渤南義441—1區塊快速鉆井技術研究

林強

摘 要：隨著油田開發進入后期，鉆井單井投入的減少。節約建井周期，提高鉆井速度實現優質、安全、高效鉆井就顯得尤為重要。本文根據施工經驗總結了如何在渤南油田義441-1區塊進行鉆頭選型、鉆柱結構、水力參數、定向方法以及維護泥漿性能，以實現優質快速鉆井。

關鍵詞：義441-1區塊 快速鉆進 鉆井 參數 性能

一、施工難點

（1）油層異常高壓，上部地層承壓能力低；（2）沙河街組地層泥巖穩定性差，完井電測難度大；（3）東營組中下部存在水層，易水侵；（4）館陶組易縮徑、沙河街地層掉塊嚴重且夾層較多、鉆時變化較大；（5）起下鉆和電測遇阻卡等復雜情況，（6）東營組一下地層易斜，閉合方位在260度到300度之間；（7）同臺井防碰；（8）后期井身軌跡受地層影響大。

二、優質快速鉆進技術研究

機械鉆速作為衡量鉆井技術水平的重要參數，高的機械鉆速可以縮短鉆井周期、節約鉆井成本。由鉆速方程：

機械鉆速與地層、鉆頭、水力參數、機械、泥漿性能等有關。

2.1渤南油田義441-1區塊鉆頭選型

由于館陶組及以上地層疏松，主要是沙、泥巖為主，只有東營組個別層位存在含礫砂巖，義441-1區塊東營組頂部以上地層對鉆頭沒有特殊要求，需要注意的是同臺井防碰、井眼擴大率的控制和鉆速的提高。因此二開快速鉆進的時候一般選取Ф215.9mmHAT127鉆頭，東營組地層厚度大，在本井施工中選用HAT127鉆頭效果較好，起出后鉆頭磨損程度低，軸承完好。為給后期的PDC創造良好的地質條件，可打過館陶的軟硬交錯的地層，根據實際情況可以鉆至館陶組下部或者打過館陶組。

館陶組以下采用定向鉆具組合復合鉆進時，由于地層的特殊性，可鉆性值為1—7，因此選用PDC鉆頭。表2是二開快速鉆進使用四刀翼萊州原野HT2465， 四刀翼海勝M4365FL的機械鉆速的比較，由此可知選用四刀翼單排齒M4365FL的鉆頭時機械鉆速最高，更適合本區塊PDC鉆頭的使用。

在本區塊的義441-斜9的鉆進過程中，在定向段使用了HJT515GK牙輪鉆頭，有效的解決了本區塊增斜定向段脫壓的問題，機械鉆速明顯高于在義441-斜8與義441-斜7定向段PDC鉆頭的機械鉆速，并且鉆頭起出后牙齒磨損程度小新度很高，故在本區塊定向段更適合使用HJT517GK牙輪鉆頭。

2.2鉆具結構的選擇

為了控制井身軌跡，在渤南油田義441-1區塊中直井和定向井采用相似的鉆具組合。一開使用常規鉆具組合即：Ф444.5mm鉆頭+730×410接頭+Ф177.8mm無磁鉆鋌+5根Ф177.8mm鉆鋌+Ф127mm鉆桿。二開快速鉆進時，為了防斜打直，采用鐘擺鉆具組合，鉆進中快吊慢打，打吊結合，水力參數選用最大水流沖擊力標準，采用10×3水眼搭配，提高機械鉆速，同時做好劃眼，保證井身質量。鉆至定向點之前起鉆投多點。鉆具組合：Ф215.9mm鉆頭+430×410接頭+Ф177.8mm無磁鉆鋌+1根Ф177.8mm鉆鋌+Ф212mm螺扶+4根Ф177.8mm鉆鋌+5柱Ф127mm加重鉆桿+Ф127mm鉆桿。 定向鉆進時采用：Ф215.9mm鉆頭+Ф172mm1.5°單彎螺桿+431×410回壓凡爾+411×410定向接頭+Ф177.8mm無磁鉆鋌+4根Ф127mm加重鉆桿+Ф212mm螺扶+11根Ф127mm加重鉆桿+Ф127mm鉆桿。

在義441-斜7井，采用近螺扶鉆具組合，即：Φ215.9mmPDC+1.25°單彎+ Φ161mm回壓凡爾+ Φ210mm螺旋扶正器+ Φ160mm定向接頭+Φ177.8mm無磁鉆鋌+5柱Φ127mm加重鉆桿+Φ127mm鉆桿，解決了兩個問題：（1）降低復合鉆進時自然降斜的趨勢； （2）利用螺旋扶正器修井壁，保證井眼規則

2.3水力鉆井參數的優選

在渤南油田義441-1區塊快速鉆進時時選用牙輪鉆頭，水眼選型為10×3，至2000m左右時立壓20MPa，鉆頭壓降11.79MPa，機械鉆速較高，同時可以提高鉆頭的使用時間。在定向鉆進時由于螺桿允許鉆頭壓降的限制和地層膠結壓實程度的增加，直接利用水力能量進行破碎的方法已不適合。只有采用最大水功率優選標準，提高鉆井液對井底的清洗作用。

對于東營組以后復合鉆進時采用四刀翼M4365FL PDC鉆頭鉆進，噴嘴尺寸搭配14×4的水眼選型機械鉆速最優。 在定向段可采用HJT517GK牙輪鉆頭定向，噴嘴尺寸搭配16×3的水眼選型機械鉆速較合適。

2.4 定向方法

由于渤南油田義441-1區塊是以沉積巖類為主。而沉積巖具有如下特性：垂直層面方向的可鉆性高，平行層面方向的可鉆性低。

渤南油田義441-1區塊在沙三段地層傾向一致，可以在鉆進的過程中充分利用地層可鉆性的不均勻性。設計方位偏高層位方向的話在后期的穩斜段中進行復合鉆進是會有自然增斜的趨勢。為了充分利用地層傾角對井斜的影響，對于那些設計方位偏向高層位方向的井造斜的時候可以不一次到位，留有一定的余量，然后采用復合鉆進測試其自然增斜率，及時調整中靶時所需要的自然增斜的段長，由此可以極大地增加復合鉆進在后期鉆進中所占的比例，避免了由于滑動鉆進一次造斜到位而后期穩斜難和多次糾斜的問題，并且極大地提高了機械鉆速，而對于那些設計方位偏向低層位的井，由于在沙巖段造斜工具面穩定而且鉆時較快，因此可以及時的增大井斜到設計井斜，并可以適當的增大井斜，避免在后期的穩斜過程中由于自然降斜而導致的井斜的調整。

2.5 泥漿處理總結

館陶組與東營組交界處滲漏嚴重，尤其在義441-斜9井2000米左右時漏失8方，砂樣中含有中粒石英砂。嚴格注意泥漿罐液面變化，注意保證水量。同時本區塊水質礦化度較高，鈣鎂離子含量較高，鉆井液性能維護較困難，投入抗鹽藥品相對較高。

在進入沙河街組之前必須處理泥漿，將API失水降至5ml以內，高壓失水在進入油層之前必須降至18ml以內，本井進沙河街高壓失水控制在16ml左右。沙一之前聚合物防塌鉆井液，沙一之后聚合物防塌潤滑鉆井液，保證了沙河街組地層的穩定，井眼的規則。完鉆后采用潤滑劑和鈉土封底，配合工程干通措施，保證電測順利，配稠泥漿時要保證鈉土量充足。

三、總結

（1）科學的選取鉆柱結構，根據地層巖性特點，巖石的可鉆性級別結合鉆頭的工作特性優選鉆頭。

（2）提高后期施工速度是提高中深井施工速度的有效手段，可以通過鉆頭選型、水力參數、定向方法的優化來實現。

（3）保證好井身軌跡，詳細分析地層傾角、產狀，充分利用地層可鉆性的各向異性，合理制定定向策略，提高復合鉆進在定向鉆進過程中的比例。

（4）科學維護泥漿性能，在井眼安全的前提下合理處理泥漿性能以提高鉆進速度。

參考文獻：

[1] 陳庭根 管志川編.鉆井過程理論與技術[M]. 中國石油大學出版社，1993.

[2] 王紀祥 張立強 王金友.油氣田開發地質學[J]. 中國石油大學出版社，1996.

[3] 陳庭根，管志川，劉希圣.鉆井工程理論與技術[M] .東營：石油大學出版社，2000.

[4] 羅肇豐，等.鉆井技術手冊（一）鉆頭[M]. 石油工業出版社，1984.

[5] [美]P.L.穆爾，等.鉆井工藝技術（中譯本）[M]. 石油工業出版社，1986.