金龍油田防斜打快研究與應(yīng)用

馬振旭，付 仕，馬振源，張志強(qiáng)

（西部鉆探定向井技術(shù)服務(wù)公司，新疆 克拉瑪依 834000）

1 基本概述

金龍油田金龍2區(qū)塊，該區(qū)塊地層剖面巖性非均質(zhì)程度高，礫石夾層多，砂礫巖地層厚，可鉆性差，其主要鉆遇地層為八道灣組與白堿灘組克拉瑪依組，地層傾角大，使用常規(guī)的鐘擺鉆具和滿眼鉆具，雖能起到很好的防斜作用，但降低了鉆井速度。本文主要介紹使用螺桿鉆具組合并配合MWD 進(jìn)行復(fù)合鉆井技術(shù)，大大提高了機(jī)械鉆速和井身質(zhì)量。

隨著金龍油田金龍2區(qū)塊不斷深入開發(fā)，平臺水平井越來越多，金龍2井區(qū)整體地層傾角由東向西，導(dǎo)致直井段方位均朝向270°左右漂移，金龍大平臺井口間距僅10m，裸眼段長達(dá)3200m，防碰風(fēng)險大。提速問題是鉆井技術(shù)中的難點和重點，此前常用的防斜和糾斜技術(shù)多采用“輕壓吊打”，往往是以犧牲鉆井速度為代價，但是，在復(fù)雜地層中即使很小的鉆壓，也難以控制井斜。采用螺桿鉆具組合結(jié)合MWD 無線隨鉆測斜儀，在提高了鉆井速度的同時，有效地保證了井身質(zhì)量。

1.1 儲藏開發(fā)

金龍2井區(qū)二疊系上烏爾禾組和佳木河組。地理位置西距克拉瑪依市38km。本區(qū)所鉆地層自上至下依次為白堊系（K）、侏羅系（J）、三疊系（T）、二疊系（P）。各地層之間均為不整合接觸。區(qū)內(nèi)主力油層有兩套，一為二疊系上烏爾禾組（P3），另為二疊系佳木河組（P1j）。詳細(xì)地層分層見圖1。

1.2 巖性特征

金龍油田金龍2區(qū)塊上烏爾禾組油藏，地層傾角大（白堿灘、克上和克下組地層傾角鉆進(jìn)過程中易斜，上部井斜控制不好下部地層井斜趨勢較為明顯），在鉆進(jìn)施工過程中，井斜不易控制。

該區(qū)塊地層剖面巖性非均質(zhì)程度高，礫石夾層多，砂礫巖地層厚，可鉆性差,根據(jù)已鉆井資料，總結(jié)巖性特征，詳細(xì)地層巖性見表1。

表1 金龍油田金龍2區(qū)塊巖性特征表

2 金龍油田金龍2區(qū)塊鉆井難點

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及已鉆井資料可知，該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，巖性多變，在橫向及縱向上都呈現(xiàn)了很強(qiáng)的非均質(zhì)性，尤其是穿斷層井，石炭系逆掩體巖性可鉆性差，斷層面及地層傾角都很大，井身質(zhì)量難以控制，使用常規(guī)鉆具組合在有效控制井身質(zhì)量的同時，卻無形地降低了鉆井速度。

2.1 井身質(zhì)量控制

金龍2區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)見表2。

表2 金龍2區(qū)塊井身結(jié)構(gòu)

2.2 鉆井速度

根據(jù)已鉆井資料，該區(qū)塊地層剖面巖性非均質(zhì)程度高，礫石夾層多，砂礫巖地層厚，可鉆性差,加上使用常規(guī)的鉆具組合和采用輕壓吊打的方式，一旦井斜過大下入螺桿糾斜定向鉆時在90～120min/m 嚴(yán)重影響了鉆井速度和鉆井周期。

3 常用防斜鉆具對比

此前常常采用以下幾種鉆具組合。

3.1 鐘擺鉆具

采用鐘擺鉆具組合需要通過輕壓吊打的方式來防斜，不僅平均機(jī)械鉆速慢，一般在5～6m/h 之間，而且穩(wěn)斜效果不好。井斜增長過快，起不到防斜打快的預(yù)期目的，如圖2所示。

3.2 滿眼鉆具

扶正器+常規(guī)彎螺桿鉆具組合，屬于滿眼鉆具組合的一種，這種鉆具組合可以采用大鉆壓、高鉆速進(jìn)行轉(zhuǎn)盤鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速快，而且井斜增長的慢，穩(wěn)斜效果比較好，鉆頭使用的時間長，節(jié)省了起下鉆的時間，純鉆時間多、純鉆實效大等優(yōu)勢，這種鉆具組合在金龍2井區(qū)的應(yīng)用是較成功的。不足之處是極易造成卡鉆，不利于井下安全。井斜一旦增長趨勢明顯，不能有效進(jìn)行穩(wěn)斜防斜作業(yè)。平均機(jī)械鉆速在6m/h左右，如圖3所示。

以上兩種鉆具組合在金龍油田金龍2 區(qū)塊使用較多，兩種鉆具都各有其優(yōu)缺點，但無法達(dá)到我們防斜打快的目標(biāo)。

4 “PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+扶正器”+MWD復(fù)合鉆進(jìn)

4.1 鉆具組合選擇

隨鉆MWD是獲得井下信息的重要技術(shù)手段。該技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用于各油田的防斜打直鉆進(jìn)過程中，并取得了顯著的成果。在這里我們使用隨鉆MWD是為了監(jiān)測施工井的井斜變化，提前進(jìn)行預(yù)判，在金龍2井區(qū)上部松軟地層要把井斜控制在2°以內(nèi)、方位控制在90°～110°范圍、給下部井段軌跡飄向270°方位預(yù)留好適當(dāng)?shù)奈灰屏?。有效地保證井身質(zhì)量在設(shè)計要求范圍。

使用“PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm扶正器”鉆具防斜實質(zhì)上是使鉆頭轉(zhuǎn)速提高了數(shù)倍,提高鉆具的防斜能力。其防斜機(jī)理是靠“PDC 鉆頭+無扶螺桿（1°）+扶正器”外殼井下馬達(dá)的偏軸作用，使底部鉆具在井內(nèi)旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)鉛垂力加井眼擴(kuò)大率，用于防斜。在金龍2區(qū)塊，我們使用了“PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm扶正器”的鉆具組合。如圖4所示。

4.2 鉆井參數(shù)優(yōu)選

鉆井參數(shù)：鉆壓在60～120kN 左右為佳。不是強(qiáng)化鉆進(jìn)參數(shù)，首先要考慮井下的安全。如轉(zhuǎn)盤發(fā)生憋跳現(xiàn)象要及時降低鉆壓。其次要考慮井壁的穩(wěn)定性，如鉆時過快泥漿造壁性還未完全形成，容易發(fā)生井塌、井漏等復(fù)雜事故。再次鉆壓要與排量和泵壓相匹配，如井底巖屑。鉆頭重復(fù)研磨和切削井底巖屑，造成鉆頭使用效率降低和鉆時變慢。轉(zhuǎn)速定在80～100r/min左右，轉(zhuǎn)速過低鉆時較慢，轉(zhuǎn)速過高不利于井下安全。排量在60L/s 左右，排量能做到在100kN 的鉆壓下將井底巖屑順利攜帶上來就可以。泵壓在20～22MPa為宜，利用泵壓沖擊力來達(dá)到更高效的切削效果。

使用“PDC 鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm 扶正器”的鉆具組合結(jié)合無線隨鉆MWD 復(fù)合鉆進(jìn)這種方式，既能有效防斜，也能有效糾斜，做到復(fù)合鉆多定向鉆少。因螺桿屬于動力鉆具。平均機(jī)械鉆速與常用的幾種防斜鉆具有了很大提高，直井段鉆井工期縮短一倍以上。防斜打快應(yīng)用效果明顯。

5 現(xiàn)場應(yīng)用效果

該鉆具組合2020年5月12日在JLHW240 井首次應(yīng)用，JLHW240 井位于準(zhǔn)葛爾盆地金龍油田金龍2 區(qū)塊，井別：采油井，設(shè)計直井段長：5336m，垂深：4198m。

該井直井段深度3760m，為了有效控制井身質(zhì)量和提高鉆井速度，我們對鉆具組合和鉆井參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化：

鉆具組合：?311.2mmPDC 鉆頭+?244mm 無扶螺桿（1°）+ ?310mm 扶正器+?203mmMWD 短節(jié)+?203mm 無 磁 鉆 鋌(1 根)+?203mm 鉆 鋌(3 根) +?177.8mm鉆鋌(9根)+隨鉆震擊器+?127mm加重鉆桿（42根）+?127mm鉆桿。

鉆壓：60～120kN；泵壓：18～22MPa；排量：60L/s；轉(zhuǎn)速：80～100r/min。

施工過程中，MWD 儀器監(jiān)測段井斜最大值為2.33°，全井平均機(jī)械鉆速15.3m/h，相比JLHW2006 井鉆進(jìn)機(jī)速5.37m/h，提高了185%。位列該區(qū)平均機(jī)械鉆速前列，并有效地控制了井身質(zhì)量。

其中JLHW240井還創(chuàng)造了日進(jìn)尺超過600m的紀(jì)錄。表4為金龍油田金龍2區(qū)塊部分井使用了“PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm扶正器”的鉆具組合結(jié)合無線隨鉆MWD復(fù)合鉆進(jìn)方式和常用糾斜鉆具提速對比。最大井斜控制效果如表3所示。

表3 井斜控制效果

同區(qū)塊部分井平均機(jī)械鉆速提速對比如圖5所示。

同區(qū)塊部分井工期提速對比如圖6所示。

6 結(jié)論

（1）直井防斜可以根據(jù)不同的地層特征選擇不同的鉆具組合，以達(dá)到防斜打快的目標(biāo)。

（2）金龍油田金龍2井區(qū)地層傾角大（八道灣、白堿灘、克上和克下組地層易斜），使用“PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm扶正器”鉆具配合MWD方式可以有效控制井身質(zhì)量。

（3）金龍2 區(qū)塊下部井段巖性可鉆性差使用“PDC鉆頭+無扶螺桿（1°）+?310mm扶正器”鉆具組合可以防斜效果極佳，有效縮短鉆井周期。