冀東油田高尚堡區塊深井鉆井的設計與施工

任貴河

[摘要]以高17-30井為例介紹冀東油田高尚堡區塊深井鉆井的設計和施工重點。高17-30井是冀東油田公司高尚堡作業區內的一口重點生產井，該井在鉆井過程中存在著地層易漏失，地層可鉆性差，地層壓力及檢測性標準差，鉆井周期長，地層中含H2S等技術難題。為此，本井采用“螺桿+頂驅”復合鉆進來提高機械鉆速，優選適合此地層的鉆頭，采用硅基鉆井液體系，確保該井順利鉆至設計井深。詳細介紹該井工程設計、現場施工及鉆井新技術的應用成果。高17-30井的成功施工，對該區塊的同類深井的鉆井任務，有一定的借鑒和指導作用。

[關鍵詞]深井鉆探 工程設計 井身結構 高17-30井

中圖分類號：TE2文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0320062－01

高17-30井是冀東油田公司高尚堡作業區內的一口重點生產井，井深為3945.00米，完鉆層位在第三系沙河街組第3亞層，該井在2008年7月21日開鉆，在2008年9月12日完鉆，該井在鉆探過程中主要有以下幾個難點：

1．地層易漏失。在沙河街組地層中，由于長期的開采，地層某些區域地層壓力嚴重下降，導致井筒內液柱壓力大于地層壓力，引起地層漏失，且漏失量比較大。

2．地層可對比性差。在沙河街組的地層中，地層巖性變化大，與鄰井的地層對比差，層位比較復雜。

3．巖石的可鉆性差。進入沙河街組后，泥巖與砂巖互層，軟硬變化大，泥巖易水化剝落掉塊，易塌，且泥巖非常致密，硬度大，對鉆頭的磨損厲害。

4．地層的傾角大，井深質量控制難度大，易斜。

5．鉆井周期長，裸眼段比較長，工程施工難度大。

6．在沙河街地層中含有硫化氫，要控制地層壓力。

高17-30井在施工過程中，應用了井身結構優化，螺桿鉆具，復合鉆進等先進的技術。全井施工順利，提前完成了施工任務。

一、鉆井工程設計

（一）井身結構優化

在高尚堡作業，高17-30井采用了現在冀東油田比較成熟的井身結構：

鉆頭程序：φ444.5mm+φ311.1mm+φ215.9mm；

套管程序：φ339.7mm+φ244.5mm+φ139.7mm；

由于地層的不確定性的因素很多，又要深井鉆進時，井眼尺寸要足夠大，而且要考慮經濟方面的問題，所以在考慮井眼尺寸、套管尺寸的時候，要選擇尺寸大小合適的。

高17-30井井身結構分析：

1．能有效保護油氣藏，盡量采用較小鉆井液密度，減小產層污染。

2．能避免漏、噴、塌、卡等井下復雜情況。

3．當發生溢流時，具有壓井處理溢流的能力，在井涌壓井時不壓漏地層。

4．下套管過程中，井內鉆井液液柱壓力和地層壓力之間的差值不致產生壓差卡套管。

5．盡可能提高機械鉆速、減少鉆井成本。

6．有利于井眼軌跡控制，有利于精確中靶。

通常需要封隔并保護淡水層和非固結地層，易出故障的頁巖層段，在鉆遇異常高壓層段前先封隔易漏失層位，在鉆遇正常壓力層段時先隔開異常高壓地層，不同壓力層系地層或需采用密度相差較大的鉆井液來控制的地層不處于同一裸眼段：避免過長的裸眼。

（二）鉆井方式優化

為了提高機械鉆速，在鉆頭選型，鉆具組合，鉆井參數等方面進行了優化設計，加大了新技術的應用，特別是在三開泥巖的鉆進過程中采用了“螺桿+頂驅”復合鉆進的方法，大大提高了機械鉆速，節約了成本，減少了鉆井周期。

1．鉆頭選型：在一開鉆進中，選用φ444.5mm的牙輪鉆頭，主要是從節省成本的方面的考慮。可以提高鉆進的速度。二、三開使用的是經過設計改裝過的PDC鉆頭。

2．鉆具結構：鐘擺鉆具組合應用于一開，二開的鉆進中 ，可以防斜，提高井身質量：三開后，應用螺桿導向鉆具組合，有效控制井眼軌跡。保證施工正常。

3．鉆井參數：

4．泥漿優選：一開選用基漿鉆進，二開選用兩性離子聚合物體系，三開選用硅基成膜鉆井液體系。

5．固井設計：高17-30井具有井深、水泥用量大、同一裸眼中多產層多壓力系統共存、地層壓力高、地溫高、井

下漏層多等特點，固井施工難度較大。該井設計采用的固井方法有常規固井及雙凝水泥漿固井。

二、現場施工

完鉆井深3942.00ｍ，鉆井周期54ｄ，建井周期72ｄ，全井平均機械鉆速9.1ｍ/ｈ，一開、二開、三開井徑擴大率分別為14%、11%和12%。高17-30井自2008年6月27日開始側鉆，歷時78ｄ，采用復合鉆進方式鉆至井深3942.00ｍ，因目的層發現良好油氣顯示，決定提前完鉆。

（一）鉆頭的使用情況

高17-30井共使用鉆頭11只。使用比較成功的鉆頭包括一開DP2鉆頭（三牙輪)；二開與鉆頭廠家合作開發的適應本區塊地層特點的FM658（PDC鉆頭)，此鉆頭的最高機械鉆速可達70m/h，平均機械鉆速在10m/h；三開鉆頭廠家合作開發B234H，可提高鉆頭抗泥包能力及抗磨損能力，平均機械鉆速在2.7m/h。

（二）鉆井液技術

按設計配好泥漿，隨時檢測好泥漿性能，維護泥漿性能的穩定。

三、鉆井新技術的應用

復合鉆井：高17-30井在鉆進至沙河街組第3亞層時，應用了“PDC+螺桿”復合鉆井技術，機械鉆速顯著提高，最高機械鉆速可達3.2m/h取得了良好的經濟效益。另外，復合鉆井應用的鉆壓較小，有利于降斜。典型鉆具組合為：215.9ｍｍPDC鉆頭+207ｍｍ螺桿+177.8ｍｍ無磁鉆鋌+215ｍｍ穩定器+177.8ｍｍ鉆鋌×11根+1270ｍｍ鉆桿+頂驅。鉆進參數：鉆壓80kN，轉速30ｒ/ｍｉｎ+螺桿，排量30Ｌ/ｓ，泵壓20MPa；鉆井液性能：密度1.31～1.39kg/Ｌ，粘度48～52ｓ，濾失量2.0～2.6mＬ，初切力4.0～5.5Pa，終切力4.5～5.5Ｐａ，含砂量0.3%，pH值9.5。

四、認識與建議

1．高尚堡地區陸相地層適合使用PDC鉆頭；沙河街組地層研磨性強，需要研制保徑效果更好，抗泥包系列鉆頭，提高鉆頭的使用壽命及減少起下鉆時間。

2．為減少井下復雜情況的發生、合理設計井身結構及為保護油氣層提供準確的基礎依據，建議進一步加強地質構造、地層壓力預測和檢測技術的研究，建立準確的區塊三個地層壓力剖面。

3．較為準確的地質資料是合理井身結構設計的前提。

4．結構設計系數是隨井深而變的，在設計中應采用隨井深變化的設計系數值。

5．考慮各項因素，提出的改進和新增的井身結構系列應加強實踐及應用。

參考文獻：

[1]《高17-30井鉆井與地質設計》，冀東油田公司，2008-7.

[2]《高17-30井鉆井井史》，冀東油田公司，2008-9.

[3]《鉆井手冊》，石油工業出版社，1995-6.