“進(jìn)口扭沖+PDC”在HD11—5—2H井的應(yīng)用

【摘 要】塔里木盆地是我國深井、超深井比較集中的主要地區(qū)之一。但常規(guī)鉆井技術(shù)在哈得地區(qū)、哈拉哈塘地區(qū)、塔河10區(qū)、塔河12區(qū)、托普臺地區(qū)的二疊系、石炭系地層施工中機(jī)械鉆速低。本文以“進(jìn)口扭沖+PDC”在HD11-5-2H井直導(dǎo)眼井段的成功應(yīng)用為例，從地層物性特點、扭沖工具特點、鉆井液性能、施工重點多個方面進(jìn)行詳細(xì)敘述。對塔里木盆地所有該地層的鉆井提速有很好的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】進(jìn)口扭沖+PDC；二疊系；石炭系

1 HD11-5-2H井直導(dǎo)眼地質(zhì)情況及施工難點

1.1 直導(dǎo)眼井身結(jié)構(gòu)及地層

本井直導(dǎo)眼設(shè)計井身結(jié)構(gòu)為：12 1/4″井眼×800m/9 5/8″套管×800m +8 1/2″井眼×5140m；本井直導(dǎo)眼實際井身結(jié)構(gòu)為：12 1/4″井眼×808.07m/9 5/8″套管×808.07m+8 1/2″井眼×5140m

本井鉆遇地層自上而下為新近系、古近系、白堊系、侏羅系、三疊系、二疊系、石炭系和志留系。其中4274-4523m為二疊系，4523-5119m為石炭系，施工難度最大。

1.2 二疊系及石炭系鉆井難點分析

1.2.1 二疊系難點分析

二疊系火成巖地層巖性主要以凝灰?guī)r、玄武巖、安山巖、泥巖為主。巖石抗壓強(qiáng)度高，地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差，易漏。鉆井過程中易垮塌掉塊，該井段目前不適合常規(guī)PDC鉆頭單獨(dú)鉆進(jìn)。在先期承鉆二疊系井中，存在不同程度的二疊系掉塊卡鉆及漏失現(xiàn)象。

1.2.2 石炭系難點分析

石炭系地層包含卡拉沙依組和巴楚組，該地層巖性主要為砂泥巖互層。其中泥巖段地層質(zhì)硬性脆，地層研磨性強(qiáng)。

a.石炭系卡拉沙依組深灰、灰黑色泥巖，灰色、褐色泥巖（膠粘性很強(qiáng)），PDC鉆頭牙齒不易吃入，易造成PDC鉆頭泥包，多數(shù)井甚至連續(xù)發(fā)生泥包現(xiàn)象，對施工進(jìn)度和平均機(jī)械鉆速均造成較大影響。

b.石炭系卡拉沙依組、巴楚組砂泥巖互層段存在含礫砂巖、礫石，極易造成PDC鉆頭報廢。

針對以上技術(shù)難點特別是二疊、石炭系井段機(jī)械鉆速低的現(xiàn)狀，通過前期的研究、對比分析，認(rèn)為采用“進(jìn)口扭沖+PDC”技術(shù)進(jìn)行施工有望解決提速瓶頸。

2 HD11-5-2H井直導(dǎo)眼進(jìn)“進(jìn)口扭沖+PDC”使用情況

2.1 阿特拉扭力沖擊器的技術(shù)特點

該井直導(dǎo)眼采用阿特拉扭力沖擊器+ PDC鉆頭進(jìn)行施工。該扭沖有以下技術(shù)特點：

（1）扭力沖擊發(fā)生器內(nèi)部機(jī)械機(jī)構(gòu)合理，連接牢固可靠，無任何橡膠件、電子件，即便工具失效，也只相當(dāng)于一個接頭隨鉆頭旋轉(zhuǎn)，機(jī)械鉆速會降低，但降低了井下風(fēng)險。

（2）提速打快的同時能起到防斜的作用，保證井身質(zhì)量。

（3）排量和流速越大，扭力沖擊器產(chǎn)生的沖擊能量也越大，對鉆頭產(chǎn)生的機(jī)械鉆速以及沖擊的頻率也越高。

（4）由于扭力沖擊器是從扭向上產(chǎn)生穩(wěn)定均勻的高頻沖擊，所以只適用于金剛石鉆頭。

（5）配合PDC鉆頭使用時，產(chǎn)生的振動或沖擊，可以大大消除鉆頭依靠扭力積蓄吃入地層時產(chǎn)生的粘滑現(xiàn)象，從而延長PDC鉆頭和鉆具的壽命。

（6）使PDC鉆頭更有效地剪切破碎地層，大大增加機(jī)械鉆速和鉆井導(dǎo)向性。

2.2 HD11-5-2H井“進(jìn)口扭沖+PDC”使用情況

本井共使用兩次“進(jìn)口扭沖+PDC”對二疊系及石炭系地層進(jìn)行鉆進(jìn)。第一趟鉆使用井段4274-4359m，本井段為二疊系純玄武巖段，由于本井純玄武巖段長，造成鉆頭磨損嚴(yán)重，機(jī)械鉆速低起鉆。第一趟鉆進(jìn)尺85m，純鉆進(jìn)時間40h，平均機(jī)械鉆速2.13m/h。第二趟鉆使用井段4359-5140m，從二疊系下部一直鉆至直導(dǎo)眼完鉆井深，進(jìn)尺781m，純鉆進(jìn)時間152.4h，平均機(jī)械鉆速5.12m/h。

鉆具組合：Φ215.9mmPDC鉆頭+扭力沖擊器+Φ158.8mm無磁鉆鋌×1根+Φ158.8mm鉆鋌×1根+Φ212mm扶正器×1只+Φ158.8mm×16根+Φ127mm加重鉆桿×15根+Φ127mm鉆桿

主要施工技術(shù)措施：

（1）優(yōu)選配套鉆頭，本井二疊系上部地層選用UD513剛體PDC鉆頭，下部地層選用U513M胎體PDC鉆頭。

（2）下入工具前一趟鉆起鉆前要充分循環(huán)，保證井眼干凈，并用稠漿對下部裸眼段封井，防止沉砂過多造成井下復(fù)雜和泥包鉆頭。工具入井下鉆過程中，要落實好下鉆各項操作要點，防止沉砂卡鉆及泥包鉆頭，做到提前開泵，循環(huán)劃眼到井底。

（3）正常鉆進(jìn)前，在近井底位置沖洗15分鐘左右，然后采用小鉆壓0.5-1t鉆進(jìn)0.5m后，再按正常參數(shù)鉆進(jìn)。二疊系正常鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓8-12t，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)60-65rpm，泵沖85-90 rpm，若果鉆至純玄武巖，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)降低至50轉(zhuǎn)，鉆壓降為8t。

（4）鉆進(jìn)時看好扭矩和泵壓變化，扭矩異常及時調(diào)整參數(shù)。本井使用“進(jìn)口扭沖+PDC”鉆進(jìn)，二疊系鉆時約為15min/m，純玄武巖段為20-30 min/m，施工中觀察好鉆時，在鉆穿大段玄武巖后，鉆時超過40 min/m，則扭力沖擊器或鉆頭可能存在問題，應(yīng)循環(huán)起鉆檢查井下工具。

（5）二疊系鉆進(jìn)期間，根據(jù)區(qū)塊已經(jīng)成熟的地層特點，控制好鉆井液密度（本井鉆井液密度為1.25-1.27g/cm3），防止密度過高壓漏地層，出現(xiàn)井漏復(fù)雜。鉆井液處理方面，防塌劑要加足，防塌劑加量大于3%。本井防塌劑含量為4%。

（6）鉆穿二疊系后，對二疊系井段進(jìn)行短起下鉆，修整井壁，短起下鉆過程中防止出現(xiàn)卡鉆事故。由于扭沖工具的特殊性，本井短起下鉆難度不大。

（7）“進(jìn)口扭沖+PDC”在石炭系地層鉆進(jìn)中，鉆時快時鉆壓控制為6-8t，鉆時慢時控制為10-12t，控制好參數(shù)，防斜。本井二疊系石炭系地層最大井斜為1.75°（4400m處）。

（8）根據(jù)已施工情況，現(xiàn)場使用“進(jìn)口扭沖+PDC”過程中，每次下鉆到底開泵較困難，開泵泵壓在5-7MPa左右。

3 “進(jìn)口扭沖+PDC”在二疊系及石炭系地層提速意見

1）良好的鉆井液性能是保證“進(jìn)口扭沖+PDC”成功且安全應(yīng)用的基礎(chǔ)條件。二疊系地層易塌易漏，要根據(jù)區(qū)域鉆井施工經(jīng)驗確定鉆井液密度，現(xiàn)場加足防塌劑，采用物理防塌、化學(xué)防塌相結(jié)合的方式保證井眼安全。調(diào)整好鉆井液性能，防止PDC鉆頭泥包。

2）“進(jìn)口扭沖+PDC”工具入井前要認(rèn)真檢查工具，根據(jù)地層優(yōu)選PDC鉆頭。使用過程中，根據(jù)不同地層調(diào)整好鉆井參數(shù)，要根據(jù)井下情況，鉆時、扭矩等參數(shù)判斷工具使用情況，異常時要起鉆檢查，防止出現(xiàn)井下事故。

3）二疊系及石炭系井段不可避免的會出現(xiàn)掉塊，現(xiàn)場在施工中一定要防止掉塊卡鉆。

4）使用“進(jìn)口扭沖+PDC”工具進(jìn)行施工，可減少起下鉆次數(shù)，提高效率，且機(jī)械鉆速比常規(guī)鉆進(jìn)方式提高明顯，本井石炭系地層機(jī)械鉆速比常規(guī)PDC鉆進(jìn)提高一倍以上。

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