降本增效“一趟鉆”

文／朱米福 李 睿

2020 年，中國石油冀東油田淺層目的層區(qū)塊應(yīng)用“一趟鉆”鉆井技術(shù)共計37 井次。與非“一趟鉆”鉆井對比，平均機(jī)械鉆速提高26%，平均鉆井周期縮短2 天，鉆井提速提效顯著。

●“一趟鉆”技術(shù)助力冀東油田產(chǎn)能建設(shè)降本增效。 供圖/冀東油田

所謂“一趟鉆”，是指在泥巖、砂泥巖互層以及砂礫巖互層井段，通過優(yōu)化鉆井參數(shù)，分析鉆進(jìn)過程中鉆時、鉆壓變化規(guī)律，精準(zhǔn)井眼軌跡控制，可以利用一支研磨性強(qiáng)的高效鉆頭，一次下井打完一個開次的所有進(jìn)尺。這不僅可以減少單井鉆頭用量，而且可以減少起下鉆頻次和時間，縮短鉆井周期，達(dá)到大幅度提升產(chǎn)能建設(shè)速度、降低鉆井成本的效果。

攻關(guān)鉆頭

起初，冀東油田“一趟鉆”技術(shù)僅應(yīng)用在砂巖、砂泥巖互層的定向井中，應(yīng)用的井段受限。在鉆遇到礫巖、火山巖和復(fù)雜巖性時，必須起鉆更換鉆頭。因?yàn)镻DC 鉆頭耐磨性不足，磨損嚴(yán)重。

PDC 鉆頭主要用于鉆進(jìn)軟到中硬的均質(zhì)地層。而火山巖可鉆性在5-7 級，屬于中到中硬地層。冀東油田館陶組火成巖井段夾層多，可鉆性級別低的2 級，高的7 級，極不均質(zhì)，同時下部地層以含礫砂巖和砂礫巖為主。這不僅要求鉆頭要有較高的抗沖擊性，而且要求有較高的抗研磨性。

冀東油田鉆采工藝研究院堅持從源頭入手，組織技術(shù)團(tuán)隊(duì)專題攻關(guān)，積極探尋耐磨性和抗沖擊性能好的鉆頭，并在實(shí)踐應(yīng)用中不斷創(chuàng)新完善，提高鉆頭的使用壽命。

針對PDC 鉆頭在不同構(gòu)造中，切削齒的磨損程度不同，影響鉆頭壽命的問題，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)加大與石油院校的合作力度，廣泛收集各個構(gòu)造測井資料，建立可鉆性預(yù)測模型，摸清破巖機(jī)理，對PDC 鉆頭的刀翼數(shù)、刀翼排列、寬度及方向，切削齒直徑、密度、形狀及類型，冠部輪廓剖面形狀、噴嘴數(shù)量及布局等進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

通過多次現(xiàn)場試驗(yàn)與推廣應(yīng)用，冀東油田完成了多個構(gòu)造高效鉆頭的應(yīng)用，利用螺旋刀翼和螺旋保徑、中高密度布齒，鉆頭壽命得到了保障?，F(xiàn)在，目的層館陶組單支鉆頭進(jìn)尺達(dá)到了1500 米。

集成配套

“一趟鉆”鉆井技術(shù)的核心除了一支性能優(yōu)異的鉆頭外，還需要穩(wěn)定的井眼條件、高效高速鉆進(jìn)完成一個開次進(jìn)尺。因此，它需要優(yōu)質(zhì)的鉆井液、精準(zhǔn)的井眼軌道設(shè)計以及導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)。

冀東油田鉆采工藝研究院設(shè)計人員在研究中始終懷抱對儲層的熱愛，深入學(xué)習(xí)、探究和了解、洞悉構(gòu)造和地層，做到儲層需要什么工程上就全力做好技術(shù)支撐，不斷建立關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的控制體系。

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)一：初期，在鉆井工程方案設(shè)計時，與地質(zhì)人員充分結(jié)合，做到工程地質(zhì)“一體化”。特別是水平井，不僅要掌握儲層巖性、厚度，而且要通過多次的井眼軌跡優(yōu)化，有效控制“狗腿度”和井斜。同時，根據(jù)實(shí)際鉆探情況，及時對實(shí)鉆井眼軌跡進(jìn)行修正和控制，以“高效鉆頭+螺桿+LWD/近鉆頭導(dǎo)向工具”的鉆具組合，進(jìn)行井眼軌跡監(jiān)測控制和地質(zhì)導(dǎo)向，保證水平井按照地質(zhì)要求精確著陸，且沿油層水平鉆井，提高水平井油層鉆遇率。

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)二：隨著井斜角的增加，井壁受到剪切應(yīng)力的影響較大，容易坍塌掉塊。攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過開展儲層配伍性研究，優(yōu)選優(yōu)質(zhì)的鉆井液鉆進(jìn)，將井徑擴(kuò)大率控制在12%以內(nèi)，在提高井壁的承壓能力的同時，最大限度保護(hù)了儲集層，防止對儲層造成傷害。

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)三：通過優(yōu)化復(fù)合鉆進(jìn)時鉆壓、排量的變化，計算摩阻扭矩，了解鉆遇地層的延伸能力，滿足不同水平段段長特性的儲層。

通過實(shí)施“一井一工程”，加強(qiáng)水平井全過程管理，冀東油田不再以單一技術(shù)“橫掃千軍”，而是整合優(yōu)質(zhì)技術(shù)，配套應(yīng)用，有的放矢，建立優(yōu)化配伍機(jī)制。

攻關(guān)團(tuán)隊(duì)通過綜合運(yùn)用巖石力學(xué)、數(shù)值模擬、油田化學(xué)等多學(xué)科及前沿理論，做到技術(shù)集成配套，讓有效的井壁穩(wěn)定促進(jìn)復(fù)雜巖性的穩(wěn)定破巖，并制定了相應(yīng)的技術(shù)措施，形成了復(fù)雜巖性優(yōu)快鉆井配套鉆井技術(shù)。

持續(xù)創(chuàng)新

目前，冀東油田“一趟鉆”鉆井技術(shù)已廣泛應(yīng)用到直井、定向井、水平井等各類井型。其中，定向井“一趟鉆”技術(shù)采用高效鉆頭+MWD+螺桿，水平井“一趟鉆”技術(shù)采用高效鉆頭+螺桿+LWD/近鉆頭導(dǎo)向工具。

如今，冀東油田已經(jīng)做到二開215.9毫米井眼“一趟鉆”技術(shù)的全面應(yīng)用。尤其在泥巖、砂泥巖互層以及館陶組火山巖、砂礫巖互層井段，平均進(jìn)尺1800 米，單支鉆頭進(jìn)尺最大2652 米。

2020 年，南堡23-平2308 水平井完鉆井深3044 米，應(yīng)用“一趟鉆”技術(shù)，鉆井周期僅7.92 天，機(jī)械鉆速46.12米/小時，打破同區(qū)塊同類型井紀(jì)錄；蠶2-平12 水平井完鉆井深2399 米，采用“一趟鉆”鉆井技術(shù)，全井平均機(jī)械鉆速44.43米/小時，創(chuàng)該區(qū)塊鉆井提速新指標(biāo)。

冀東油田鉆采研究院科研人員解放思想，創(chuàng)新突破，2020 年在深層三開井應(yīng)用“一趟鉆”技術(shù)5井次。相比二開井“一趟鉆”技術(shù)，它面臨著更多復(fù)雜的鉆井情況，但最終獲得了可喜成果。

南堡280-22 定向井完鉆井深4131 米，采用“一趟鉆”鉆井技術(shù)，三開215.9 毫米井眼單支鉆頭進(jìn)尺1229 米，全井平均機(jī)械鉆速13.59 米/小時。在南堡280區(qū)塊第一批實(shí)施三開“一趟鉆”鉆井的3 口井，相比其他井平均機(jī)械鉆速提高10%。

柳北—平14 水平井完鉆井深3394米，采用“一趟鉆”鉆井技術(shù)，三開215.9 毫米井眼單支鉆頭進(jìn)尺807 米，全井平均機(jī)械鉆速9.87 米/小時。相比同區(qū)塊以往的實(shí)施井，“一趟鉆”鉆井平均機(jī)械鉆速提高5%。

通過持續(xù)優(yōu)化，2020 年冀東油田共實(shí)施“一趟鉆”鉆井技術(shù)37 井次，整體節(jié)約鉆井成本370 萬元，為產(chǎn)能建設(shè)降本增效和新井“早完井、早投產(chǎn)、早拿油”提供了有力的技術(shù)支撐。

冀東油田鉆采工藝研究院正在進(jìn)一步深化細(xì)化三開井“一趟鉆”技術(shù)的攻關(guān)應(yīng)用，將在優(yōu)快鉆井的道路上持續(xù)發(fā)力，相信2021 年定能再創(chuàng)佳績。