長(zhǎng)深D 平12井優(yōu)快鉆井技術(shù)＊

陸為綱，李茂生

（中原石油工程有限公司，河南 濮陽(yáng) 457000）

1 概述

長(zhǎng)深D 平12井位于松遼盆地南部長(zhǎng)嶺斷陷中部凸起帶哈爾金構(gòu)造上，是一口小井眼長(zhǎng)水平段水平井，井設(shè)計(jì)井深5322m，目的層位為水平段橫穿對(duì)應(yīng)長(zhǎng)深1-1井登婁庫(kù)組Ⅲ砂組氣層，完鉆層位為登婁庫(kù)組。該井實(shí)鉆井身結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1，地層巖性描述見(jiàn)表2。

表1 長(zhǎng)深D 平12井井身結(jié)構(gòu)

該井造斜點(diǎn)井深3200m，A 點(diǎn)井深3821.82m，垂深3590.02m，B 點(diǎn)井深5321.84m，垂深3597.02m，水平段在登婁庫(kù)組，水平段長(zhǎng)1500.02m。

2 鉆井難點(diǎn)分析

（1）摩阻扭矩大，影響水平段的延伸。由于地層硬、研磨性強(qiáng)，且三開(kāi)裸眼段長(zhǎng)，水平段鉆具扭矩增長(zhǎng)快，所帶來(lái)的影響是一方面轉(zhuǎn)盤(pán)扭矩接近或達(dá)到鉆桿額定承載能力，造成水平段進(jìn)一步延伸鉆進(jìn)困難，并導(dǎo)致鉆井安全問(wèn)題，另一方面，摩阻扭矩高造成鉆具托壓，導(dǎo)致機(jī)械鉆速低、鉆井周期長(zhǎng)。

（2）井眼充分凈化難度大。由于水平段長(zhǎng)，鉆柱緊貼下井壁，環(huán)空條件差，影響了鉆井液流態(tài)，更易形成巖屑床，同時(shí)井底循環(huán)溫度高，增加了水平井鉆井液抗溫凈化難度，從而導(dǎo)致摩阻扭矩進(jìn)一步增大，限制了水平段的進(jìn)一步延伸。

（3）井眼軌跡控制難度大。使用常規(guī)倒裝鉆具組合進(jìn)行水平段鉆進(jìn)，復(fù)合鉆進(jìn)時(shí)自然增斜快，需要頻繁定向，導(dǎo)致施工效率低。

（4）地層復(fù)雜，地層變化大，井壁穩(wěn)定問(wèn)題比較突出，井壁掉塊現(xiàn)象嚴(yán)重，鄰井出現(xiàn)過(guò)由于地層掉塊導(dǎo)致PDC鉆頭斷刀翼的情況。

（5）鉆頭選型困難。進(jìn)入登婁庫(kù)地層后，鄰井多次出現(xiàn)卡PDC鉆頭的孕鑲金剛石鉆頭的現(xiàn)象，導(dǎo)致在水平井段PDC鉆頭不敢使用，只能選用牙輪鉆頭，牙輪鉆頭使用壽命短，易掉牙輪，且機(jī)械鉆速低。

表2 地層巖性描述

3 技術(shù)對(duì)策

長(zhǎng)深D 平8井和長(zhǎng)深D 平12井井身結(jié)構(gòu)和施工過(guò)程相類(lèi)似，這兩口井都由鉆井二公司50722井隊(duì)所施工。本文以長(zhǎng)深D 平8井和長(zhǎng)深D 平12井的對(duì)比分析為例，介紹長(zhǎng)深D 平12井鉆井過(guò)程中所采用的一些技術(shù)。

表3 長(zhǎng)深D 平8井一、二開(kāi)鉆頭使用

3.1 鉆頭數(shù)量分析

從表3及表4可以看出，長(zhǎng)深D 平8井中使用了14只鉆頭，其中8只PDC鉆頭，6只牙輪鉆頭。長(zhǎng)深D 平12井使用8只鉆頭，其中PDC鉆頭7只，牙輪鉆頭1只。長(zhǎng)深D 平12井比長(zhǎng)深D 平8井少使用5只鉆頭，在降低鉆頭使用成本的同時(shí)也有效的縮短了鉆井周期。

長(zhǎng)深D 平8井在2340～3200m 井段，牙輪鉆頭使用的數(shù)量較多，在該井段總體來(lái)說(shuō)，牙輪鉆頭的使用效果也好于PDC鉆頭，PDC鉆頭在該層位沒(méi)有發(fā)揮出應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)。主要原因?yàn)镻DC鉆頭崩齒、掉齒現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致了PDC 鉆頭的先期損壞，嚴(yán)重影響了PDC 鉆頭在二開(kāi)井段的使用壽命和鉆井速度；同時(shí)也增加了牙輪鉆頭的使用數(shù)量和起下鉆次數(shù)。

在長(zhǎng)深D 平12井的施工過(guò)程中，通過(guò)分析PDC鉆頭在D 平8井使用不成功的原因，結(jié)合地層巖性描述和現(xiàn)場(chǎng)撈砂的情況，認(rèn)為導(dǎo)致PDC 鉆頭先期損壞的一個(gè)主要原因?yàn)榫诘魤K。較大的掉塊撞擊PDC復(fù)合片是導(dǎo)致PDC鉆頭先期損壞的主要原因。通過(guò)控制鉆井液的失水量，將鉆井液的失水量由長(zhǎng)深D 平8井的3.8ml降低到長(zhǎng)深D 平12井3.0ml，有效地抑制了地層的掉塊現(xiàn)象，為同井段PDC 鉆頭的使用提供了條件。分析長(zhǎng)深D 平12井在2340～3200m 井段鉆頭的使用情況可以發(fā)現(xiàn)，在該井段PDC 鉆頭的使用效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于牙輪鉆頭。由于增強(qiáng)了鉆井液的抑制性，為PDC 鉆頭提供一個(gè)良好的使用環(huán)境，D 平12井在2340～3200m 井段PDC鉆頭的使用效果遠(yuǎn)好于D 平8井在該井段PDC鉆頭的使用效果，大幅度縮短了二開(kāi)的鉆井周期。二開(kāi)鉆頭使用鉆頭數(shù)量由D 平8井的13只鉆頭降低到D 平12井的8只鉆頭，減少起下鉆次數(shù)。

表4 長(zhǎng)深D 平12井鉆頭使用情況

3.2 機(jī)械鉆速對(duì)比分析

長(zhǎng)深D 平8井一開(kāi)和二開(kāi)的總進(jìn)尺為3572米，總純鉆時(shí)間1215小時(shí)，平均機(jī)械鉆速2.94米／小時(shí)；同期長(zhǎng)深D 平12井總進(jìn)尺3500米，總純鉆時(shí)間574.37小時(shí)，平均機(jī)械鉆速6.09米／小時(shí)。

從長(zhǎng)深D 平8井鉆頭使用情況來(lái)看，機(jī)械鉆速不太理想，尤其是牙輪鉆頭的使用不太理想，二開(kāi)鉆進(jìn)使用13只鉆頭。相對(duì)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)深D 平12井機(jī)械鉆速比較理想，PDC鉆頭使用選型正確，鉆頭基本都用到家了，基本上能保證用8只鉆頭打完二開(kāi)。

長(zhǎng)深D 平8井造斜點(diǎn)在3140米，受以前觀念的影響在造斜點(diǎn)之前一直使用常規(guī)鉆具組合，而長(zhǎng)深D平12井造斜點(diǎn)在3185米，在進(jìn)入二開(kāi)井段一直使用螺桿復(fù)合鉆進(jìn)?？梢?jiàn)，復(fù)合鉆進(jìn)有助于提高機(jī)械鉆速，縮短鉆井周期?？梢詮?fù)合鉆進(jìn)技術(shù)在長(zhǎng)嶺地區(qū)可有效提高機(jī)械鉆速。

二開(kāi)鉆進(jìn)，長(zhǎng)深D 平12井采用了高轉(zhuǎn)速大排量鉆進(jìn)，充分利用水力破巖原理，在易斜井段和軟硬地層交接面都采用了小鉆壓吊打，在其他井段相應(yīng)的加大鉆壓，同時(shí)PDC鉆頭配螺桿鉆具，大大的提高了鉆進(jìn)速度，同時(shí)保證了井身質(zhì)量。

3.3 三開(kāi)鉆頭使用分析

長(zhǎng)深D 平8井在三開(kāi)井段鉆至井深4116m 時(shí)出現(xiàn)了一次孕鑲金剛石鉆頭卡鉆現(xiàn)象，在同一時(shí)期鄰井也出現(xiàn)了多起PDC鉆頭的卡鉆現(xiàn)象，因此得出一個(gè)結(jié)論：在該地區(qū)登婁庫(kù)組地層不適合使用PDC 鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭。在長(zhǎng)深D 平12井的施工中，由于提速增效的需要，沒(méi)有采用“該地區(qū)登婁庫(kù)地層無(wú)法使用PDC鉆進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)”，對(duì)該地區(qū)PDC 鉆頭和孕鑲金剛石鉆頭卡鉆現(xiàn)象進(jìn)行了一次深入分析，分析的重點(diǎn)為PDC鉆頭卡鉆的一些關(guān)鍵性的細(xì)節(jié)。

從地層巖性描述和現(xiàn)場(chǎng)撈砂情況發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)地層極為穩(wěn)定，導(dǎo)致井徑幾乎沒(méi)有擴(kuò)大率。鉆頭卡鉆的原因應(yīng)為地層收到外部地應(yīng)力的作用變形從而卡住鉆頭。分析該處幾起鉆頭卡鉆現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，卡鉆前后該地區(qū)附近有大型的壓裂作業(yè)。遠(yuǎn)處的地應(yīng)力作用導(dǎo)致井眼附近巖石變形，由于變形量較小，所以只能卡住鉆頭。井隊(duì)技術(shù)人員通過(guò)分析認(rèn)為，隨著壓裂數(shù)量的增加，地應(yīng)力存在較大的釋放，再出現(xiàn)卡鉆頭的概率將會(huì)大幅度降低；同時(shí)通過(guò)加強(qiáng)臨井的調(diào)研，在進(jìn)行大型壓裂時(shí)可提前將鉆具提至安全井段內(nèi)。得出結(jié)論，D 平12井三開(kāi)井段可以采用PDC鉆頭鉆進(jìn)。D 平8井在4116～4530m 的水平井段使用了14只進(jìn)口牙輪鉆頭，純鉆時(shí)間510小時(shí)，平均機(jī)械鉆速0.82m／h；D 平12井在相類(lèi)似井段3987～4600m 只使用了3只PDC鉆頭，純鉆時(shí)間342.6小時(shí)，平均機(jī)械鉆速1.78m／h?？梢?jiàn)鉆頭選型的重要性。

4 對(duì)比結(jié)論

（1）長(zhǎng)嶺地區(qū)鉆頭選型的首要任務(wù)是PDC鉆頭和牙輪鉆頭的選擇，只有確定了使用哪種類(lèi)型鉆頭，才談得上進(jìn)一步的鉆頭參數(shù)優(yōu)選。通過(guò)優(yōu)化鉆井液性能，降低失水，長(zhǎng)深D 平12井PDC鉆頭在青山口—泉頭組地層取得了較好的使用效果，大幅度降低了二開(kāi)鉆頭使用數(shù)量，縮短了鉆井周期。三開(kāi)水平井段通過(guò)使用PDC鉆頭代替牙輪鉆頭，消除了掉牙輪的風(fēng)險(xiǎn)，提高了機(jī)械鉆速降低了鉆頭使用數(shù)量和成本。

（2）鉆井過(guò)程除了使用“經(jīng)驗(yàn)”來(lái)指導(dǎo)當(dāng)前的鉆井生產(chǎn)外，更應(yīng)使用“經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律”來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)。井隊(duì)的施工方案的基礎(chǔ)應(yīng)該建立在該井隊(duì)井下情況的一些關(guān)鍵性的細(xì)節(jié)上。

（3）復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)依然是該地區(qū)提速的有效手段。

（4）長(zhǎng)嶺地區(qū)，井下情況允許的情況下，盡量考慮PDC鉆頭+螺桿鉆具復(fù)合鉆進(jìn)。全井段必須做好泥漿性能維護(hù)，上部井段控制好失水，同時(shí)確保鉆井液的潤(rùn)滑性，減小摩阻。

（5）本區(qū)塊青山口—泉頭組地層，井壁穩(wěn)定性差，下鉆到此要控制速度并避開(kāi)在此段循環(huán)。

［1］蔣希文.鉆井事故與復(fù)雜問(wèn)題［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2001.

［2］李軍.也門(mén)ALRIZQ-1井施工難點(diǎn)及對(duì)策分析［R］.鉆井工程，2011.