任貴河

[摘要]以高17-30井為例介紹冀東油田高尚堡區(qū)塊深井鉆井的設(shè)計(jì)和施工重點(diǎn)。高17-30井是冀東油田公司高尚堡作業(yè)區(qū)內(nèi)的一口重點(diǎn)生產(chǎn)井，該井在鉆井過程中存在著地層易漏失，地層可鉆性差，地層壓力及檢測(cè)性標(biāo)準(zhǔn)差，鉆井周期長(zhǎng)，地層中含H2S等技術(shù)難題。為此，本井采用“螺桿+頂驅(qū)”復(fù)合鉆進(jìn)來提高機(jī)械鉆速，優(yōu)選適合此地層的鉆頭，采用硅基鉆井液體系，確保該井順利鉆至設(shè)計(jì)井深。詳細(xì)介紹該井工程設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工及鉆井新技術(shù)的應(yīng)用成果。高17-30井的成功施工，對(duì)該區(qū)塊的同類深井的鉆井任務(wù)，有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

[關(guān)鍵詞]深井鉆探 工程設(shè)計(jì) 井身結(jié)構(gòu) 高17-30井

中圖分類號(hào)：TE2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671－7597（2009）0320062－01

高17-30井是冀東油田公司高尚堡作業(yè)區(qū)內(nèi)的一口重點(diǎn)生產(chǎn)井，井深為3945.00米，完鉆層位在第三系沙河街組第3亞層，該井在2008年7月21日開鉆，在2008年9月12日完鉆，該井在鉆探過程中主要有以下幾個(gè)難點(diǎn)：

1．地層易漏失。在沙河街組地層中，由于長(zhǎng)期的開采，地層某些區(qū)域地層壓力嚴(yán)重下降，導(dǎo)致井筒內(nèi)液柱壓力大于地層壓力，引起地層漏失，且漏失量比較大。

2．地層可對(duì)比性差。在沙河街組的地層中，地層巖性變化大，與鄰井的地層對(duì)比差，層位比較復(fù)雜。

3．巖石的可鉆性差。進(jìn)入沙河街組后，泥巖與砂巖互層，軟硬變化大，泥巖易水化剝落掉塊，易塌，且泥巖非常致密，硬度大，對(duì)鉆頭的磨損厲害。

4．地層的傾角大，井深質(zhì)量控制難度大，易斜。

5．鉆井周期長(zhǎng)，裸眼段比較長(zhǎng)，工程施工難度大。

6．在沙河街地層中含有硫化氫，要控制地層壓力。

高17-30井在施工過程中，應(yīng)用了井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，螺桿鉆具，復(fù)合鉆進(jìn)等先進(jìn)的技術(shù)。全井施工順利，提前完成了施工任務(wù)。

一、鉆井工程設(shè)計(jì)

（一）井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

在高尚堡作業(yè)，高17-30井采用了現(xiàn)在冀東油田比較成熟的井身結(jié)構(gòu)：

鉆頭程序：φ444.5mm+φ311.1mm+φ215.9mm；

套管程序：φ339.7mm+φ244.5mm+φ139.7mm；

由于地層的不確定性的因素很多，又要深井鉆進(jìn)時(shí)，井眼尺寸要足夠大，而且要考慮經(jīng)濟(jì)方面的問題，所以在考慮井眼尺寸、套管尺寸的時(shí)候，要選擇尺寸大小合適的。

高17-30井井身結(jié)構(gòu)分析：

1．能有效保護(hù)油氣藏，盡量采用較小鉆井液密度，減小產(chǎn)層污染。

2．能避免漏、噴、塌、卡等井下復(fù)雜情況。

3．當(dāng)發(fā)生溢流時(shí)，具有壓井處理溢流的能力，在井涌壓井時(shí)不壓漏地層。

4．下套管過程中，井內(nèi)鉆井液液柱壓力和地層壓力之間的差值不致產(chǎn)生壓差卡套管。

5．盡可能提高機(jī)械鉆速、減少鉆井成本。

6．有利于井眼軌跡控制，有利于精確中靶。

通常需要封隔并保護(hù)淡水層和非固結(jié)地層，易出故障的頁巖層段，在鉆遇異常高壓層段前先封隔易漏失層位，在鉆遇正常壓力層段時(shí)先隔開異常高壓地層，不同壓力層系地層或需采用密度相差較大的鉆井液來控制的地層不處于同一裸眼段：避免過長(zhǎng)的裸眼。

（二）鉆井方式優(yōu)化

為了提高機(jī)械鉆速，在鉆頭選型，鉆具組合，鉆井參數(shù)等方面進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，加大了新技術(shù)的應(yīng)用，特別是在三開泥巖的鉆進(jìn)過程中采用了“螺桿+頂驅(qū)”復(fù)合鉆進(jìn)的方法，大大提高了機(jī)械鉆速，節(jié)約了成本，減少了鉆井周期。

1．鉆頭選型：在一開鉆進(jìn)中，選用φ444.5mm的牙輪鉆頭，主要是從節(jié)省成本的方面的考慮?？梢蕴岣咩@進(jìn)的速度。二、三開使用的是經(jīng)過設(shè)計(jì)改裝過的PDC鉆頭。

2．鉆具結(jié)構(gòu)：鐘擺鉆具組合應(yīng)用于一開，二開的鉆進(jìn)中 ，可以防斜，提高井身質(zhì)量：三開后，應(yīng)用螺桿導(dǎo)向鉆具組合，有效控制井眼軌跡。保證施工正常。

3．鉆井參數(shù)：

4．泥漿優(yōu)選：一開選用基漿鉆進(jìn)，二開選用兩性離子聚合物體系，三開選用硅基成膜鉆井液體系。

5．固井設(shè)計(jì)：高17-30井具有井深、水泥用量大、同一裸眼中多產(chǎn)層多壓力系統(tǒng)共存、地層壓力高、地溫高、井

下漏層多等特點(diǎn)，固井施工難度較大。該井設(shè)計(jì)采用的固井方法有常規(guī)固井及雙凝水泥漿固井。

二、現(xiàn)場(chǎng)施工

完鉆井深3942.00ｍ，鉆井周期54ｄ，建井周期72ｄ，全井平均機(jī)械鉆速9.1ｍ/ｈ，一開、二開、三開井徑擴(kuò)大率分別為14%、11%和12%。高17-30井自2008年6月27日開始側(cè)鉆，歷時(shí)78ｄ，采用復(fù)合鉆進(jìn)方式鉆至井深3942.00ｍ，因目的層發(fā)現(xiàn)良好油氣顯示，決定提前完鉆。

（一）鉆頭的使用情況

高17-30井共使用鉆頭11只。使用比較成功的鉆頭包括一開DP2鉆頭（三牙輪)；二開與鉆頭廠家合作開發(fā)的適應(yīng)本區(qū)塊地層特點(diǎn)的FM658（PDC鉆頭)，此鉆頭的最高機(jī)械鉆速可達(dá)70m/h，平均機(jī)械鉆速在10m/h；三開鉆頭廠家合作開發(fā)B234H，可提高鉆頭抗泥包能力及抗磨損能力，平均機(jī)械鉆速在2.7m/h。

（二）鉆井液技術(shù)

按設(shè)計(jì)配好泥漿，隨時(shí)檢測(cè)好泥漿性能，維護(hù)泥漿性能的穩(wěn)定。

三、鉆井新技術(shù)的應(yīng)用

復(fù)合鉆井：高17-30井在鉆進(jìn)至沙河街組第3亞層時(shí)，應(yīng)用了“PDC+螺桿”復(fù)合鉆井技術(shù)，機(jī)械鉆速顯著提高，最高機(jī)械鉆速可達(dá)3.2m/h取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，復(fù)合鉆井應(yīng)用的鉆壓較小，有利于降斜。典型鉆具組合為：215.9ｍｍPDC鉆頭+207ｍｍ螺桿+177.8ｍｍ無磁鉆鋌+215ｍｍ穩(wěn)定器+177.8ｍｍ鉆鋌×11根+1270ｍｍ鉆桿+頂驅(qū)。鉆進(jìn)參數(shù)：鉆壓80kN，轉(zhuǎn)速30ｒ/ｍｉｎ+螺桿，排量30Ｌ/ｓ，泵壓20MPa；鉆井液性能：密度1.31～1.39kg/Ｌ，粘度48～52ｓ，濾失量2.0～2.6mＬ，初切力4.0～5.5Pa，終切力4.5～5.5Ｐａ，含砂量0.3%，pH值9.5。

四、認(rèn)識(shí)與建議

1．高尚堡地區(qū)陸相地層適合使用PDC鉆頭；沙河街組地層研磨性強(qiáng)，需要研制保徑效果更好，抗泥包系列鉆頭，提高鉆頭的使用壽命及減少起下鉆時(shí)間。

2．為減少井下復(fù)雜情況的發(fā)生、合理設(shè)計(jì)井身結(jié)構(gòu)及為保護(hù)油氣層提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)依據(jù)，建議進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)構(gòu)造、地層壓力預(yù)測(cè)和檢測(cè)技術(shù)的研究，建立準(zhǔn)確的區(qū)塊三個(gè)地層壓力剖面。

3．較為準(zhǔn)確的地質(zhì)資料是合理井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提。

4．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系數(shù)是隨井深而變的，在設(shè)計(jì)中應(yīng)采用隨井深變化的設(shè)計(jì)系數(shù)值。

5．考慮各項(xiàng)因素，提出的改進(jìn)和新增的井身結(jié)構(gòu)系列應(yīng)加強(qiáng)實(shí)踐及應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]《高17-30井鉆井與地質(zhì)設(shè)計(jì)》，冀東油田公司，2008-7.

[2]《高17-30井鉆井井史》，冀東油田公司，2008-9.

[3]《鉆井手冊(cè)》，石油工業(yè)出版社，1995-6.