(yīng)用了復(fù)合鉆井技術(shù)、鉆具防斷技術(shù)、鉆頭、鉆具結(jié)構(gòu)、鉆井參數(shù)優(yōu)選等多項技術(shù)，建井明顯縮短，提速效果明顯。

【關(guān)鍵詞】塔木察格 鉆井技術(shù) 復(fù)合鉆進(jìn)

針對蒙古塔木察格區(qū)塊多斷塊、非均質(zhì)、地層傾角大、地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差、礫巖層發(fā)育，部分地層欠壓的油藏特點，我公司制定了塔木察格地區(qū)鉆井提速方案，通過鉆井新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用，鉆井速度和井身質(zhì)量不斷提高。2008年較2007年相比，在鉆機(jī)數(shù)量和平均井深同等條件下，鉆井口數(shù)翻了一番；2009年較2008年相比，在平均井深增加197m情況下，機(jī)械鉆速提高46.8%，建井周期縮短了4.41d，提速效果明顯。主要是應(yīng)用并推廣了如下技術(shù)措施：

1 鉆頭、鉆井參數(shù)優(yōu)選

使用的鉆頭必須能夠適應(yīng)不同的地質(zhì)條件，有較長的使用壽命和理想的使用效果。能夠完成大段井眼的鉆進(jìn)，鉆頭的選型，應(yīng)能適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，適應(yīng)不同的鉆井方式，同樣有效的鉆進(jìn)，鉆頭的切削齒密度應(yīng)根據(jù)地層的可鉆性，馬達(dá)的工作參數(shù)，可提供的扭矩，轉(zhuǎn)速，以及鉆壓等因素進(jìn)行選擇，以使機(jī)械鉆速最大，工作時間最長。下面主要根據(jù)PDC鉆頭和牙輪鉆頭的工作原理和工作方式進(jìn)行選型。

針對塔木察格區(qū)塊多斷塊、非均質(zhì)、地層傾角大、地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差、礫石層發(fā)育，部分地層欠壓的油藏特點，為了發(fā)揮PDC鉆頭提速的優(yōu)勢，2007年在塔木察格開展了PDC鉆頭優(yōu)選試驗，先后試驗了R系列PDC鉆頭、FM系列PDC鉆頭、B系列PDC鉆頭、MD系列、FT系列等PDC鉆頭，但是效果不是太明顯。2008年先后試驗了河北廊坊產(chǎn)的TH系列PDC鉆頭，對四翼、五翼、六翼不同型號的PDC鉆頭進(jìn)行優(yōu)選，試驗了5口井，提高了機(jī)械鉆速，取得了較好的效果。

最后優(yōu)選了4翼Φ220mm TH1643N（AB）、五翼Φ215.9mmTH1654D（AB）和6翼Φ215.9mmTH1365（AB）的PDC鉆頭，特別是215.9mm五翼TH1654D（AB）P D C鉆頭，在塔19-260-t204井試驗了TH1654D（AB） 型號的PDC鉆頭，創(chuàng)造了單井進(jìn)尺1981m，機(jī)械鉆速22.8m/h的最好記錄，該型號單只鉆頭進(jìn)尺最高達(dá)到2000m以上，減少了起下鉆次數(shù)，縮短了鉆井周期。1.1 牙輪鉆頭的優(yōu)選

鉆井時巖石的破碎過程是異常復(fù)雜的，因為破碎工具的形狀是多種多樣的，而施加的又是動載，其大小及方向均隨時間而改變。在井底的巖石還受巖石圍壓、鉆井液壓等多種力的作用，通過實驗室的模擬實驗，對鉆井過程中巖石破碎的特點進(jìn)行分析表明：“壓入的破碎”在破碎過程中起主要作用。牙輪鉆頭的牙齒在軸向載荷作用下壓入巖石（沖擊動載過程），使齒破碎的坑穴不斷擴(kuò)大，加上水力作用不斷剝離和清除巖屑，沖蝕并擴(kuò)大巖石的破碎體積。對于切削或磨削型的鉆頭（刮刀鉆頭或金剛石鉆頭），既有在鉆壓作用下對巖石的壓入，又有在鉆頭扭矩的作用下對巖石的切削。所有同時與井底巖石相接觸的齒頂面積總和構(gòu)成了牙輪鉆頭的承壓面積。當(dāng)牙輪沿井底滾動時巖石被破碎。鉆井時巖石破碎的效率決定于牙齒上的比載荷和鉆頭的轉(zhuǎn)速。如果比載荷太小或轉(zhuǎn)速過高，都有可能達(dá)不到完全的破碎。

根據(jù)綜上所述：選擇牙輪鉆頭主要是選擇適合高轉(zhuǎn)速的不同井段需要的切削齒比較大的牙輪鉆頭，根據(jù)現(xiàn)在目前狀況各鉆頭廠家的型號有很多，經(jīng)過現(xiàn)場試驗對比分析，我們從下表選擇部分井進(jìn)行對比，江漢鉆頭廠生產(chǎn)的HJ517G、HJ537G、HJ617G鑲齒牙輪鉆頭，該系列鉆頭比較適合塔木察格區(qū)塊下部地層鉆井的需要，不但速度高，而且使用壽命長。同時試驗應(yīng)用了HJ437鉆頭作為鉆穿大磨拐河組下部和南屯組井段的鉆頭，因為該鉆頭是金屬滑動密封，因此也比較適合復(fù)合鉆進(jìn)的需要。

總之，優(yōu)選鉆頭要與所鉆的地層適應(yīng)，達(dá)到較好的配伍性，即經(jīng)濟(jì)的使用鉆頭又提高了機(jī)械鉆速，適當(dāng)?shù)亟档统杀?，這個井眼形成階梯井眼，上大下小，有利于巖屑的上返，保證了井筒的干凈，通過換鉆頭，減少了短起下的頻次，休正了井眼，確保了井眼的相對規(guī)則，達(dá)到了優(yōu)化鉆頭的使用的目的。

2 復(fù)合鉆井技術(shù)

復(fù)合鉆進(jìn)工藝技術(shù)主要在施工中采用彎外殼螺桿鉆具加鉆頭，合理配置螺旋扶正器，使轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)和螺桿鉆進(jìn)相結(jié)合，在直井段采用旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在糾斜段采用滑移鉆進(jìn)，可以隨時調(diào)整井斜和方位。在定向井施工中一套鉆具結(jié)構(gòu)即可完成造斜段和穩(wěn)、降斜段施工。可以連續(xù)有效地控制井眼軌跡。

根據(jù)施工區(qū)塊的實際情況，首先我們選擇天津立林產(chǎn)的9LZ172×7.0Ⅱ-WD的0.75度螺桿，在塔19-330-t206井和塔19-260-t204分別進(jìn)行現(xiàn)場試驗。

通過現(xiàn)場試驗應(yīng)用，單彎0.75度螺桿機(jī)械鉆速明顯高于常規(guī)鉆進(jìn)，從2008年8月份開始全面推廣使用復(fù)合鉆井技術(shù)，克服了該區(qū)塊地層傾角大，控制井眼軌跡困難、地層可鉆行差等不利因素，在上部地層及時反扣井斜，控制好井眼軌跡，在下部地層根據(jù)巖性的變化，隨時調(diào)整鉆井參數(shù)，在加快鉆速的同時，保證了井身質(zhì)量，為提高鉆井速度，起到了顯著的效果。

3 鉆具防斷技術(shù)

由于塔木察格區(qū)塊下部地層地質(zhì)特點，鉆具在井內(nèi)長時間的橫向振動、縱向振動、扭轉(zhuǎn)振動會造成鉆具的疲勞破壞，發(fā)生鉆具斷裂，對鉆井施工危害大，常會引起卡鉆等工程事故的發(fā)生。針對鉆具失效，開展了防斷技術(shù)研究。

一是鉆具失效主要發(fā)生在鉆鋌公扣根部斷裂，主要原因是疲勞破壞。鉆鋌公扣是鉆具受力的薄弱環(huán)節(jié)。鉆鋌規(guī)范使用符合API標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字扣，增強(qiáng)了螺紋的抗彎曲強(qiáng)度。

二是開展了地層巖性和鉆具斷裂關(guān)系的研究，找出了地層巖性及硬度對鉆頭、鉆具的影響規(guī)律。

三是采用階梯型井身結(jié)構(gòu)，優(yōu)選鉆具組合，在鉆頭頂部位置連接液壓雙向減震器，以減小下部鉆具的震動。

四是加強(qiáng)鉆具的現(xiàn)場管理，首先搞好鉆具下井前的各項檢查工作，防止壞鉆具下井；

其次搞好絲扣的清洗，確保絲扣清潔、干凈，調(diào)好絲扣密封脂，涂抹均勻；按照標(biāo)準(zhǔn)扭矩進(jìn)行上卸扣；錯位倒換修路具；大鉆具按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定用時進(jìn)行批量更換；最后是堅持定期探傷。

通過以上工作，有效的減少了鉆具刺、裂、斷情況的發(fā)生。

塔木察格鉆井提速工作取得了階段性的成績，在下一輪的工作過程中，科技創(chuàng)新任重道遠(yuǎn)，大慶鉆五塔木察格項目部將繼續(xù)發(fā)揚大慶精神、鐵人精神，積極開展科研攻關(guān)，腳踏實地，真抓實干，為塔木察格增儲上產(chǎn)、大慶原油4000萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)做出新貢獻(xiàn)。

作者簡介

周毅，男，1981年3月21日出生，2005年7月畢業(yè)于中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)工作在大慶鉆探工程公司國際事業(yè)部蒙古項目部。