勝利油田大北地區(qū)中深井優(yōu)快鉆井模式研究

孫永浩

摘 要：勝利油田大北地區(qū)地層施工井普遍井深在3000米-3500米之間，部分區(qū)塊館陶組滲漏嚴(yán)重，東營(yíng)、沙河街組地層傾角較大，該地區(qū)鉆井施工常要面對(duì)漏失井塌風(fēng)險(xiǎn)和軌跡控制困難等問(wèn)題。雖然大北地區(qū)投入開(kāi)發(fā)多年，各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)仍然較相似井型地區(qū)落后。為克服上述難題，有效提高經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)該地區(qū)鉆井模式進(jìn)行了持續(xù)探索、總結(jié)和改進(jìn)，通過(guò)大量施工井的實(shí)踐不斷完善技術(shù)措施，逐漸摸索出針對(duì)該地區(qū)大部分區(qū)塊具有普遍適用性的優(yōu)快鉆井模式，對(duì)同類型井壓縮建井周期、節(jié)約鉆井成本具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：鉆頭優(yōu)選;高滲透性地層;大地層傾角;優(yōu)快鉆井模式

1 地層特點(diǎn)和施工難點(diǎn)分析

大北地區(qū)位于濟(jì)陽(yáng)坳陷大王北鼻狀構(gòu)造帶區(qū)域，巖層分布規(guī)律性較強(qiáng)，部分區(qū)塊（如大北4-10、大10、大47等）館陶組砂巖含量高，滲漏嚴(yán)重，易發(fā)生井塌，館陶底至東營(yíng)組上部存在10-25m左右的厚礫石層，鉆頭易受破壞。東營(yíng)組較厚且造漿嚴(yán)重，而東營(yíng)下部地層成巖性好，斷層較少并且斷面破碎程度低，以灰質(zhì)泥巖為主，井壁較為穩(wěn)定，不易產(chǎn)生掉塊，東營(yíng)組至沙河街組普遍地層底層傾角較大，井斜控制困難，同時(shí)方位也易漂移。該地區(qū)儲(chǔ)層發(fā)育大都位于沙二段，以粉砂巖為主。

2 技術(shù)優(yōu)化

2.1 鉆頭優(yōu)選

大北地區(qū)施工井多為二開(kāi)次長(zhǎng)裸眼井。二開(kāi)鉆進(jìn)至館陶底至東營(yíng)頂位置存在厚礫石層，在對(duì)2013年以前大北區(qū)塊23口早期開(kāi)發(fā)井的鉆頭統(tǒng)計(jì)表明，出于對(duì)厚礫石層的忌憚，為達(dá)到鉆穿礫石層的同時(shí)防止掉牙輪故障的發(fā)生，該地區(qū)普遍在上部井眼選用了鑲齒金屬密封牙輪鉆頭。然而鑲齒牙輪鉆頭不但價(jià)格較銑齒鉆頭昂貴，更由于尺形原因，對(duì)上部松軟地層剪切能力明顯弱于銑齒牙輪鉆頭。

通過(guò)對(duì)該地區(qū)礫石的撈沙分析，認(rèn)為礫石層雖較整體厚，但多為不連續(xù)薄層分布，礫石層均質(zhì)性和完整性較差，具備使用銑齒牙輪鉆頭鉆穿的可能性。為此在大北11-斜51井施工中實(shí)驗(yàn)性采用了銑齒牙輪鉆頭進(jìn)行上部井眼施工，實(shí)踐證明，銑齒牙輪鉆頭完全有能力鉆穿礫石層，在大北11區(qū)塊施工的4口定向井全部采用了銑齒鉆頭進(jìn)行施工，全部實(shí)現(xiàn)了鉆穿礫石層的目的，不但結(jié)余了大量鉆頭成本，同時(shí)機(jī)械鉆速顯著提升。

針對(duì)該區(qū)塊東營(yíng)組較厚，易造漿易鉆頭泥包，沙河街組厚度大，需要鉆頭具備較高的耐用性。針對(duì)地層特點(diǎn)，選用刀翼間距較寬、溝槽較深，聚晶金鋼石復(fù)合片較大（切削片直徑19mm），水眼多且分布較均勻的鋼體PDC鉆頭，這類鉆頭水利清潔能力強(qiáng)，不易被泥巖填塞，且鋼體基體材質(zhì)抗疲勞破壞能較好。

2.2 鉆具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

該塊定向井段多位于東營(yíng)組至沙一段，而穩(wěn)斜段地層傾角普標(biāo)較大，穩(wěn)斜難度高，為此通過(guò)多口井的實(shí)踐總結(jié)，發(fā)現(xiàn)采用動(dòng)力鉆具后加螺旋扶正器鉆具組合對(duì)定向段造斜率影響不大，而在穩(wěn)斜段穩(wěn)斜效果較好，經(jīng)過(guò)9口井的優(yōu)選，發(fā)現(xiàn)選用扶正塊直徑210mm有效長(zhǎng)度50mm左右的欠尺寸扶正器，不但在穩(wěn)斜和降斜井段具有較好的穩(wěn)斜效果，同時(shí)該鉆具結(jié)構(gòu)仍然保持一定的定向能力，可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)能壽E修正。

2.3 水力參數(shù)優(yōu)化

東營(yíng)組及以下地層選用PDC鉆頭施工時(shí)，結(jié)合鉆井液密度采用最大鉆頭水功率標(biāo)準(zhǔn)來(lái)優(yōu)選參數(shù)，利用水力能量清洗井底，及時(shí)的攜帶出鉆頭破碎的巖屑，避免重復(fù)破碎，提高機(jī)械鉆速。井深超過(guò)3000m時(shí)，鉆頭壓力降不低于2MPa，完鉆立壓在20MPa左右。

2.4 泥漿處理要點(diǎn)

大北地區(qū)塊部分區(qū)塊館陶組地層含中粗砂巖發(fā)育，滲透性強(qiáng)，滲漏嚴(yán)重，實(shí)測(cè)最高漏速高達(dá)5.6m3/h，在大10-斜15井施工過(guò)程中曾在館陶組加入隨鉆堵漏材料，但效果不佳，然而進(jìn)入東營(yíng)組之后，由于地層造漿能力較強(qiáng)，液相粘度自然提高，滲漏地層得到了自然堵漏。針對(duì)這一地質(zhì)特點(diǎn)，在上部地層鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆井液控制核心是保證鉆井液量穩(wěn)定，為此必須保障連續(xù)供水，同時(shí)該井段不必加入隨鉆堵漏材料，在鉆井液成形前快速穿過(guò)館陶組以減少處理劑的損失，而進(jìn)入東營(yíng)組后利用地層造漿就可自然封堵漏層。東營(yíng)及下部井段由于地層的較高穩(wěn)定性，按設(shè)計(jì)要求控制鉆井液性能完全能夠?qū)崿F(xiàn)安全快速鉆井，這里不再贅述。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

該區(qū)域鉆井模式全面推行至今，其核心技術(shù)手段已廣泛應(yīng)用于大北18到23等大北地區(qū)的多個(gè)區(qū)塊的30余口施工井，每個(gè)區(qū)塊雖因具體的地質(zhì)特點(diǎn)和井型各有不同，技術(shù)措施也對(duì)應(yīng)的做出部分調(diào)整，但總的技術(shù)思路和優(yōu)化路徑基本遵循了該區(qū)域鉆井模式的指導(dǎo)方向。該區(qū)域鉆井模式對(duì)于大北地區(qū)具有較為廣泛適用性，模式全面應(yīng)用后，大北地區(qū)施工井的主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)有了大幅提升。

4 結(jié)論

①該區(qū)域優(yōu)快鉆井模式找準(zhǔn)了制約大北地區(qū)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的主要癥結(jié)，結(jié)合地層特點(diǎn)針對(duì)性的對(duì)鉆頭、鉆具結(jié)構(gòu)、鉆井液處理方式進(jìn)行了改進(jìn)，解除了該區(qū)域鉆井施工中的部分認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益;②針對(duì)大北地區(qū)大部分區(qū)塊地層具有較高相似性的特點(diǎn)，以該區(qū)域優(yōu)快鉆井模式為框架形成的各區(qū)塊施工模式具備較為廣泛的適用性;③對(duì)于與大北地區(qū)相似的施工區(qū)域，該區(qū)域優(yōu)快鉆井模式具備較有價(jià)值的借鑒和參考意義。