希望油田提速技術探討與應用

陳來軍，石文玉，杜　平，徐鐘聲

（中石油西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

希望油田提速技術探討與應用

陳來軍*，石文玉，杜平，徐鐘聲

（中石油西部鉆探國際鉆井公司，新疆烏魯木齊830026）

希望油田是阿克糾賓油氣股份公司近幾年開始開發(fā)的新區(qū)塊，隨著油田的大力勘探和深度開發(fā)，單井日產(chǎn)油汽量100m3以上，目前已經(jīng)是油氣公司增儲上產(chǎn)的主力區(qū)塊。2014年底以來，由于國際油價的沖擊，全球大面積油氣區(qū)域開發(fā)力度大大縮減，阿克糾賓油氣區(qū)域亦不例外，減產(chǎn)增效，對鉆井施工也提出了更高要求?？焖侔踩咝с@井勢在必行。為了搶占更多的工作量和創(chuàng)造更多的效益、達到降低成本、優(yōu)快安全的目的，試驗嘗試了一系列新工具新方法。

希望油田；提速；工具優(yōu)選；防斜打快

近幾年，隨著希望區(qū)塊鉆探力度的增大，阿克糾賓項目連續(xù)作業(yè)了CT59、CT60、CT63、L5等系列探井后，復合鉆井技術、渦輪+孕鑲PDC鉆頭技術、防斜快打技術等相應配套鉆井技術也逐漸完善和提升，二開、三開機速均有大幅度提高，鉆井周期約60～70d完成，均較設計提前15～20d，事故復雜發(fā)生率均在2%以下，加快了希望區(qū)塊的開發(fā)力度和步伐。但由于近兩年的鉆井市場低迷，控本增效勢在必行，因此再次將提速增效，提高機械鉆速、縮短鉆井周期、降低事故復雜發(fā)生率、更新技術工藝，研究和探索提速技術，降本增效，為公司在鉆井市場低迷期減負增效，創(chuàng)造更大的利潤率。

1　工程地質(zhì)概況

希望油田位于哈國阿克糾賓市以南310km，讓納若爾油田以南60km左右，該油田所處構造為濱里海盆地東緣隆起帶中區(qū)塊北特魯瓦背斜構造。自2003年開始實施鉆探工作，到2008年發(fā)現(xiàn)石炭系KT-Ⅰ和KT-Ⅱ兩套油藏，埋藏深度分別為2200～2400m和3000～3300m。該地區(qū)地層層序正常，地表出露第四系，主要以砂巖，砂質(zhì)泥巖為主；中生代白堊、侏羅、三疊系泥巖發(fā)育，水化膨脹和分散造漿能力好；古生代下二疊系鹽層、石膏發(fā)育，鹽層厚度在200～1000m，石膏分布在鹽層上下部分；下二疊系下部儲層上部主要以泥質(zhì)粉砂巖、白云質(zhì)和鋁土質(zhì)泥巖及砂泥巖互層為主；石炭系儲層為孔隙—溶洞型碳酸鹽巖發(fā)育，泥巖夾層水敏性強，易水化剝落、坍塌，壓力系數(shù)為1.10～1.12。由于該區(qū)除未鉆遇塑性流動膏巖層外，地層層序及巖性與肯基亞克和讓納若爾油田相似，為此在井身結(jié)構、鉆井液體系及配套技術方面（見表1）多借鑒成功經(jīng)驗。

表1　希望油田井身結(jié)構與鉆井液體系應用情況

2　鉆井現(xiàn)狀及提速難點

2.1鉆井現(xiàn)狀

近幾年陸續(xù)承鉆的CT59、CT60、CT63、L5等均為KT-Ⅱ井，平均井深3506m，平均機速3.573.57m/h，平均鉆井周期90.75d，雖然機速逐年有所提高，但提速不明顯，整體周期過長，不能滿足目前快速實現(xiàn)效益的節(jié)奏。

二、三開采用常規(guī)螺桿或渦輪復合鉆進方式率已經(jīng)基本接近100%，二開平均段長1100m，平均機速6.38m/h；三開平均段長850m，平均機速3.49m/h。機速還有很大提升空間，特別是三開階段。

2.2鉆井提速難點

（1）希望區(qū)塊表層地層自然方位變化大，有呈現(xiàn)螺旋狀井眼現(xiàn)象，對表完下套管存在較大安全隱患，所鉆183、195等井均出現(xiàn)表套下至200～300m遇阻起套管通井情況；

（2）1200m后地層傾角大，易斜，輕壓吊打嚴重影響機械鉆速的提高，所鉆7708井因追求速度井斜增至8°，下MWD糾斜，不符合近年優(yōu)質(zhì)提速增效的大環(huán)境；

（3）鹽層段較長，對泥漿性能提出較高的要求，容易出現(xiàn)大肚子井眼，影響井身質(zhì)量和固井質(zhì)量；

（4）鹽層上下石膏段壓實性強，可鉆性差，影響機械鉆速的提高；

（5）三開后主要以硬質(zhì)白云巖、鋁土質(zhì)泥頁巖和灰?guī)r為主，對鉆頭的選型較為敏感，選擇合適的鉆頭對全井的提速起到關鍵性作用。

3　提速技術探討及應用

3.1鉆頭優(yōu)選應用

根據(jù)表層巖性特征及多年施工經(jīng)驗，鉆至500m左右進行一次起鉆，檢查鉆頭與扶正器泥包情況并清洗，通擴劃井眼防止表完中因螺旋井眼套管遇阻。下部地層主要以含砂質(zhì)泥巖為主，牙輪鉆進機速開始下降，是影響表層整體機速的主要因素，為此，借鑒肯基亞克與讓納若爾油田表層下部采用PDC鉆頭機速分別提高70.36%、91.57%的成功經(jīng)驗，運用在7572井表層的鉆井中。

表2　表層牙輪與PDC鉆頭應用效果對比

從表2數(shù)據(jù)可以表明，7572井采用百施特廠家生產(chǎn)的GP19256 PDC鉆頭以平均機速23.88m/h，相比牙輪鉆頭平均機速提高30.78%，提速效果明顯。同時上部地層運用的牙輪鉆頭可用于2口井，而PDC鉆頭可應用于多口井，從而可以大大降低鉆頭成本。

二開以下地層主要以泥巖、鹽膏巖、灰?guī)r為主，可鉆性較好，適合5刀翼19mm和16mmPDC鉆頭復合鉆進。目前市場主要有以下幾種PDC鉆頭選擇：①江漢尖圓混合齒311mmKS1952SGRX/KS1652SGRX；②國民油井雙排齒耐磨型 311mmRSR516S和216mm216mmRSFX519M/SKFX616M；③史密斯216mmMDZi516高抗壓復合型stinger齒PDC鉆頭；④由于目前市場以鉆頭大包形式為主流，主要選擇性價比高的進口鉆頭，以往常用的百施特、DBS、新速通等PDC鉆頭基本不再使用。

其中在現(xiàn)場實際施工過程中二開江漢尖圓混合齒PDC和三開史密斯高抗壓復合型stinger齒PDC鉆頭提速效果較佳，以復合鉆進為主的PDC鉆頭應用情況將在下面的井下動力工具的優(yōu)選應用中詳細闡述。

3.2鉆井工具優(yōu)選應用

通過提速技術的不斷完善，目前希望油田表完以后地層復合鉆進率已經(jīng)達到100%。經(jīng)過多年的探索應用，該區(qū)塊從國產(chǎn)常規(guī)螺桿、斯倫貝謝渦輪鉆具、國民油井扭力沖擊器到斯倫貝謝無償調(diào)節(jié)抗扭高速螺桿，已經(jīng)形成了多元化井下動力鉆具優(yōu)選網(wǎng)絡。

從表3和表4數(shù)據(jù)顯示：

（1）二開施工從常規(guī)螺桿到扭力沖擊器再到斯倫貝謝抗扭高速螺桿，機械鉆速從5.87m/h到7.8m/h，提高32.88%，周期呈階梯狀從20.54d縮減到9.88d，降低51.9%，從而得出斯倫貝謝抗扭高速螺桿+江漢PDC鉆頭提速效果明顯，可以推廣應用。但在7572井的國民油井+NOV-PDC“一趟鉆”工程試驗中，由于輕壓吊打影響了機速和周期，該試驗可以帶MWD隨鉆進一步嘗試驗證提速效果。

（2）三開施工中從常規(guī)螺桿、渦輪、扭力到抗扭高速螺桿，機械鉆速呈階梯狀從2.28m/h到6.25m/h，提高174.12%，斯倫貝謝螺桿+史密斯stinger齒PDC相比國民油井扭力+NOV-PDC平均機速提高14.57%，且實現(xiàn)“一趟鉆”工程。三開周期從24.75d縮減到7.48d，降低69.78%，斯倫貝謝螺桿相比國民油井平均周期節(jié)省6.77%。

表3　二開鉆井施工工具使用情況

表4　三開鉆井施工工具使用情況

（3）從工具大包成本方面分析，二開斯倫貝謝抗扭高速螺桿+江漢PDC鉆頭累計5.8萬美元，國民油井扭力+NOV-PDC累計費用7.6萬美元，相比前者節(jié)約1.8萬美元；三開斯倫貝謝螺桿+斯密斯PDC費用5.91萬美元，國民油井扭力+NOV-PDC累計費用6.76萬美元，相比前者節(jié)約0.85萬美元。

綜上從機速、周期和成本方面分析，斯倫貝謝螺桿+江漢PDC+史密斯PDC提速效果和經(jīng)濟效益明顯，可以廣泛推廣應用。

3.3防斜打快技術應用

希望油田易斜井段主要發(fā)生在1200m之后，目前主要以“單二”鉆具組合防斜為主，但隨著MWD隨鉆測量費用的逐年降低，為保證優(yōu)質(zhì)井身質(zhì)量提高機械鉆速，二開井段帶MWD隨鉆復合鉆進技術開始推廣應用。鉆具組合的優(yōu)選在8009井和7572井施工中效果比較典型。7572井“單二”“一趟鉆”工程防斜吊打二開周期13.83d，8009井MWD隨鉆測量二開周期9.88d，節(jié)約周期3.95d，除去MWD大包服務費用約2萬美元，采用MWD隨鉆技術提速增效空間大大提高。

三開主要以白云質(zhì)灰?guī)r為主，含灰色泥巖夾層，地層巖性相對比較均質(zhì)，以往慣用”單二”鐘擺結(jié)構防斜，2015年在8009井第一次嘗試采用“單一”鉆具組合配合斯倫貝謝高速螺桿+高抗壓復合型PDC鉆頭大鉆壓復合鉆進，如圖1所示，井斜從平均2°降至0.5°，井身質(zhì)量得到了有效控制。

3.4鉆井液預防事故復雜技術應用

根據(jù)希望油田的地質(zhì)巖性特征，以及工程施工中存在的表套遇阻、鹽膏層大肚子及油層段井壁剝落坍塌的實際，現(xiàn)場優(yōu)化了一套泥漿維護體系：

（1）一開兩性離子聚合物泥漿關鍵是維持合適的粘度和切力，當泥漿粘度、切力高時，用FA-367與XY-27按1∶1的比例配成1.0%濃度復配膠液處理。目前通過泥漿站的建立，泥漿回收循環(huán)利用，一開多采用二、三開流變性好、粘切值適中的回收泥漿，既降低了事故復雜發(fā)生率，也降低了成本。

圖1　三開“單一”組合與“單二”組合防斜效果對比

（2）二開泥漿維護處理的重點是提高泥漿的抗鹽、抗鈣能力?，F(xiàn)場施工進入二開地層開始加鹽，確保進入鹽層前氯根濃度大于18×104mg/L，約60t鹽。鹽層中鉆進每天通過漏斗干加300～500kg SMP-3和100～ 200kg FA-367的方案處理。同時還應加入適量燒堿，以維持合適的pH值（8左右）。

（3）三開泥漿維護處理的重點是改善泥漿的封堵防塌能力、保護油氣層和保持泥漿性能的穩(wěn)定。維護處理配方：清水10m3+700kgKCl+75kgFA-367+ 75kgXY-27+200kgSMP-2。

（4）確保FA-367全井連續(xù)使用，其主要作用是提高泥漿的抑制防塌能力、包被鉆屑、控制粘土顆粒處于適度的分散—絮凝狀態(tài)，以及改善泥漿流型、提高泥漿的剪切稀釋能力。

現(xiàn)場具體性能維護見表5，通過泥漿體系的優(yōu)化處理，井壁情況得到了針對性優(yōu)化。希望油田近兩年事故復雜從2014年7口井鉆探1.49%發(fā)生率，2015年事故復雜發(fā)生率為零，鉆井液事故復雜預防能力大大提升。

表5　全井分段泥漿性能參數(shù)

3.5整體應用效果

通過新工具、工藝提速技術在希望油田的應用，全井平均機速7.52m/h，鉆井周期46.22d，事故復雜發(fā)生率為零，相比往年機速提高110.64%，周期降低49.07%，事故復雜實現(xiàn)零的突破。

4　總結(jié)與建議

（1）阿克糾賓油氣區(qū)域三大區(qū)塊地層層序及巖性特征較為相似，部分成熟技術可以借鑒推廣應用；

（2）斯倫貝謝抗扭高速螺桿+江漢尖圓混合齒PDC+史密斯抗壓復合型stinger齒PDC組合提速效果明顯，可以在整區(qū)塊推廣應用。二開國民油井扭力+ NOV-PDC“一趟鉆”工程可以繼續(xù)嘗試試驗；

（3）首次三開運用“單一”鉆具組合井身質(zhì)量優(yōu)質(zhì)控制，下步可進一步嘗試；

（4）鉆井液預防事故復雜技術優(yōu)化了井壁質(zhì)量，大大降低了套管遇阻、鹽層、油層段事故復雜發(fā)生率，實現(xiàn)了希望油田優(yōu)快鉆井；

（5）新市場形勢下，嘗試運用新工藝技術可以大大提高生產(chǎn)效率，降低成本，減少事故復雜的發(fā)生。

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TE2

B

1004-5716(2016)11-0099-04

2016-01-12

2016-01-18

陳來軍（1986-），男（漢族），山東濟南人，工程師，現(xiàn)從事鉆井工程技術、鉆井施工工藝等方面的研究和管理工作。