浙江油田蘇北油區(qū)鉆井提速技術(shù)研究

孟凡琦

（中國石油西氣東輸管道公司儲氣庫項目部，江蘇鎮(zhèn)江 212100）

蘇北盆地位于江蘇省東北部，屬蘇北-南黃海盆地西部的陸上部分，總體走向北東，延伸長度大于260 km，面積約38 000 km2。盆地西界為郯廬斷裂帶，北接蘇魯造山帶，向東伸入黃海，南以揚州-如皋一線為界。經(jīng)地球物理和鉆井資料證實，古生代以來的沉積厚度超過11 000 m，其中古近紀斷陷沉積厚度超過6 000 m，新近紀坳陷沉積厚度1 000 m～1 300 m。盆地自形成后經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動的改造，具有構(gòu)造分割性強的特點。盆地內(nèi)發(fā)育近東西向“一隆兩坳”的構(gòu)造格局，自北向南分別為鹽阜坳陷、建湖隆起、東臺坳陷，2個坳陷又由數(shù)個單斷裂谷式凹陷所組成。在大地構(gòu)造上，蘇北盆地位于中、新生代西太平洋構(gòu)造域的弧后區(qū)，屬下?lián)P子構(gòu)造－沉積區(qū)的一部分[1]。

1 蘇北油區(qū)海安探區(qū)鉆井現(xiàn)狀分析

截止至2016年7月，海安區(qū)塊已鉆井94口，其中預探井10口，評價井14口，開發(fā)井60口。井身結(jié)構(gòu)以二開為主，表層套管以φ244.5 mm為主，個別開發(fā)井采用φ273.1 mm的表層套管，下深都在340 m左右，封過東臺組即可。超過3 000 m的探井和超過3 300 m的評價井采用三開井身結(jié)構(gòu)，在鉆井過程中存在以下問題。

1.1 機械鉆速有待提高

海安探區(qū)平均機械鉆速從2008年至2010年逐年增大；2011年有所下降；探井和評價井機械鉆速從2008年至2010年逐年增大，2011年有所下降；開發(fā)井機械鉆速2008年至2011年逐年增大（見圖1）。

圖1 海安探區(qū)歷年平均機械鉆速圖

探井鉆井周期自2008年至2009年有所上升，2009年至2011年逐年下降，探井完井周期自2008年至2011年逐年下降；評價井鉆井、完井周期自2009年至2011年逐年上升；開發(fā)井鉆井、完井周期自2009年至2010年有所上升，2010年至2011年有所下降。2011年上半年探井平均鉆井周期38.27 d，完鉆周期43.09 d；評價井平均鉆井周期58.68 d，完鉆周期69.56 d；開發(fā)井平均鉆井周期15.98 d，完鉆周期20.56 d（見圖 2）。

圖2 海安探區(qū)歷年鉆完井周期圖

1.2 鉆井過程中復雜情況頻繁，損失時間多

海安探區(qū)自2008年以來多次發(fā)生卡鉆、工具遇阻、井下落物等復雜情況。海安探區(qū)在完鉆的94口井中，有34口井的生產(chǎn)時效為100%，57口井的生產(chǎn)時效不足100%。不同程度的表現(xiàn)在事故處理、復雜情況處理、組織停工、設備修理等工程上，共65井次。組織停工、復雜情況和事故處理占大部分非生產(chǎn)時間（見圖3）。

圖3 海安探區(qū)已鉆井非生產(chǎn)時間分布情況

事故及復雜情況大多發(fā)生在鹽城組（袁1-10、雙1-50、鶴1井等）和阜寧組（祝101、雙103、吉2井等），個別發(fā)生在三垛組（雙101、紅1-34G）（見表1）。

表1 海安探區(qū)復雜情況易發(fā)層段

海安地區(qū)針對以上問題采取的對策是上部鹽城組采用Ф222.2 mm～Ф241.3 mm鉆頭鉆穿，下部井段采用Ф215.9 mm鉆頭鉆至完鉆井深。此方案雖然在一定程度上減少了由于套管縮徑引起的遇阻、卡鉆等復雜情況，但并沒有實質(zhì)性的解決縮徑問題，部分井鉆井后期仍然存在起下鉆遇阻現(xiàn)象，從而不得不進行多次劃眼作業(yè)[3]。

2 海安地區(qū)鉆井提速技術(shù)研究

海安地區(qū)2011年上半年在鉆井提速方面已經(jīng)取得了較為明顯的效果，因此針對海安地區(qū)的鉆井提速，總體思路是在深化應用成熟技術(shù)的基礎上，以改進鉆井液配方、優(yōu)選鉆頭為手段，通過集成配套技術(shù)，努力減少起下鉆次數(shù)，提高鉆井速度。

2.1 鉆頭選型及鉆井參數(shù)

2.1.1 地層巖性分析 由于已鉆井井位距離不遠，地層對比較好，因此，取具有代表性的紅1井地層的巖性作為分析對象。據(jù)上述地質(zhì)分層和巖性描述可以得出，東臺組和鹽城組地層是以泥巖、砂礫巖和細砂巖互層為主，砂礫巖粒徑變化較大，但膠結(jié)較疏松，對鉆頭的牙齒和鉆頭有一定的沖擊傷害，對鉆頭的磨損損害不大。泥巖對鉆頭的沖擊和磨損很小，主要考慮加強鉆頭的攻擊性和優(yōu)化鉆頭的水力學，防止鉆頭泥包問題[2]。三垛組地層為泥巖夾粉砂巖和泥巖與砂礫巖、粉砂巖互層，對鉆頭的磨損較小，主要解決鉆頭的吃入和防泥包問題。阜寧組地層以泥巖為主，較致密，對鉆頭的磨損較小。

2.1.2 鉆頭使用記錄分析 把各口井的鉆頭使用記錄按井深不同分為1 500 m以上井段和1 500 m以下井段進行對比分析（見圖4、圖5）。

圖4 海安地區(qū)已鉆井鉆頭使用記錄圖（0～1 500 m井深）

通過上述已鉆井的鉆頭記錄可以看出，不同井型、不同井段及不同型號鉆頭對鉆頭進尺和鉆速有一定的影響，可以得出如下結(jié)論：使用鉆頭鉆上部井段的地層，其鉆速快，進尺多；下部井段的鉆速明顯要低得多，鉆頭進尺少得多。

圖5 海安地區(qū)已鉆井鉆頭使用記錄圖（1 500 m～3 200 m井深）

2.1.3 鉆井參數(shù) 采用大排量，高返速，環(huán)空返速超過1 m/s，確保攜砂，提高沖刷井壁的能力，防止縮徑。一開采用雙泵鉆進，排量＞60 L/s，二開排量要求＞30 L/s。若采用牙輪鉆頭，則加大鉆壓，放開鉆速，要求10 t以上。根據(jù)已鉆井調(diào)研情況、二開的井身結(jié)構(gòu)能夠滿足鉆井施工要求：一開用311.2 mm鉆頭鉆至井深340 m左右，下244.5 mm表層套管，水泥漿返至地面。二開用215.9 mm鉆頭鉆至完鉆井深，下入139.7 mm生產(chǎn)套管完井。定向段選擇直-增-穩(wěn)剖面，根據(jù)位移大小，優(yōu)化設計造斜點，造斜點選擇在三垛組，最大井斜控制在25度左右。強化“及早微調(diào)”的控制思路，要力爭在15度井斜時把方位擺到位，在15～25度井斜范圍內(nèi)再加強微調(diào)，確保25度以后再不作大幅度調(diào)整，穩(wěn)斜穩(wěn)方位完鉆。

2.2 鉆井液

2.2.1 鉆井液密度 地層黏土礦物含量高,水化膨脹能力強,該區(qū)塊上部地層造漿嚴重，易縮徑；中下部地層存在石膏層、礦化度高,易污染鉆井液；下部地層特殊巖性發(fā)育,易造成井壁坍塌。

海安地區(qū)屬于正常壓力系統(tǒng)，壓力系統(tǒng)較為單一，三壓力基本正常。在油氣層井段，采用過低的鉆井液密度鉆進，密度太低致使對油氣層有重要保護作用的濾餅難以快速形成，即使形成也難以鞏固，致使油氣層長期暴露在充滿各種有害固相和乳化狀態(tài)十分復雜的鉆井液中，形成了真正的“浸泡”，不僅未真正消除正向壓差對油氣層的損害，也會給油層保護帶來一定的不良影響[4]。

2.2.2 鉆井液體系 二開鉆井液體系上部地層采用聚合物鉆井液，有利于優(yōu)快鉆進，控制地層造漿。下部地層選用兩性離子聚合物防塌鉆井液，有效抑制鉆屑分散、軟泥巖地層的黏土造漿，提高防塌性能，有利于井壁穩(wěn)定、控制井眼井徑擴大。

2.2.3 處理劑的選擇和使用 在開發(fā)井中可考慮加入適量瀝青類防塌劑，既有利于減少下部地層的垮塌，同時還有利于改善泥餅質(zhì)量、保護油氣層。在造斜段之前需加入潤滑劑時最好加液體潤滑劑，塑料小球在鉆進中使用易破碎并被篩出，井壁滯留量少，潤滑效用降低，但在完井電測中可根據(jù)情況適量使用。

3 結(jié)論與建議

（1）浙江油田蘇北油區(qū)海安探區(qū)鉆井存在的井下復雜問題主要是鹽城組、三垛組和阜寧組由于巖性中富含黏土，鉆井過程中會引起嚴重的井壁失穩(wěn)、水化膨脹損害等復雜情況。

（2）鉆井提速的指導思想是采用強抑制性鉆井液，優(yōu)化PDC鉆頭和配套工藝，減少起下鉆時間，提高破巖效率，從而達到提速目的。

（3）重點加強鉆井液管理與維護，降低二開新配鉆井液中的搬土含量和固相含量，并在鉆進中及時補充處理劑，保持其有效含量；抑制鹽城組、三垛組縮徑及阜寧組坍塌等問題。