樁西深層井鉆井提速技術(shù)

張國(guó)強(qiáng)

摘要：為提高樁西深層井鉆井速度，加快勘探開發(fā)進(jìn)程，開展了樁西深層鉆井提速技術(shù)研究。借鑒國(guó)內(nèi)外深層提速技術(shù)成果，分開次、分地層制定了不同的提速對(duì)策，確定了PDC使用序列，偏心擴(kuò)眼器適合于東營(yíng)組以淺地層防縮徑，水力增壓器適用于巖石可鉆性小于7的井段，軸向振蕩器適合于定向井防拖壓。經(jīng)過(guò)5口井的應(yīng)用和總結(jié)，平均鉆井周期縮短了12%。

關(guān)鍵詞：深層鉆井偏心擴(kuò)眼器樁西提速

勝利油田的樁西深層勘探，目的層主要是樁海潛山南部奧陶系八陡組、冶里-亮甲山組，油藏中深4000m，地層壓力42.01Mpa，油氣比37m3/t，孔隙度2-18 %。中生界和下古生界奧陶系馬家溝組一般有斷層，巖石多為砂巖、泥巖、火山巖、變質(zhì)巖等致密性巖石，可鉆性差，單只鉆頭進(jìn)尺少，機(jī)械鉆速低。針對(duì)這些問(wèn)題，開展了PDC鉆頭優(yōu)選，偏心擴(kuò)眼器、水力增壓器等鉆井技術(shù)研究，取得了良好的效果。

1 地質(zhì)特點(diǎn)及鉆井難點(diǎn)

1.1 地質(zhì)特點(diǎn)

樁西深層油氣藏以Z169-X2為例，自上而下鉆遇14個(gè)地質(zhì)層位，其中有不整合面、假整合面和較多斷層。巖性復(fù)雜，主要有砂巖、泥巖、熔巖、碎屑巖、砂礫巖及其過(guò)渡性巖石，具有多套儲(chǔ)集類型。

1.2 鉆井難點(diǎn)

1）地層復(fù)雜，深層巖石硬度大，可鉆級(jí)值在10以上，強(qiáng)度超過(guò)4500MPa，鉆頭磨損嚴(yán)重，機(jī)械鉆速低。

2）部分區(qū)塊斷層、裂縫發(fā)育，存在膠結(jié)性差的破碎性地層，鉆井過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)井漏和井涌等復(fù)雜情況。

3）井深大，摩阻扭矩大，鉆井液維護(hù)困難，井眼清潔不能有效保證。

2 鉆井設(shè)計(jì)優(yōu)化

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

綜合考慮完鉆井深、地質(zhì)層位、巖性、地層壓力、三開裸眼段長(zhǎng)度和各開次固井施工難度等多種因素。直井段和三開后井段以PDC鉆頭復(fù)合鉆進(jìn)為主，同時(shí)應(yīng)用偏心擴(kuò)眼器、水力增壓器、變徑穩(wěn)定器等配套技術(shù)，提高鉆井速度，縮短鉆井周期，降低鉆井成本。

2.2 高效鉆頭的優(yōu)選

勝利油田樁西地區(qū)，在館陶組以淺一般選用鋼齒三牙輪鉆頭，東營(yíng)組以淺地層采用四翼PDC（最大Φ19mm復(fù)合片，中密度，雙排齒），平均機(jī)械鉆速達(dá)到15.21m/h；沙河街地層上古生界以上采用五翼或六翼的PDC，平均機(jī)械鉆速達(dá)到12.05m/h；下古生界采用進(jìn)口的六翼PDC，平均機(jī)械鉆速達(dá)到4.21m/h；比以往完成井節(jié)省2趟鉆，鉆進(jìn)時(shí)間縮短了58h。

3 提速工具的配套使用

3.1 偏心擴(kuò)眼器

偏心擴(kuò)眼器是一種可接到鉆柱中實(shí)現(xiàn)隨鉆微擴(kuò)眼的工具。主要作用是降低定向井中的狗腿度，清除井下的微狗腿、小臺(tái)階，在膨脹性的頁(yè)巖地層和具有蠕變性的鹽膏層、軟泥巖層、煤層等井段擴(kuò)出直徑略微大于鉆頭理論直徑的井眼，可減少常規(guī)鉆井過(guò)程中的劃眼作業(yè)時(shí)間，并確保起下鉆、電測(cè)、下套管、下膨脹封隔器等作業(yè)安全順利。

3.2 水力增壓器

水力增壓器是一種應(yīng)用于石油鉆井、修井作業(yè)中的能量轉(zhuǎn)換裝置，它改變了鉆井作業(yè)中靠下部鉆鋌的重量施加鉆壓的傳統(tǒng)方式，可在不消耗額外能量、不需要其它特殊設(shè)備的情況下，利用循環(huán)鉆井液的鉆頭水眼節(jié)流壓降，作用在活塞上下端面造成推力的差值給鉆頭加壓。解決了特殊鉆井作業(yè)不能靠下部鉆鋌的重量施加穩(wěn)定鉆壓的技術(shù)難題，有效地改變了下部鉆具的受力狀態(tài)，起到了吸震防跳、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送鉆、改善鉆頭和鉆具的工作條件，加快鉆井速度、減少井下事故、保證井身質(zhì)量的目的。

3.3 軸向振蕩器

軸向振蕩器是一種可以把流體運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使與工具連接的其他鉆井工具在軸向上也往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

3.4 變徑穩(wěn)定器

變徑穩(wěn)定器是一種通過(guò)機(jī)械構(gòu)造利用流體的壓力變化改變外徑的的特殊井下工具，以8寸半井眼變徑穩(wěn)定器為例，它具有以下特點(diǎn)：①三種狀態(tài)：自由狀態(tài)、齊平狀態(tài)（200mm）和伸出狀態(tài)（215mm），通過(guò)開、停泵進(jìn)行控制狀態(tài)；②易于操作，鉆臺(tái)可以通過(guò)泵壓判斷工作狀態(tài)；③處于齊平狀態(tài)時(shí)外徑為200mm，保證了井下安全；④外殼采用一體化設(shè)計(jì)，安全可靠。

4 提速技術(shù)集成應(yīng)用

通過(guò)對(duì)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高效鉆頭優(yōu)選、偏心擴(kuò)眼器、水力增壓器、軸向振蕩器、變徑穩(wěn)定器等技術(shù)進(jìn)行集成，深井鉆井速度進(jìn)一步得到提高，制訂了以下提速提效原則，實(shí)現(xiàn)了深層直井提速技術(shù)集成配套：1）一開選用SKG124鋼齒牙輪，機(jī)械鉆速可達(dá)到20.00m/h；2）二開井深2500m以淺，采用四翼PDC鉆頭，結(jié)合偏心擴(kuò)眼器、軸向振蕩器、變徑穩(wěn)定器，鉆井液采用聚合物潤(rùn)滑鉆井液體系，機(jī)械鉆速達(dá)到15.21m/h；3）三開采用五翼或六翼的PDC，結(jié)合水力增壓器、偏心擴(kuò)眼器、軸向振蕩器、變徑穩(wěn)定器，鉆井液采用聚合物潤(rùn)滑和復(fù)合鹽鉆井液體系，平均機(jī)械鉆速達(dá)到8m/h以上；4）四開下古生界采用進(jìn)口的六翼PDC，采用無(wú)固相鉆井液體系，平均機(jī)械鉆速達(dá)到3m/h以上。

5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

通過(guò)科研攻關(guān)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，形成了樁西深層鉆井提速技術(shù)，取得了良好的效果。2014-2016年累計(jì)施工中深井5口，平均井深4746m，平均鉆井周期：124.26d，平均建井周期：159d平均機(jī)械鉆速：4.65m/h，與2011-2013年相比，平均鉆井周期縮短14.91d，平均建井周期縮短38.85d。

6 結(jié)論

1）樁西深層鉆井地層巖性復(fù)雜，可采用四翼、五翼、六翼的PDC分段鉆進(jìn)，效果良好，同時(shí)打破了東營(yíng)組以淺地層無(wú)法使用PDC鉆穿礫石層的現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)了一趟鉆鉆進(jìn)。

2）偏心擴(kuò)眼器、軸向振蕩器、變徑穩(wěn)定器等井下工具的使用，大大的提高了深井的鉆進(jìn)速度。

3）鉆井集成技術(shù)結(jié)合相應(yīng)的鉆井液配套技術(shù)，平均鉆井周期縮短了12%，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉希圣.鉆井工藝原理【M】.北京：石油工業(yè)出版社，1988

[2]石玉章，等.地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)【M】.石油大學(xué)出版社，2004endprint