DS16井優快鉆井技術實踐與認識

楊春和，呂長文

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

DS16井優快鉆井技術實踐與認識

楊春和*，呂長文

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

DS16井位于徐家圍子斷陷安達凹陷區，主要目的層為營城組火山巖，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；火山巖內部斷層發育，易斜；火山巖因脆性強，破碎落塊，造成井漏、井塌、卡鉆等復雜情況。通過集成應用個性化PDC鉆頭、復合鉆井、液動旋沖鉆井、有機硅鉆井液等技術，僅用64.95d打完了4400m井深，機械鉆速達到了7.87m/h，沒有發生井下復雜，鉆井提速取得了突出效果。

DS16井；火山巖；PDC鉆頭選型；復合鉆井；液動旋沖鉆井；認識

為進一步擴大含氣規模，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DS16井。該井設計井深4300.00m，完鉆層位沙河子組。實鉆井深4400.00m，鉆進周期64.95d，平均機械鉆速7.87m/h，同比鄰井平均鉆進周期縮短41.29d，平均機械鉆速提高94.8%，創出了該區塊最好水平，為加快慶深氣田天然氣勘探速度，提供了寶貴的鉆井經驗。

1　地層特點和鉆井難點

大慶深井泉二段以下地層稱之為深層，巖石特點是硬度高、可鉆性級值高、低溫梯度高、研磨性強。深層硬度最高達5000MPa、可鉆性級值最高達10.38，井深約4500m的井底溫度180℃［1］。這些特定的地質特點，在一定程度上制約了深井鉆井效率。DS16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、營城組和沙河子組。鉆井過程中存在的主要問題有：

（1）四方臺組以上疏松地層易漏、易塌。

（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。

（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。

（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。

（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。

（6）鄰井營城組、沙河子組鉆進多次發生氣侵，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　優快鉆井配套技術

2.1井身結構優化設計

采用三層套管井身結構。

表1　井身結構數據表

2.2優選鉆具組合防斜打快

主要采用合理的防斜、糾斜鉆具組合以達到快速鉆進的目的［］2，DS16井主要采用的防斜鉆具組合有塔式鉆具組合、三螺扶滿眼鉆具組合和雙螺扶鐘擺鉆具組合。

塔式鉆具組合主要用于一開和二開，剛性強，防斜效果好。

一開：為?444.50mmBIT×0.45m+?229.00mmDC× 16.81m+?203.00mmDC×8.25m+?178.00mmDC× 54.57m+?127.00mmDP

二開：為?311.20mmBIT×0.40m+?229.00mmDC× 51.31m+?203.00mmDC×49.62m+?178.00mmDC× 81.94m+?127.00mmDP

滿眼鉆具組合、雙螺扶鐘擺鉆具+井下動力組合穩斜防斜效果好。

三開上部井段：?215.90mmBIT×0.24m+?214.00mm STB×1.70m+?159.00mmJHF×1.00m+?159.00mm SDC×1.37m+?214.00mmSTB×1.60m+?165.00mm DC×9.09m+?214.00mmSTB×1.60m+?159.00mmSJ× 3.97m+?165.00mmDC×229.67m+?127.00mmDP

三開下部井段：?215.90mmBIT×0.29m+?172.00mm LZ×8.33m（?182.00mmYX×1.66m）+?159.00mm JHF×1.00m+?165.00mmDC×18.43m+?214.00mm STB×1.60m+?165.00mmDC×9.31m+?214.00mm STB×1.68m+?165.00mmDC×220.33m+?127.00mm DP

一開完鉆井斜0.1°，二開完鉆井斜0.9°，三開完鉆井斜2.9°，全井最大井斜角4.5°，井斜達到設計要求。

2.3鉆頭優選

自第三系至登四段地層巖性比較穩定，整個二開井段適合PDC鉆頭鉆進。12-1/4″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，進尺2294m，平均機械鉆速12.57m/h，比鄰井DS14井提高72%。其中T1951DB鉆頭外徑為?315.00mm，實現擴大上部井眼，減少起下鉆阻卡的作用。

2.4井下動力鉆具+高效PDC鉆頭提速

2.4.1直螺桿復合鉆進提速

慶深氣田中下部地層使用高效PDC鉆頭加螺桿鉆井即可提高機械鉆速，也可提高機械進尺，因此使用復合鉆井是提高慶深氣田中下部地層機械鉆速的主要手段［］3。

在2632.05～3034.73井段，優選MM64DHPDC鉆頭，配合?172.00mm螺桿鉆具復合鉆進，自登四段鉆至營城組，進尺402.68m，鉆速7.23m/h，是鄰井同井段其它類型PDC鉆頭的2.8倍，是牙輪鉆頭的4.8倍。同比PDC鉆頭縮短鉆進時間2.5d，同比牙輪鉆頭縮短鉆進時間5d。

2.4.2液動旋沖鉆井提速

DS16井使用4套油田自主研發的液動旋沖工具配合U613M鉆頭和DSRE613M鉆頭，實現了PDC鉆頭完鉆，進尺1356.57m、鉆速4.86m/h；鉆速同比鄰井提高了143%，縮短鉆進周期近15d。見表2。

表2　DS16井鉆速、周期與鄰井對比情況

2.5優質鉆井液體系

四方臺組及以上地層。使用配膨潤土混漿體系，具有攜巖性、懸浮性強，造壁性好的優點，有效預防疏松地層漏、塌問題發生，保證下套管和固井作業順利進行。膨潤土漿200m3，預水化24h后，按配方加入攜砂劑和KOH，調整鉆井液密度為1.10～1.15g/cm3，漏斗粘度為60～70s。

嫩江祖至登四段地層。使用有機硅鉆井液體系，具有失水小、抑制性強、防塌效果好的優點，預防鉆具泥包、縮徑卡鉆等復雜事故發生。維護方法：將5%的膨潤土和0.25%的純堿配制成膨潤土漿，預水化24h后加入3%KFT、1%YGY80、1.5%YGT，用SF260和GWJ調整鉆井液的粘度。日常用加藥池配置SF260和GWJ水溶性堿液（用KOH調整pH值）進行日常維護和處理。1500m開始補充加入潤滑劑，保證含量在1%～1.5%范圍內。2000m至二開完鉆加入RH-3型潤滑劑2000～4000kg，保證鉆井液的潤滑性能，避免粘卡，預防井下事故的發生。調整鉆井液密度為1.20～1.28g/cm3，漏斗粘度為60～70s，pH值8.0～11.0，API失水≤4.0 mL，泥餅≤0.5 mm。

登四段至沙河子組地層。主要鉆遇脆性火山巖和疏松的凝灰質巖地層，塌、漏、縮徑仍是主要矛盾。特別是三開采用近平衡鉆井施工，對鉆井液性能要求更為嚴格。三開優選具有強防塌抑制性和抗高溫的有機硅鉆井液體系。首先留60m3二開老漿稀釋除砂至設計密度下限，將5%的優質膨潤土和0.25%的純堿，配制成膨潤土漿，并預水化24h，之加入3%KFT、1%YGY80、1.5%YGT、1.255%BST-3、1%GWJ、1%SF260，調整鉆井液密度為1.15～1.18g/cm3，漏斗粘度為50～70s，pH 值8.0～11.0。RH-3潤滑劑在3500m開始補充加入，保證含量在1.00～1.50%范圍內。嚴格控制API失水上部小于4.0mL，下部（主目的層）小于3.0mL，高溫高壓失水小于14mL，泥餅≤0.5mm。由于儲層氣顯示較好，鉆進3690m，將鉆井液密度提高到1.22g/cm3，鉆進4280m，將鉆井液密度提高到1.32g/cm3，完鉆鉆井液密度1.32g/cm3。? 215.90mm井眼平均井徑擴大率9.19%，目的層井徑擴大率僅為7.50%，沒有出現垮塌和井漏復雜。

3　取得的主要效果

（1）DS16井完鉆井深4400.00m，鉆進周期64.95d，平均機械鉆速7.87m/h，同比鄰井平均鉆進周期縮短41.29d，平均機械鉆速提高94.8%，創出了該區塊最好水平。

（2）全井最大井斜角僅4.5°，目的層井徑擴大率僅為7.50%，井身質量合格。

（3）實現PDC鉆頭二開完鉆，且僅用2只PDC鉆頭打完二開進尺，平均機械鉆速12.57m/h，比鄰井DS14井提高72%。

（4）MM64DHPDC鉆頭，配合?172.00mm螺桿鉆具復合鉆進，自登四段至營城組，進尺402.68m，鉆速7.23m/h，是鄰井同井段其它類型PDC鉆頭的2.8倍，是牙輪鉆頭的4.8倍。同比PDC鉆頭縮短鉆進時間2.5d，同比牙輪鉆頭縮短鉆進時間5d。

（5）自主研發的液動旋沖工具配合U613M鉆頭和DSRE613M鉆頭，實現了PDC鉆頭完鉆，進尺1356.57m、鉆速4.86m/h；鉆速同比鄰井提高了143%，縮短鉆進周期近15d。

（6）全井沒有出現垮塌和井漏復雜情況。

4　認識與建議

（1）塔式鉆具組合、三螺扶滿眼鉆具組合和雙螺扶鐘擺鉆具組合能夠實現防斜和穩斜目的。

（2）PDC鉆頭優選是提高機械鉆速，縮短鉆井周期的關鍵。

（3）本井三開2632.05-3034.73m井段使用? 215.9mm MM64DH鉆頭+螺桿復合鉆進，進尺多，速度較快，提速效果十分明顯。建議以后在該區塊登婁庫組地層繼續嘗試MM64DH鉆頭+螺桿復合鉆進。

（4）液動旋沖工具為PDC鉆頭提供了平穩的工作環境，提高了PDC鉆頭破巖效率。建議對液動旋沖工具進一步完善，提高使用壽命。

（5）有機硅鉆井液體系，具有失水小、抑制性強、抗高溫、易于維護的優點，能夠滿足徐家圍子斷陷安達凹陷區深井施工要求。

（6）DS16井的成功完鉆，為探索營城組火山巖含氣性，提供了較為完整的資料。為加快慶深氣田天然氣勘探速度，提供了寶貴的鉆井經驗。

［1］張書瑞，呂長文，劉卜.大慶慶深氣田深井快速鉆井技術［C］//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.

［2］張紹槐.深井、超深井和復雜結構井垂直鉆井技術［J］.石油鉆探技術，2005，33（5）：16-19.

［3］閆鐵，常雷，劉維凱.慶深氣田復合鉆井技術［C］//大慶油田井筒技術文集（2004～2005年），北京：石油工業出版社，2007.8：31-35.

TE2

B

1004-5716（2016）03-0067-03

2015-03-10

楊春和（1965-），男（漢族），黑龍江大慶人，高級工程師，現從事鉆井技術管理工作。