蘇北地區(qū)張家垛區(qū)塊大斜度井鉆井技術(shù)研究

摘 要 大斜度井已成為開發(fā)張家垛油田低滲透、多、薄油氣儲層的有效手段之一。文章從鉆具組合、鉆頭選型、井眼清潔、托壓及井壁穩(wěn)定等方面分析了大斜度井的技術(shù)問題，并提出了相應(yīng)的解決措施，同時對施工中一些常見問題及解決問題的措施進(jìn)行了陳述，現(xiàn)場總結(jié)出的結(jié)論與建議對于保證在該區(qū)塊安全鉆井、提高鉆井速度都具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞 大斜度井；托壓；巖屑床；井壁穩(wěn)定；鉆具組合；鉆頭選型

中圖分類號：TEl51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0110-02

蘇北地區(qū)張家垛區(qū)塊地質(zhì)構(gòu)造位于蘇北盆地海安凹陷西部、曲塘次凹的北部陡坡帶，是一個由邊界斷層控制、位于斷層下降盤的大型鼻狀構(gòu)造。該區(qū)油藏壓力屬正?！惓８邏合到y(tǒng)，溫度屬正常溫度系統(tǒng)。

1 施工難點

1.1 機(jī)械鉆速低

張家垛鹽城組一段，大段砂礫巖，對PDC鉆頭的磨損及其嚴(yán)重，三垛組一段硬脆性棕紅色泥巖，硬度較強(qiáng)，可鉆性差。

1.2 井身質(zhì)量控制難

張家垛區(qū)構(gòu)造復(fù)雜（斷層多、斷塊?。?、識別難。由于儲層變化大，資料少，儲層垂直深度、厚度、傾角存在不確定性，因此在油層段穿行時，調(diào)整井斜頻繁，導(dǎo)致井眼軌跡復(fù)雜，斜井段長，托壓粘附現(xiàn)象明顯。

1.3 井壁穩(wěn)定性差

張家垛區(qū)塊擬水平井的施工，大段的硬脆性泥頁巖導(dǎo)致井壁易垮塌、掉塊，又因井斜大、巖屑床的客觀存在，造成井下遇阻卡情況頻繁發(fā)生，處理不當(dāng)容易造成井下復(fù)雜和卡鉆事故。

2 技術(shù)優(yōu)化

2.1 鉆具組合優(yōu)選

該區(qū)塊在鉆遇800 m-1400 m井段時，灰色砂礫巖與泥巖互層，地層變化明顯，鉆時時快時慢，時有蹩鉆跳鉆現(xiàn)象，本文通過對該區(qū)塊五口井相同井段采用不同的鉆具組合進(jìn)行對比，在同樣滿足施工要求的前提下，單扶鐘擺鉆具組合大大降低了施工的風(fēng)險，并且機(jī)械鉆速提高近36%。

表1 張家垛區(qū)塊五口井不同鉆具組合技術(shù)指標(biāo)對比

井號 鉆具組合 二開進(jìn)尺（m） 純鉆時（h） 機(jī)械鉆速（m/h）

曲2井 雙扶鐘擺 1378.00 105：50 13.02

張1-2HF 雙扶鐘擺 2017.53 157：30 12.81

張3-2HF PDC+單彎螺桿 1414.11 122：40 11.53

張3-3HF 雙扶鐘擺 1738.5 136：10 12.77

曲1-7HF 單扶鐘擺 1659.50 93：50 17.69

2.2 鉆頭選型

在該區(qū)塊三開井段使用KS1942GA、FL1655J和FMX553Z三種PDC鉆頭，具體指標(biāo)如下表。

表2 鉆頭技術(shù)指標(biāo)對比表

規(guī)格 井段（m） 進(jìn)尺（m） 純鉆時 平均機(jī)械鉆速（m/h）

KS1942GA 1722-2308 586 54：15：00 10.80

FL1655J 1842-2308 466 34：50：00 13.38

FMX553Z 2441.7-3056.65 614.95 103：45：00 5.93

FL1655J 2664.98-3138.91 473.93 91：40：00 5.17

通過對比，可以得出：鉆遇相同井段，F(xiàn)L1655J較KS1942GA機(jī)械鉆速高23.89%，而且對于可鉆性極差的棕紅色泥巖，鉆時明顯改善，同時鉆頭起出后，F(xiàn)L1655J鉆頭所有切削齒完好無損，沒有任何崩片，KS1942GA鉆頭磨損嚴(yán)重，以無法再次使用。然而FMX553Z與FL1655J對比，兩者差距不大，但FL1655J成本僅是FMX553Z鉆頭的70%左右。目前現(xiàn)場根據(jù)實際應(yīng)用情況與廠家溝通，對FL1655J鉆頭的水眼分布和水道進(jìn)行了改進(jìn)，該鉆頭在該區(qū)塊已能較好地完成直井段、造斜及穩(wěn)斜井段的施工。

3 存在問題及解決措施

3.1 井眼清潔方面

1）存在問題：該區(qū)塊擬水平井井斜大，巖屑床極易形成，從而導(dǎo)致井下遇阻卡情況頻繁發(fā)生，處理不當(dāng)容易造成井下復(fù)雜和卡鉆事故。

2）解決措施：①通過短起下鉆，特別是大斜度井段每鉆進(jìn)100 m-150 m，短起下1次，堅持每短起2次至30°井段，配合長短起1次至直井段，以達(dá)到破壞巖屑床的目的，對于大斜度井段，巖屑床相對比較嚴(yán)重的井段，可視情況起鉆下簡易鉆具組合通井、洗井；②控制動塑比，使鉆井液在環(huán)空中形成平板型層流以提高鉆井液的懸浮能力和清洗巖屑效果，有效控制巖屑床的形成，特別是后期施工保證動塑比在0.45-0.6，確保鉆井液足夠的攜砂能力；③配專門的高粘鉆井液，在大斜度井段定期清掃，以達(dá)到破壞巖屑床的目的；④優(yōu)化鉆具組合，采用旋轉(zhuǎn)鉆具，大斜度井段堅持劃眼等辦法能夠減輕鉆具在井眼內(nèi)的偏心度，同時使用頂驅(qū)設(shè)備，增大劃眼距離，都可以有效的減少巖屑床的形成。

3.2 井壁穩(wěn)定方面

1）存在問題：該區(qū)塊造斜、穩(wěn)斜段會鉆遇大段的硬脆性泥頁巖，水基鉆井液濾液浸入地層，造成孔隙壓力不斷升高，進(jìn)而導(dǎo)致鉆井液喪失有效液柱支撐作用和近井壁有效應(yīng)力在井壁周圍的重新分布，水化作用使硬脆性泥頁巖強(qiáng)度降低導(dǎo)致井壁失穩(wěn)。

2）處理措施：①改善鉆井液的抑制性，聚胺化合物協(xié)同K+或NH4+鹽配合使用；②確定合理鉆井液密度，維持井壁力學(xué)穩(wěn)定，揭開阜寧組以前，將泥漿比重上提至1.30 g/cm3，同時嚴(yán)格控制泥漿失水<4 ml；③硬脆性泥巖井段嚴(yán)格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌；④杜絕定點循環(huán)沖刷井壁，杜絕遇阻隨便開泵劃眼以防劃出新井眼。

4 施工技術(shù)要點

1）正常鉆進(jìn)時安排專人負(fù)責(zé)觀察返砂情況，根據(jù)返砂情況，決定劃眼次數(shù)，在大斜度井段需增加劃眼次數(shù)，以破壞未及時返出堆積在下井壁的巖屑，劃眼時加大下放幅度，嚴(yán)禁出新井眼。endprint

2）定向鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴(yán)格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現(xiàn)遇阻卡現(xiàn)象，不可強(qiáng)拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關(guān)注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進(jìn)，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴(yán)禁加重。

5 結(jié)論與建議

根據(jù)在張家垛區(qū)塊所施工的幾口井，總結(jié)各井段的地層特征與技術(shù)對比分析，得出以下結(jié)論與建議。

1）二開鉆進(jìn)選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅(qū)鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業(yè)，同時也井下施工風(fēng)險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復(fù)雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術(shù)是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關(guān)鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準(zhǔn)油層、避免井眼軌跡復(fù)雜的關(guān)鍵。

5）本區(qū)鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達(dá)到節(jié)約成本的目的，為達(dá)到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質(zhì)固相含量升高，會影響機(jī)械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監(jiān)測，利用好固控設(shè)備。

7）合理設(shè)計井身結(jié)構(gòu)，選擇合理的造斜點；本區(qū)快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進(jìn)鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復(fù)合鉆進(jìn)為主達(dá)到提高平均機(jī)械鉆速的目的，進(jìn)而縮短鉆井周期。

參考文獻(xiàn)

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術(shù)[J].

[2]謝彬強(qiáng).大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術(shù)研究工作。endprint

2）定向鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴(yán)格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現(xiàn)遇阻卡現(xiàn)象，不可強(qiáng)拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關(guān)注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進(jìn)，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴(yán)禁加重。

5 結(jié)論與建議

根據(jù)在張家垛區(qū)塊所施工的幾口井，總結(jié)各井段的地層特征與技術(shù)對比分析，得出以下結(jié)論與建議。

1）二開鉆進(jìn)選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅(qū)鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業(yè)，同時也井下施工風(fēng)險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復(fù)雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術(shù)是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關(guān)鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準(zhǔn)油層、避免井眼軌跡復(fù)雜的關(guān)鍵。

5）本區(qū)鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達(dá)到節(jié)約成本的目的，為達(dá)到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質(zhì)固相含量升高，會影響機(jī)械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監(jiān)測，利用好固控設(shè)備。

7）合理設(shè)計井身結(jié)構(gòu)，選擇合理的造斜點；本區(qū)快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進(jìn)鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復(fù)合鉆進(jìn)為主達(dá)到提高平均機(jī)械鉆速的目的，進(jìn)而縮短鉆井周期。

參考文獻(xiàn)

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術(shù)[J].

[2]謝彬強(qiáng).大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術(shù)研究工作。endprint

2）定向鉆進(jìn)托壓嚴(yán)重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴(yán)格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現(xiàn)遇阻卡現(xiàn)象，不可強(qiáng)拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關(guān)注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進(jìn)，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴(yán)禁加重。

5 結(jié)論與建議

根據(jù)在張家垛區(qū)塊所施工的幾口井，總結(jié)各井段的地層特征與技術(shù)對比分析，得出以下結(jié)論與建議。

1）二開鉆進(jìn)選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅(qū)鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業(yè)，同時也井下施工風(fēng)險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復(fù)雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術(shù)是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關(guān)鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準(zhǔn)油層、避免井眼軌跡復(fù)雜的關(guān)鍵。

5）本區(qū)鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達(dá)到節(jié)約成本的目的，為達(dá)到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質(zhì)固相含量升高，會影響機(jī)械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監(jiān)測，利用好固控設(shè)備。

7）合理設(shè)計井身結(jié)構(gòu)，選擇合理的造斜點；本區(qū)快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進(jìn)鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復(fù)合鉆進(jìn)為主達(dá)到提高平均機(jī)械鉆速的目的，進(jìn)而縮短鉆井周期。

參考文獻(xiàn)

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術(shù)[J].

[2]謝彬強(qiáng).大位移井鉆井液關(guān)鍵技術(shù)問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學(xué)學(xué)士，現(xiàn)就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術(shù)研究工作。endprint