WS1-4井鉆井實踐與認識

王躍(大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411)

WS1-4井鉆井實踐與認識

王躍(大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411)

WS1-4井是部署在松遼盆地徐家圍子斷陷安達凹陷的一口開發井，通過鉆井技術難點的分析，進行了井身結構和鉆具組合的優化設計，施工中二開優選PDC鉆頭，三開采用復合鉆井和液動旋沖工具進行鉆井提速，取得了良好的施工效果。

鉆井難點；優化設計；鉆井提速；WS1-4井

松遼盆地北部深層構造整體上呈現斷凹斷隆相間的區域構造格局，安達地區處于松遼盆地東南斷陷區徐家圍子斷陷北部。為進一步探索營城組火山巖含氣性，在松遼盆地東南斷陷區徐家圍子斷陷安達凹陷構造上部署了WS1-4井。該井設計井深3377.00，完鉆層位營城組三段火山巖。

1　鉆井技術難點分析

WS1-4井鉆遇的地層自上而下主要有明水組、四方臺組、嫩江組、青山口組、泉頭組、登婁庫組、營城組。鉆井過程中存在的主要問題有：

1.1四方臺組以上疏松地層易漏、易塌。

1.2嫩江組和青山口組泥巖段長，易發生井眼縮徑和泥包卡鉆。

1.3嫩一段地層傾角為1.9°且地層軟硬交錯、登二段地層傾角為5.6°，鉆至相應層位時易斜。

1.4營城組火山巖內部斷層發育，脆性火山巖因破碎易落碎塊，疏松的凝灰質巖，遇水易膨脹，易發生井塌、卡鉆等復雜事故。

1.5營城組火山巖厚度較大、硬度高、可鉆性級值高、研磨性強、鉆速慢，易發生斷鉆具、掉牙輪等井下事故。

1.6鄰井營城組地層鉆進多次發生氣侵，起下鉆后效嚴重，采用近平衡鉆井進入目的層，井控要求高。

2　優化設計技術

2.1井身結構優化設計

井身結構設計的好壞，直接關系到鉆井施工的成敗。因此根據WS1-4井的地質特點，對該井的井身結構進行優化設計，擬采用三層套管的井身結構。一開采用Φ444.5mm鉆頭施工至井深191.00m，下入Φ339.7mm表層套管，封固明水組二段上部易漏易塌地層，防止上部地層井漏、井塌；便于安裝井口裝置。二開采用Φ311.2mm鉆頭施工至井深1852.00m，下入Φ244.5mm技術套管，封隔易塌及不同壓力層系，懸掛生產套管。三開采用Φ215.9mm鉆頭完鉆，下入Φ139.7mm套管封固目的層。

2.2鉆具組合優化設計

鉆具組合優化設計是保證井身質量、實現安全、快速鉆井的基礎。根據該井的地層特點及鄰井的鉆探施工情況，在確保井下安全和井身質量、提高鉆井速度的原則下，WS1-4井各次開鉆擬采用的鉆具組合如下所示。

一開為塔式鉆具組合：Φ444.5mm鉆頭+Φ228.6mm鉆鋌× 27.0m+Φ203.2mm鉆鋌×27.0m+Φ177.8mm鉆鋌54.0m+Φ 158.8mm鉆鋌×27.0m+Φ127.0mm鉆桿。

二開為鐘擺鉆具組合：Φ311.2mm鉆頭+Φ228.6mm鉆鋌× 18.0m+Φ308.0mm穩定器×1.5m+Φ228.6mm鉆鋌9.0m+Φ 308.0mm穩定器×1.5m+Φ228.6mm鉆鋌×18.0m+Φ203.2mm鉆鋌×54.0m+Φ177.8mm鉆鋌×54.0m+Φ158.8mm鉆鋌×27.0m+Φ 127.0mm加重鉆桿×139.5m+Φ127.0mm鉆桿。

三開為滿眼鉆具組合：Φ215.9mm鉆頭+Φ214.0mm穩定器× 1.5m+Φ158.8mm鉆鋌×1.5m+Φ214.0mm穩定器×1.5m+Φ 158.8mm雙向減震器×5.2m+Φ158.8mm鉆鋌×9.0m+Φ214.0mm穩定器×1.5m+Φ158.8mm鉆鋌×243.0m+Φ158.8mm投入止回閥×0.4m+Φ127.0mm加重鉆桿×139.5m+Φ127.0mm鉆桿。

3　施工技術

3.1鉆頭優化

自第三系至泉四段地層巖性比較穩定，整個二開井段適合PDC鉆頭鉆進。Φ311.2mm井眼繼續改進鉆頭設計，優選T1951DB+CK506鉆頭，實現PDC鉆頭二開完鉆，其中T1951DB鉆頭外徑為Φ315.00mm，實現擴大上部井眼，減少起下鉆阻卡的作用。

3.2鉆井提速技術

3.2.1直螺桿復合鉆進提速

在大慶油田的深部地層施工中，應用高效PDC鉆頭加渦輪鉆具進行復合鉆井施工，可以顯著的提高機械鉆速和單只PDC鉆頭的進行，提高鉆井施工效率。因此，在該井段的施工中，優選高效PDC鉆頭進行渦輪鉆井試驗，提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期。

3.2.2液動旋沖工具提速技術

大慶營城組火山巖地層具有巖性復雜、研磨性強、可鉆性差等特點，因此常規的PDC鉆頭再該成為施工卡滑，難以吃入地層。因此通過科研攻關，研制出了液動旋沖工具和與之配合的U613M鉆頭和DSRE613M鉆頭，液動旋沖工具是利用流體動力學和能量轉換原理，借助部分鉆井液驅動產生一定頻率的扭轉沖擊，并直接作用在鉆頭上，給鉆頭施加了一個額外的高頻扭矩輔助破巖，解決了鉆頭的卡滑問題，提高了研磨性地層的鉆井速度和鉆頭使用壽命。

4　結語

4.1采用三層套管的井身結構，保證了WS1-4井施工的順利進行。

4.2通過優選T1951DB+CK506鉆頭，實現WS1-4井PDC鉆頭二開順利完鉆。

4.3在深部地層通過渦輪鉆具復合鉆井和應用液動旋沖工具工具，實現了鉆井提速，提高了施工效率。

［1］張書瑞，呂長文，劉卜.大慶慶深氣田深井快速鉆井技術［M］.大慶油田有限責任公司核心技術人才優秀論文集.北京：石油工業出版社.2009.9：210.