高陡構(gòu)造克深206井鉆井提速配套技術(shù)

許京國(guó) 鄭淑杰 陶瑞東 劉立超 張志湖 王獅軍

（1.渤海鉆探第三鉆井工程公司，天津 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

高陡構(gòu)造克深206井鉆井提速配套技術(shù)

許京國(guó)1鄭淑杰2陶瑞東1劉立超1張志湖1王獅軍1

（1.渤海鉆探第三鉆井工程公司，天津 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

克深206井是庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深區(qū)帶克深1-2號(hào)構(gòu)造的一口五開(kāi)生產(chǎn)評(píng)價(jià)直井，該井面臨著上部地層傾角大易井斜、吉迪克組含礫地層機(jī)械鉆速低、古近系庫(kù)姆格列木群鹽膏層段易卡鉆、白堊系巴什基奇克組機(jī)械鉆速低、壓力窗口窄、井壁不穩(wěn)、易卡易漏等鉆井技術(shù)難題。針對(duì)上述難點(diǎn)，應(yīng)用了PDC優(yōu)選技術(shù)、垂直鉆井技術(shù)、穿鹽膏層鉆井液體系優(yōu)選等鉆井提速配套技術(shù)。通過(guò)應(yīng)用鉆井提速配套技術(shù)，克深206井鉆井速度實(shí)現(xiàn)了大幅度的提高，鉆井周期250 d11h，較區(qū)塊平均周期相比縮短47.5%?？松?06井鉆井提速配套技術(shù)為今后克深1-2構(gòu)造鉆井施工作業(yè)提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

克深1-2構(gòu)造；深井；垂直鉆井；油基鉆井液；鹽膏層；PDC鉆頭優(yōu)選

克深206井位于塔里木盆地庫(kù)車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶克深區(qū)帶克深1-2號(hào)構(gòu)造帶上，克深1-2構(gòu)造是典型的山前高陡構(gòu)造，地層傾角在45°左右，具有可鉆性差及自然造斜能力強(qiáng)等特點(diǎn)，鉆井過(guò)程中容易造成井斜［1］；第三系吉迪克組含礫地層鉆頭選型困難，大段礫石層缺乏有效的提速手段［2］；三開(kāi)井段為古近系庫(kù)姆格列木群巨厚鹽膏層（1 297 m）［3］，以巨厚層狀白色鹽巖為主，夾褐色鹽質(zhì)泥巖、膏質(zhì)泥巖、泥巖、泥膏巖, 鹽膏層壓力系數(shù)高、易蠕變，鉆井過(guò)程中易發(fā)生卡鉆和井漏。為提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期，降低鉆井成本，在系統(tǒng)研究克深1-2構(gòu)造前期完成井的基礎(chǔ)上，結(jié)合克深206井所鉆遇地層的特性，制訂了克深206井鉆井提速綜合配套技術(shù)方案。實(shí)鉆表明，克深206井應(yīng)用鉆井提速綜合配套技術(shù)方案后使機(jī)械鉆速提高了66.8%。

1 克深206井概況

克深206井所鉆遇地層自上而下依次是西域組、庫(kù)車組、康村組、吉迪克組、蘇維依組、庫(kù)姆格列木群、巴什基奇克組、巴西改組。該井設(shè)計(jì)井深6 870 m，完鉆井深6 870 m［4］。該井通過(guò)實(shí)施鉆井提速綜合配套技術(shù)，克服了山前上部高陡地層易斜、第三系吉迪克組含礫地層機(jī)械鉆速低、古近系庫(kù)姆格列木群鹽膏層段易卡鉆、白堊系巴什基奇克組機(jī)械鉆速低、壓力窗口窄，井壁不穩(wěn)、易卡、易漏等難題，實(shí)現(xiàn)了安全提速。

2 鉆井技術(shù)難點(diǎn)

（1）表層多為松散的不成巖礫石，鉆進(jìn)過(guò)程中蹩跳鉆嚴(yán)重、鉆頭選型困難，易發(fā)生鉆具損壞、鉆頭早期損壞事故。

（2）上部地層傾角大，地層造斜能力強(qiáng)，常規(guī)防斜打直技術(shù)難以控制井斜，而且鉆井速度慢，鉆井周期長(zhǎng)，井身質(zhì)量差。

（3）吉迪克組含礫地層可鉆性差，鉆頭選型困難，大段礫石層缺乏有效的提速手段。

（4）古近系庫(kù)姆格列木群巨厚鹽膏層蠕變易卡鉆，易井漏，鹽膏層溢、漏、卡鉆風(fēng)險(xiǎn)大；鹽底卡層成功率僅為80%，由于地層十分復(fù)雜，鹽、膏、膏泥、鹽泥及泥巖混層且埋藏深，地層壓力系數(shù)高，需鉆井液密度大于2.25 g/cm3才能平衡地層壓力。鉆進(jìn)過(guò)程中，需要調(diào)整好鉆井液密度，才能夠滿足支撐井壁，防止井壁蠕變縮徑，避免當(dāng)量密度過(guò)高、壓漏地層。

3 鉆井提速綜合配套技術(shù)

3.1 鉆頭優(yōu)選技術(shù)

（1）二開(kāi)井段 ?444.5 mm 井眼（200～1 802 m）。該井段上部地層巖石可鉆性好，通過(guò)優(yōu)選鉆井參數(shù)是提高鉆井速度的重要手段，優(yōu)選水力參數(shù)、組合噴嘴，充分改善井底流場(chǎng)，發(fā)揮機(jī)械水力聯(lián)合破巖的作用，提高鉆井速度。優(yōu)選百施特M1955SSCR型PDC鉆頭，鉆進(jìn)井段237～1 802 m，進(jìn)尺1 565 m，純鉆時(shí)間141 h，機(jī)械鉆速較高，達(dá)到11.1 m/h，鉆至中完井深。

（2）三開(kāi)井段?333.38 mm井眼（1 802～5 225.66 m）。該井段裸眼段較長(zhǎng),上部康村組地層含礫石夾層,鉆頭選型［5-6］很關(guān)鍵，三開(kāi)共用PDC鉆頭6只，其中使用迪普的DM752型PDC鉆頭，鉆進(jìn)井段1 828～3 383 m，進(jìn)尺1 555m，純鉆時(shí)間127.33 h，平均機(jī)械鉆速12.21 m/h。克深206井第三系吉迪克組礫巖段是提高機(jī)械鉆速的關(guān)鍵井段，地層巖性主要以泥巖、粉砂質(zhì)泥巖為主，局部夾藍(lán)灰色泥巖標(biāo)志層，下部厚層、巨厚層泥巖、粉砂質(zhì)泥巖夾粉砂巖和泥質(zhì)粉砂巖，中段以含礫細(xì)砂巖、含礫中砂巖、細(xì)砂巖和粉砂巖為主，局部夾粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖，經(jīng)研究選用攻擊性較強(qiáng)的6刀翼瑞德E1201進(jìn)口鉆頭，實(shí)現(xiàn)單只鉆頭進(jìn)尺363.6 m，機(jī)械鉆速4.36 m/h，單只鉆頭鉆穿礫石層，比鄰井機(jī)械鉆速高9～10倍。

（3）四 開(kāi) ?241.3 mm 井 眼（5 225.66～6 468.47 m）。該井段裸眼段長(zhǎng)，主要巖性是鹽膏層，可鉆性好但地層復(fù)雜，鹽層蠕變縮徑，需長(zhǎng)時(shí)間的劃眼以保證安全，本段選擇迪普DM665型PDC鉆頭，鉆進(jìn)井段 5 225.66～6 367.17 m ，進(jìn)尺 1 141.51 m，純鉆時(shí)間274.5 h，平均機(jī)械鉆速4.16 m/h，使用效果較好。

（4）五開(kāi) ?168.3 mm 井眼（6 468.47～6 870 m）。五開(kāi)巴什基奇克組地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差，優(yōu)選進(jìn)口貝克休斯Q406F和HC406Z型號(hào)的PDC鉆頭，鉆進(jìn)井段6 479～6 870 m，進(jìn)尺391 m，純鉆時(shí)間545.8 h，平均機(jī)械鉆速0.72 m/h，順利完成本井段施工，克深206井鉆頭使用效果見(jiàn)表1。

表1 克深206井鉆頭使用效果對(duì)比

由表1可知克深206井通過(guò)鉆頭優(yōu)選，鉆井速度明顯提高，與之前完成井相比，平均單井鉆頭使用數(shù)量減少6.33只，平均機(jī)械鉆速提高66.8%，平均單只鉆頭進(jìn)尺提高29.2%，為本井率先在塔里木山前實(shí)現(xiàn)重大提速突破打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.2 垂直鉆井技術(shù)

克深206井二、三開(kāi)井段分別應(yīng)用了渤海鉆探VDT垂直鉆井技術(shù)和斯倫貝謝的Power-V垂直鉆井系統(tǒng)。

（1）VDT垂直鉆井技術(shù)［1,7］。在二開(kāi)井段?444.5 mm井眼,應(yīng)用了渤海鉆探公司生產(chǎn)的BH-5000VDT垂直鉆井系統(tǒng)，鉆井進(jìn)尺1 602 m（井段200～1 802 m），通過(guò)使用BH-5000VDT垂直鉆井系統(tǒng)，加快鉆井速度，鉆井參數(shù)：鉆壓120～150 kN，轉(zhuǎn)速120 r/min，有效解放了鉆壓，機(jī)械鉆速高達(dá)10.18 m/h，有效防止了井斜，二開(kāi)井段最大井斜角1.8 （°）/ 1 800 m，起到了上部高陡構(gòu)造地層防斜打快的效果。此外該垂直鉆井系統(tǒng)性能還有待于進(jìn)一步完善，VDT垂直鉆井系統(tǒng)在井底高溫、高壓作用下，工作狀態(tài)不穩(wěn)定，易失效，最多純鉆32.5 h工具就失效，二開(kāi)井段因井下儀器失效起鉆7次，造成起下鉆頻繁，影響了鉆井時(shí)效。若該套設(shè)備加以改進(jìn)，還有提速的空間。

（2）Power-V垂直鉆井技術(shù)［8-9］?？松?06井三開(kāi)井段（1 802～5 225.66 m）地層傾角大，為控制好井眼軌跡、提高山前高陡地層防斜打快的目的，通過(guò)應(yīng)用斯倫貝謝的Power-V垂直鉆井系統(tǒng)，強(qiáng)化了鉆井參數(shù)，鉆井參數(shù)為：鉆壓200～220 kN，轉(zhuǎn)速110 r/min。與鄰井相比更能有效解放鉆壓，提高機(jī)械鉆速。該井使用Power-V垂直鉆井系統(tǒng)，最高單趟進(jìn)尺1 555 m，三開(kāi)井段平均機(jī)械鉆速高達(dá)7.06 m/h，特別是在第三系吉迪克組礫巖段，結(jié)合應(yīng)用攻擊性較強(qiáng)的瑞德E1201型PDC鉆頭，實(shí)現(xiàn)單只鉆頭進(jìn)尺363.6 m，機(jī)械鉆速4.36 m/h，單只鉆頭鉆穿礫石層段。保證了三開(kāi)的井身質(zhì)量，最大井斜角1.6 （°）在5 100 m井深處?？s短了三開(kāi)井段的鉆井周期，提速效果明顯，僅用55.92 d鉆完三開(kāi)3 423.66 m進(jìn)尺，比設(shè)計(jì)周期縮短了29.08 d。三開(kāi)井段創(chuàng)克深2號(hào)區(qū)塊4項(xiàng)紀(jì)錄：鉆至同一井深最快紀(jì)錄；鉆至三開(kāi)中完井深最快紀(jì)錄，比克深2區(qū)塊平均周期提前51.83 d；鹽上井段平均機(jī)械鉆速最快紀(jì)錄；三開(kāi)井段平均機(jī)械鉆速最快紀(jì)錄，最高日進(jìn)尺283 m。

3.3 穿鹽膏鉆井液體系優(yōu)選

四開(kāi)鉆進(jìn)地層屬古近系庫(kù)姆格列木群，該地層十分復(fù)雜，鹽、膏、膏泥、鹽泥及泥巖混層且埋藏深，地層壓力系數(shù)高，需鉆井液密度大于2.25 g/cm3才能平衡地層壓力。鉆進(jìn)過(guò)程中，調(diào)整好鉆井液密度，既能夠滿足支撐井壁，防止井壁蠕變縮徑，又避免了當(dāng)量密度過(guò)高壓漏地層。在四開(kāi)井段?241.3 mm井眼（5 225.66～6 468.47m）存在鹽膏層，實(shí)踐證明油基鉆井液是鉆穿鹽膏巖層較好的鉆井液體系，克深206井穿鹽膏層選用了油基鉆井液VersaClean，其配方為：有機(jī)土5.7 kg/m3+石灰28.5 kg/m3+主乳化劑12 L/m3+輔乳化劑25 L/m3+25%氯化鈣水溶液84 L/m3+降濾失劑 11.3 kg/m3+柴油。其優(yōu)點(diǎn)是鉆井液體系不受地層鹽類污染，性能穩(wěn)定，能夠很好地抑制鹽層蠕變，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)乳化劑的加量，抗溫能力能夠達(dá)到200 ℃以上，特別適合深井、高溫高壓井的使用。應(yīng)用效果表明VersaClean油基體系有效地加快了本井段的鉆井速度，平均機(jī)械鉆速與鄰井對(duì)比有較大幅度提升（表2）。

在鉆開(kāi)鹽層時(shí)，VersaClean油基體系不但帶出了完好的鹽屑，而且所鉆井眼非常規(guī)則，使得在起下鉆以及下套管等一系列施工過(guò)程非常順利，提高了施工作業(yè)效率，同時(shí)由于油基鉆井液具有出色的潤(rùn)滑性，延長(zhǎng)了鉆頭使用壽命，減少了起下鉆的次數(shù)，提高了機(jī)械鉆速。

VersaClean油基鉆井液的可壓縮性和穩(wěn)定性很強(qiáng)，可有效地降低裸眼段的當(dāng)量循環(huán)密度，而且日常維護(hù)量在同等條件下也小于其他鉆井液體系。采用降濾失劑Versatrol HT和 Soltex可有效降低HTHP濾失量，配合Ecotrol RD使用，不但改善了濾餅質(zhì)量，而且也對(duì)于滲透性漏失起到了很好的預(yù)防作用。

表2 克深206井與克深區(qū)塊其他井四開(kāi)鉆井周期對(duì)比情況

3.4 事故復(fù)雜控制技術(shù)

（1）在四開(kāi)鹽膏層鉆進(jìn)過(guò)程中，為防止發(fā)生井下復(fù)雜，配套使用頂驅(qū)，堅(jiān)持每鉆進(jìn)3～5 m上提劃眼，確保井眼暢通后，再繼續(xù)鉆進(jìn)施工。鹽膏層可鉆性較好，機(jī)械鉆速高，使用小鉆壓吊打，防止井斜超標(biāo)。

（2）在五開(kāi)井段?168.30 mm井眼（6 468.47～6 870 m）存在較大井控風(fēng)險(xiǎn)，易發(fā)生漏失及卡鉆等事故復(fù)雜，采取了下列技術(shù)措施：

①目的層白堊系巴什基奇克組，巴一段和巴二段裂縫發(fā)育較好，鉆進(jìn)過(guò)程中密切注意井下情況，及時(shí)調(diào)整鉆井液密度，搞好井控安全工作，防止井噴、井漏等事故、復(fù)雜的發(fā)生。

②鉆進(jìn)期間曾發(fā)生井漏，經(jīng)多次堵漏不成功后，將鉆井液密度降至1.89 g/cm3，并加入隨鉆堵漏材料，井漏才能得以控制。

③目的層壓力窗口窄，屬于壓力敏感地層，易出現(xiàn)掉塊，因此要求鉆具在小井眼中靜止時(shí)間不超過(guò)2 min，活動(dòng)鉆具不小于5 m，盡量減少鉆具在井底的時(shí)間。循環(huán)時(shí)應(yīng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，嚴(yán)禁長(zhǎng)時(shí)間定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)鉆具，采取緩慢下劃、上提或倒劃的方式活動(dòng)鉆具；接單根前，采用技術(shù)劃眼，確認(rèn)上提下放正常后方可接單根，裸眼起下鉆時(shí)，吊卡坐上轉(zhuǎn)盤(pán)面后及時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)鉆具。

（3）在鉆具使用方面，根據(jù)鉆具的使用時(shí)間按時(shí)探傷，對(duì)輔助鉆具在使用中及時(shí)倒換卸開(kāi)釋放應(yīng)力，在允許的情況下及時(shí)更換，三開(kāi)更換?203.2 mm鉆鋌2次。

（4）嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)指令，嚴(yán)禁違章操作，從而降低了事故、復(fù)雜的發(fā)生。

4 認(rèn)識(shí)與建議

（1）通過(guò)鉆頭優(yōu)選，克深206井鉆井速度明顯提高，與之前完成井相比，平均機(jī)械鉆速提高66.8%。

（2）應(yīng)用垂直鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上部高陡構(gòu)造地層全鉆壓鉆進(jìn)，大幅度提高了高陡構(gòu)造地層的鉆井速度，保證了上部井段的井眼質(zhì)量；建議盡快完善國(guó)產(chǎn)垂直鉆井系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，并使產(chǎn)品系列化。

（3）油基鉆井液VersaClean是穿鹽巖層較好的鉆井液體系，克服了鹽巖層井眼蠕變縮徑、卡鉆、井漏等潛在風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了安全提速；該井應(yīng)用的油基鉆井液是國(guó)外產(chǎn)品，服務(wù)費(fèi)用昂貴，建議國(guó)內(nèi)鉆井液公司盡快開(kāi)發(fā)性能相同的國(guó)內(nèi)產(chǎn)品。

（4）應(yīng)用事故復(fù)雜控制技術(shù)，保證了本井安全高效地施工，提高了鉆井速度，縮短了鉆井周期。

［1］ 汝大軍，張健庚，周勝鵬，等.BH—VDT5000垂直鉆井系統(tǒng)在克深203井的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）：1-3.

［2］ 中國(guó)石油勘探與生產(chǎn)分公司.復(fù)雜深井鉆井技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2009.

［3］ 張輝，高德利.鉆頭選型方法綜述［J］.石油鉆采工藝，2005，27（4）：1-5.

［4］ 紀(jì)明師，張富成 ，張慶華，等. 砂礫巖地層鉆頭合理選型研究及應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2005，27（3）：13-14.

［5］ 汝大軍，張健庚，馬哲，等. BH-VDT5000自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)工具［J］.石油科技論壇，2012，（3）：64-65，68.

［6］ 徐超，夏宏南. Power—V垂直鉆井技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用研究［J］. 長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版：理工卷，2012，10（9）：104-106.

［7］ 董波. 淺析PowerV垂直鉆井技術(shù)在迪那2-1井的應(yīng)用［J］. 科技資訊，2011，（6）：66-67.

［8］ 王春生，魏善國(guó)，殷澤新. PowerV垂直鉆井技術(shù)在克拉2 氣田的應(yīng)用［J］.石油鉆采工藝，2004，26（6）：4-8.

［9］ 安文忠，張濱海，陳建兵. VersaClean低毒油基鉆井液技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2003，31（6）：33-35.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Auxiliary technology of drilling speed improving for Well Keshen-206 with high and steep structures

XU Jingguo1, ZHENG Shujie2, TAO Ruidong1, LIU Lichao1, ZHANG Zhihu1, WANG Shijun1
（1. No.3Drilling Company,BHDC,Tianjin300280,China;2. Petroleum Engineering Research Institute,Dagang Oilfield Company,Tianjin300280,China）

Well Keshen-206 in Kelasu tectonic zone is a fifth spud production evaluation well. The well faces large dip angle and easy inclination in upper formation, low ROP of Jidike gravel formation, easy pipe stucking of Paleogene Kumugeliemu group salt layer,low ROP of Cretaceous Bashijiqike formation, narrow pressure window, wellbore instability, easy leakage and other drilling difficulties.In view of the difficulties above, through the use of PDC bit optimization technology, vertical well drilling technology, and salt layer drilling fluid system optimization, the drilling speed of Well Keshen 206 is improved significantly. The drilling cycle is 250 days and 11 hours, being shortened by 47.5%, compared with the same block drilling cycle. The technique provides a valuable experience for future drilling operation in Keshen 1-2 deep tectonic.

Keshen 1-2 structure; deep well; vertical drilling; oil base drilling fluid; salt layer; PDC bit selection

許京國(guó)，鄭淑杰，陶瑞東，等.高陡構(gòu)造克深206井鉆井提速配套技術(shù)［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：29-32.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0029–04

中石油渤海鉆探公司科技攻關(guān)項(xiàng)目“塔里木山前及塔北優(yōu)快鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用”（編號(hào)：2012ZD13Y）部分成果。

許京國(guó)，1967年生。1990年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（華東）鉆井工程專業(yè)，工程碩士，現(xiàn)從事鉆井技術(shù)管理工作，高級(jí)工程師。電話：022-25927647，13821528030。E-mail：xujg@cnpc.com.cn。

〔編輯 薛改珍〕