興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)研究

雷明

一、概述

深層研磨性地層鉆井提速目前是鉆井領(lǐng)域的前沿課題。長城鉆探工程有限公司“興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)研究”項目，以“遼河油區(qū)鉆井提速提效關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項目為依托，通過調(diào)研分析興古、馬古及陳古深井鉆井施工經(jīng)驗，總結(jié)出共性技術(shù)難點。針對興古、馬古及陳古區(qū)塊可鉆性差地層提速、深層托壓、提高鉆井時效等技術(shù)難點開展研究，完成井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、井身軌跡控制、鉆井參數(shù)優(yōu)選，PDC鉆頭及高效螺桿優(yōu)選，制定針對性技術(shù)措施，有效提升了井下故障預(yù)防和處理能力，形成興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)，提高可鉆性差地層機械鉆速，縮短鉆井周期，降低井下事故率，實現(xiàn)興古、馬古、陳古及雷家深井鉆井提速提效。

1、項目來源及評價情況

《興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)研究》項目來源于長城鉆探工程有限公司科研項目《遼河油區(qū)鉆井提速提效關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》。

二、復(fù)雜難易程度

通過調(diào)研分析興古、馬古及陳古深井鉆井施工經(jīng)驗，總結(jié)出的共性技術(shù)難點主要體現(xiàn)為：

（1）鉆井提速問題突出。深井潛山地層研磨性強，可鉆性差，機械鉆速相對較低;鉆頭選型存在瓶頸，PDC 鉆頭使用壽命短，大范圍推廣使用未取得突破;新型提速提效配套工具的研制和引進推廣還未深入。

（2）井身軌跡控制困難。在推進全井段使用PDC鉆頭的同時，受PDC鉆頭特性、五段制設(shè)計增多、井身軌跡復(fù)雜等條件影響，遼河油區(qū)水平井、大斜度井定向段摩阻扭矩大，托壓嚴重，施工困難日趨顯現(xiàn)。

（3）井下故障率高。由于地層巖性復(fù)雜、裂縫發(fā)育等因素，導(dǎo)致深井井漏、井塌劃眼問題嚴重;潛山地層水平井鉆井液潤滑性差、摩阻大，處理劑降解快，鉆井液黏切不易控制，井眼清潔能力低;復(fù)雜深井設(shè)計井身軌跡復(fù)雜、裸眼段長、不同地層壓力體系并存，造成軌跡控制難度大、井壁穩(wěn)定和井眼凈化困難、摩阻扭矩問題突出等實際問題，也直接導(dǎo)致遼河油區(qū)施工井井下故障頻發(fā)。

三、綜合技術(shù)指標完成情況

2018年，興古、馬古及陳古區(qū)塊共施工完成3口井，總進尺14072m。平均井深4691m，平均機械鉆速11.09m/h，同比2017年提高70.9%;平均鉆井周期66.9天，同比縮短43.6%;平均建井周期76.8天，同比縮短41.4%;平均事故復(fù)雜率1.14%，同比降低70.5%。

陳古8井、馬古15井、興古7-26-36井，三口井都創(chuàng)造了各自區(qū)塊最快施工紀錄，實現(xiàn)了較大技術(shù)突破。

四、新技術(shù)、新工藝推廣應(yīng)用情況

1、PDC鉆頭及高效螺桿優(yōu)選技術(shù)。鉆頭性能綜合防震設(shè)計提高鉆頭工作平穩(wěn)性，增加水力平衡設(shè)置防止鉆頭泥包，使用高強度耐磨切削齒，提高鉆頭穿夾層能力。螺桿優(yōu)選為深井、超深井等超硬地層設(shè)計的新型螺桿，轉(zhuǎn)速可達400-1000rpm，降低循環(huán)壓耗、提高排量及泵的效率，采用儲油補償密封傳動軸總成，提升傳動效率

2、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。興古7-26-36井、陳古8井通過井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由原三開Φ444.5mm*Φ311mm*Φ215.9mm井眼尺寸優(yōu)化為Φ346mm*Φ241.3mm*Φ152.4m井眼，降低了施工難度。

3、井眼軌跡控制技術(shù) 主要通過將造斜點下移、雙靶點斜穿入靶降低降斜段曲率等手段優(yōu)化軌跡，對下部降斜段施工困難的井段，應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)控制井眼軌跡，解決下部井段定向托壓問題。

五、創(chuàng)新點、技術(shù)水平

1、PDC鉆頭及高效螺桿優(yōu)選技術(shù)。馬古15井通過使用定制的個性化PDC鉆頭和優(yōu)選的高效螺桿后，解決了鉆井提速難題。整個鉆井周期內(nèi)的鉆井速度有了大幅提升，全井使用鉆頭17只，螺桿6只，平均機械鉆速12.37m/h，同比提高了90.6%。

2、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化：傳統(tǒng)的設(shè)計方法是自下而上，在此基礎(chǔ)上提出了自上而下的設(shè)計方法。表層套管下深由原設(shè)計封館陶組變?yōu)榉獾綎|營組上部砂礫巖地層。二開中完由見潛山面變?yōu)樵诒ＷC技套鞋至潛山頂之間中生界地層無泥質(zhì)含量情況下提前中完。降低施工風險。

興古7-26-36井、陳古8井通過井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由原444.5*311*215.9井眼優(yōu)化為346*241*152井眼。

井眼軌跡控制技術(shù)：優(yōu)化井眼軌跡設(shè)計（造斜點下移，雙靶點斜穿降低降斜段曲率等）、計算鉆柱受力分析、應(yīng)用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向技術(shù)、整體施工難度降低，提高了鉆井速度

3、集成應(yīng)用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)分析評價鉆井作業(yè)風險，制定有針對性的技術(shù)措施，有效預(yù)防井下故障。相對于傳統(tǒng)方式人工借閱地質(zhì)資料、查詢鉆井井史的做法，應(yīng)用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，具有效率更高、數(shù)據(jù)多元化、由靜態(tài)到動態(tài)的轉(zhuǎn)變。通過系統(tǒng)調(diào)取該區(qū)塊鄰井鉆錄井資料，分析該井所處位置地層特征、構(gòu)造特征、儲層特征及斷層發(fā)育情況等地質(zhì)數(shù)據(jù)，已完鉆井及在建井工程異常情況數(shù)據(jù)，制定更有針對性的技術(shù)措施。預(yù)防事故發(fā)生。

4、應(yīng)用Wip工程地質(zhì)一體化系統(tǒng)和GW AutoWarning工程預(yù)警系統(tǒng)，進行口井實時監(jiān)測預(yù)警，運用實時數(shù)據(jù)與靜態(tài)數(shù)據(jù)，建立以井眼為中心的鉆井模型和地質(zhì)模型，實現(xiàn)實時監(jiān)控作業(yè)現(xiàn)場井下情況，對鉆井施工中可能出現(xiàn)的異常狀態(tài)預(yù)警，從而避免事故復(fù)雜情況發(fā)生。使后線的各級管理者、技術(shù)專家對生產(chǎn)作業(yè)過程的決策支持由“事后分析”提升到生產(chǎn)作業(yè)決策“事中控制”，最終達到“事前預(yù)測”

六、經(jīng)濟效益評估對比分析

2018年，興古、馬古及陳古區(qū)塊共施工完成3口井，總進尺14072m。平均井深4691m，平均機械鉆速11.09m/h，同比2017年提高70.9%;平均鉆井周期66.9天，同比縮短43.6%;平均建井周期76.8天，同比縮短41.4%;平均事故復(fù)雜率1.14%，同比降低70.5%。

陳古8井、馬古15井、興古7-26-36井，三口井都創(chuàng)造了各自區(qū)塊最快施工紀錄，實現(xiàn)了較大技術(shù)突破。

通過推廣應(yīng)用興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)，累計結(jié)余預(yù)算鉆井周期80天，暫估結(jié)余鉆井成本768.7萬元，其中馬古15井預(yù)計考核利潤726萬元。鉆井提速提效提高了深井單井創(chuàng)效能力，提高了鉆井利潤率。

七、結(jié)論及建議

研究形成的興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術(shù)，對遼河油區(qū)實現(xiàn)各區(qū)塊深井提高鉆井速度、縮短鉆井周期、減少井下故障率、降低作業(yè)成本、有著十分重要的意義。

特別是在當前淺層油氣資源逐漸枯竭、國內(nèi)外油氣田不斷向深層油氣藏發(fā)展、在市場競爭日益激烈的大環(huán)境下，對于提高公司深井盈利水平和市場競爭力有著重要作用，效益顯著，前景廣闊。