北部灣盆地潿西區(qū)塊優(yōu)快鉆井技術(shù)

申 琳，雷新超，蘇志波

（1. 中石化海洋石油工程有限公司上海鉆井分公司，上海 201206；2. 中石化海洋石油工程有限公司，上海 200120）

中國(guó)海域包括近海和南海的油氣資源十分豐富，是我國(guó)重要的油氣分布區(qū)。近年來(lái)北部灣盆地在潿洲組、流沙港組見(jiàn)油氣顯示，揭示該區(qū)具有一定的勘探開(kāi)發(fā)前景[1]。

潿西區(qū)塊是中石化的重點(diǎn)勘探區(qū)塊，地層自上而下鉆遇的地層為：第四系， 新近系上新統(tǒng)望樓港組，新近系中新統(tǒng)燈樓角組、角尾組、下洋組，古近系漸新統(tǒng)潿洲組，始新統(tǒng)流沙港組及古新統(tǒng)長(zhǎng)流組。因潿西區(qū)塊為復(fù)雜斷塊油氣藏，為了使井眼能鉆穿目的層的高點(diǎn)或能鉆遇多個(gè)目的層位而采用定向井。但海上作業(yè)費(fèi)用昂貴，優(yōu)快鉆井技術(shù)成為降低勘探作業(yè)成本的核心技術(shù)之一。

1 鉆井施工技術(shù)難點(diǎn)

（1）淺部地層成巖性差，造漿嚴(yán)重，易形成虛厚泥餅，造成起下鉆困難。

（2）潿洲組，特別是潿洲組二段易坍塌、掉塊，易引發(fā)井下復(fù)雜情況。

（3）大井眼定向滑動(dòng)鉆進(jìn)造斜率低。

（4）位移大，施工后期存在井眼清潔困難，摩阻扭矩大，滑動(dòng)鉆進(jìn)效率低的情況。

（5）預(yù)探井測(cè)井項(xiàng)目多，并且為節(jié)省電測(cè)周期，對(duì)井眼質(zhì)量要求高，以便能夠滿足電纜測(cè)井要求。

2 優(yōu)快鉆井技術(shù)方案

針對(duì)以上鉆井施工技術(shù)難點(diǎn)，通過(guò)優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、鉆頭選型、井身剖面優(yōu)化和控制、應(yīng)用扭沖等鉆井新工具、新工藝等措施，保障施工的順利進(jìn)行，形成了配套齊全的優(yōu)快鉆井技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)潿西區(qū)塊低成本勘探開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

2.1 優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)

根據(jù)地層壓力、必封點(diǎn)以及大量的鉆井實(shí)踐，形成了適合潿西區(qū)塊的井身結(jié)構(gòu)。762 mm隔水管入泥6 ~ 7根，封固軟泥層；444.5 mm井眼鉆至600 ~ 1 000 m，下339.7 mm套管，建立井口，形成井控能力，也便于下一開(kāi)次的定向井鉆進(jìn)作業(yè)；311.2 mm井眼鉆穿潿二段，下244.5 mm套管封固易垮塌的潿二段泥巖地層，隔離下部油氣層段，滿足后續(xù)開(kāi)次地質(zhì)取資料要求；215.9 mm井眼鉆潿洲組油氣層段，并按照要求鉆進(jìn)至潿四段，根據(jù)油氣顯示情況下177.8 mm尾管。

2.2 鉆頭選型

在311.2 mm井段，地層主要包含望樓港組（松軟泥巖）、燈樓角組（泥巖夾黃色細(xì)砂巖，底部為灰黃色砂礫巖、細(xì)礫巖夾灰色泥巖）、角尾組（上部灰綠色泥巖；下部細(xì)砂巖、中砂巖、礫巖夾薄層灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖）、下洋組（上部為泥巖，中下部為大套砂礫巖、含礫粗砂巖、夾泥巖）、潿二段（以泥巖為主，含粉砂）。根據(jù)不同層位的巖性特點(diǎn)，推薦19 mm齒、5刀翼的IADC M223的PDC鉆頭，主攻地層中存在的砂巖及壓實(shí)較好的大段泥巖，取得較高的機(jī)械鉆速和鉆頭壽命。

在215.9 mm井段，地層主要包含潿三段（以中砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖為主，褐色、褐灰色泥質(zhì)巖互層）、潿四段（淺灰色粗砂巖、細(xì)砂巖夾灰色泥巖）。根據(jù)不同層位的巖性特點(diǎn)，推薦19 mm齒、5刀翼的IADC M223的PDC鉆頭及16 mm齒、5刀翼的IADC M323的雙排齒PDC鉆頭，主要針對(duì)潿三段和潿四段儲(chǔ)層砂泥巖地層，取得較高的機(jī)械鉆速和鉆頭壽命。

2.3 井眼軌跡控制技術(shù)

（1）表層使用塔式鉆具組合，防斜打直。

為提高上部井段的機(jī)械鉆速和實(shí)現(xiàn)防斜打直，采用“三牙輪鉆頭＋鉆鋌”的常規(guī)鉆進(jìn)方式防斜，鉆進(jìn)時(shí)控制好鉆井參數(shù)，采用小鉆壓、大排量鉆進(jìn)。

（2）311.2 mm造斜井段控制好造斜率，確保井眼軌跡平滑。

為了實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定的井眼軌跡平滑，確保所鉆軌跡能夠精準(zhǔn)中靶，采用“PDC鉆頭＋1.5°單彎螺桿＋LWD+MWD”的鉆具組合。在鉆進(jìn)施工過(guò)程中，運(yùn)用動(dòng)態(tài)排量法來(lái)保證造斜率穩(wěn)定并滿足設(shè)計(jì)要求。定向段初期造斜時(shí)降排量，初期降至2 400 L/min，隨著井斜角增大（0° ~ 15°），排量逐漸提升至3 000 L/min；定向段中期時(shí)，井斜角在 15° ~ 35°，將排量控制在 3 200 ~ 3 400 L/min ；定向段后期，井斜角大于35°以后，采用大排量（3 500 L/min）鉆進(jìn)。

（3）215.9 mm井段優(yōu)選鉆具組合，提高復(fù)合鉆進(jìn)比例，實(shí)現(xiàn)井眼軌跡高效控制。

該井段為穩(wěn)斜段，為提高機(jī)械鉆速，通過(guò)優(yōu)化鉆具組合和鉆井參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的高效控制。鉆遇的地層為潿三段、潿四段。潿三段、潿四段地層傾角在10° ~ 20°之間，因此采用“PDC鉆頭＋1.25°單彎螺桿＋φ210 mm扶正器”單彎雙穩(wěn)的鉆具組合來(lái)強(qiáng)化對(duì)復(fù)合鉆進(jìn)軌跡的控制，實(shí)現(xiàn)多復(fù)合鉆進(jìn)，少滑動(dòng)鉆進(jìn)，提高機(jī)械鉆速。

2.4 優(yōu)選鉆井液體系

表層段鉆井液體系可以采用海水或膨潤(rùn)土漿鉆進(jìn)，必要時(shí)配稠漿清洗井眼。造斜井段采用KCL/PAM強(qiáng)抑制、強(qiáng)封堵協(xié)同增效鉆井液體系，主要通過(guò)K+對(duì)泥巖的抑制作用和PAM對(duì)有害固相的包被作用，達(dá)到控制泥巖分散，有效控制泥漿有害固相的目的[2]，該區(qū)塊某口井的鉆井液性能見(jiàn)表1。

目的層段需要保護(hù)油氣層，采用“成膜封堵”概念，把各種大小可變形顆粒及膠體封堵材料復(fù)配，發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，提高封堵性，得到低滲透率濾餅，延長(zhǎng)鉆井液對(duì)井壁浸泡的垮塌周期。鉆井液配方為：4% ~ 5%膨潤(rùn)土 + 6% ~ 8%KCl +0.3%NaOH + 0.2%Na2CO3+ 0.2%PAM + 1%PACLV + 0.5%AP-1 + 3%SYP + 3%DYFT + 1%LPF +1%LSF + 2% ~ 3%SMP + 1% ~ 2%海水降濾失劑 +3%超細(xì)CaCO3+ 1%納米乳液 + 1%非滲透。

2.5 優(yōu)選提速提效工具

（1）扭沖工具

表1 該區(qū)塊某井鉆井液性能表

扭沖工具其主要工作原理：由鉆井液驅(qū)動(dòng)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)沖擊副產(chǎn)生圓周往復(fù)沖擊，作用在PDC鉆頭上并與其剪切破巖方向一致[3]（圖1）。

圖1 扭沖工具工作原理圖

常規(guī)鉆井主要輸出扭矩和鉆壓提供鉆頭機(jī)械能量，克服巖石抗壓強(qiáng)度達(dá)到破碎巖層的目的。而扭沖復(fù)合快鉆工藝技術(shù)在常規(guī)鉆井的基礎(chǔ)上，給鉆頭增加了機(jī)械沖擊能量，能夠克服僅為巖石抗壓強(qiáng)度1/10 ~ 1/5的抗拉強(qiáng)度，單位體積巖石破碎比功小，因此，扭沖復(fù)合快鉆工藝技術(shù)能夠提高鉆井速度[4]，表2為扭沖工具參數(shù)表。

扭沖工具可以消除PDC鉆頭的卡滑問(wèn)題，穩(wěn)定鉆進(jìn)過(guò)程，保護(hù)和延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，是一種安全、快速的鉆井工具。

表2 扭沖工具參數(shù)表

（2）雙心隨鉆微擴(kuò)眼工具

該工具具有微偏心結(jié)構(gòu)，可接到鉆柱中實(shí)現(xiàn)隨鉆微擴(kuò)眼，工具具有上、下兩組螺旋擴(kuò)眼刀翼，下刀翼組負(fù)責(zé)鉆進(jìn)期間的隨鉆擴(kuò)眼或下鉆過(guò)程中的正劃眼，上刀翼組負(fù)責(zé)起鉆過(guò)程中的倒劃眼[5]（圖2）。其偏心式設(shè)計(jì)可以使工具在鉆進(jìn)過(guò)程中將井眼進(jìn)行微擴(kuò)，而在滑動(dòng)鉆進(jìn)期間，又不影響工具順利穿過(guò)鉆頭形成的井眼。

圖2 雙心隨鉆微擴(kuò)眼工具示意圖

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果

3.1 提速效果明顯

通過(guò)使用優(yōu)快鉆井技術(shù)，在該區(qū)塊某井中取得了良好的提速效果。215.9 mm井段復(fù)合鉆進(jìn)比例達(dá)97.15%，自311.2 mm井段開(kāi)始至215. 9mm井段通井結(jié)束，實(shí)際施工周期比設(shè)計(jì)周期縮短8.01 d，較設(shè)計(jì)周期縮短28%。

3.2 軌跡控制精度高

該井井眼軌跡非常平滑，緊貼設(shè)計(jì)軌道，平均狗腿度：2.71°/30 m，最大狗腿度3.825°/30 m，造斜率嚴(yán)格控制在設(shè)計(jì)范圍之內(nèi)。中靶精度高，A靶靶心距2.74 m，B靶靶心距0.74 m，完全滿足設(shè)計(jì)要求（圖3）。

圖3 該井實(shí)測(cè)井眼軌跡（紅色）與設(shè)計(jì)井眼軌道（黑色）對(duì)比

3.3 井眼質(zhì)量高

全井井眼規(guī)則，井眼擴(kuò)大率較小，起下鉆順利，在完井測(cè)井作業(yè)期間，所有測(cè)井項(xiàng)目均一次完成。該井311.2 mm井段，在大井眼、淺層造斜、井斜較大、斜井段較長(zhǎng)的情況下，采用常規(guī)電纜測(cè)井一次成功。

4 結(jié)論與建議

（1）通過(guò)優(yōu)選鉆頭、BHA、配合優(yōu)質(zhì)高性能鉆井液，采用常規(guī)的導(dǎo)向鉆井技術(shù)可以滿足勘探開(kāi)發(fā)需求，達(dá)到工程施工目的，同時(shí)能夠取得提速提效的效果。

（2）隨著位移的增加，后期滑動(dòng)鉆進(jìn)的時(shí)候出現(xiàn)托壓現(xiàn)象，建議在后期施工的井中可使用水力振蕩器等減摩工具，提高滑動(dòng)鉆進(jìn)效率，進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速。

（3）在潿二段遇到大段礫石層導(dǎo)致鉆頭磨損較為嚴(yán)重，建議在后續(xù)井中可對(duì)鉆頭進(jìn)行針對(duì)性改進(jìn)，提高鉆頭壽命。