唐強(qiáng)

中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井一公司（河南濮陽(yáng)457331）

蘇丹37區(qū)易漏地層鉆井技術(shù)探討

唐強(qiáng)

中國(guó)石化集團(tuán)中原石油勘探局鉆井一公司（河南濮陽(yáng)457331）

在Mishmish區(qū)塊，油藏埋藏相對(duì)較深，地層壓力高，中上部地層軟硬交錯(cuò)，縮徑嚴(yán)重，容易導(dǎo)致卡鉆的嚴(yán)重后果，所以必須采用高密度來(lái)平衡地層壓力，確保安全鉆進(jìn)。但是，在高密度條件下，機(jī)械鉆速相對(duì)較低，容易發(fā)生井漏、卡鉆等復(fù)雜事故，導(dǎo)致鉆井周期延長(zhǎng)，研究高密度條件下提高鉆進(jìn)速度有較重要的現(xiàn)實(shí)意義。

高密度提速高地層壓力

蘇丹mishmish區(qū)塊位于蘇丹中南部穆搭萊德盆地油氣富集區(qū)，該盆地為白堊系以及第三系的磕源碎屑巖沉積，是一個(gè)中新生代張拉型含油盆地，其生油巖為阿布加布拉組湖相泥巖，主要儲(chǔ)集層為達(dá)富爾群及本蒂烏組河流相砂巖。地層主要巖性和礦物特征為：①地層從上至下主要包括新生界第4系的扎拉夫組(厚度150～600m)、新生界第3系的阿多克組(厚度120~910m)、騰迪組(厚度0~2 280m)、納伊爾組(厚度O~3 000m)、中生界白堊系的阿馬勒組(厚度240~760m)、拜爾凱組(厚度95～1 300m)、加扎勒組(厚度120~380m)、扎爾卡組(厚度45～300m)、阿拉德巴組(厚度200~450m)、本蒂烏組(厚度50～2 500m)和阿布加布拉組(厚度660～330m)。②第3系以上地層主要為松軟、易水化、易造漿的泥巖層段以及琉松、膠結(jié)程度極差的砂巖層段互層。③阿馬勒組及拜爾凱組地層主要為膠結(jié)程度差、可鉆性好的塊狀石英砂巖。④加扎勒組和扎卡爾組地層巖性較為相近。其上部層段主要為大段泥巖，下部為砂泥巖互層。地層巖性相對(duì)較為穩(wěn)定，膠結(jié)一般，定向井遣斜點(diǎn)可選擇在該層段。⑤阿拉德巴組地層的上部及下部層段均為大段泥巖，但上部泥巖石英和蒙脫石為主，而下部泥巖以石英和高嶺土為主，中部為砂泥巖匯層。該層段巖石可鉆性相對(duì)較差，遇水又極易水化膨脹，造成井眼坍塌，因此是蘇丹該區(qū)最復(fù)雜的層段。⑥本蒂烏組地層是主要的含油砂巖層，巖石膠結(jié)疏松，含油孔隙度大。礦物成分主要是石英、高嶺石和伊利石。

這個(gè)區(qū)塊是第一次開發(fā)，但具有相同地層結(jié)構(gòu)的開發(fā)在國(guó)內(nèi)外有部分經(jīng)驗(yàn)積累，但是均不是很適應(yīng)Mishmish區(qū)塊，目前在國(guó)內(nèi)外比較常用的方法是：①提高泥漿比重平衡底層壓力；②提高鉆進(jìn)速度。

在蘇丹37區(qū)Mishmish區(qū)塊地質(zhì)特性比較明顯，符合地質(zhì)構(gòu)造比較完整的區(qū)塊，在中上部地層泥巖砂巖交替出現(xiàn)，地層容易出現(xiàn)變形，造成鉆井的難度，如何控制井眼的規(guī)則化，保證井下安全是當(dāng)前鉆井的難點(diǎn)。

1 蘇丹37區(qū)Mishmish區(qū)塊鉆井

1.1 Mishmish區(qū)塊的鉆井技術(shù)難題

在采用高密度鉆井液鉆進(jìn)，井壁的穩(wěn)定能夠得到控制，但會(huì)出現(xiàn)井漏，誘發(fā)井噴，目前如何使鉆井液密度和底層穩(wěn)定達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定一直是一個(gè)值得探討的難點(diǎn)，同時(shí)也是在Mishmish區(qū)塊施工的又一個(gè)難點(diǎn)。

鉆井液密度的增加，增加了井底壓差，阻礙了井底巖屑的及時(shí)排出。液柱壓力的增大，也使得井底巖石的強(qiáng)度與塑性增強(qiáng)，這些因數(shù)導(dǎo)致了機(jī)械鉆速的降低。

容易發(fā)生井漏。高密度鉆井液環(huán)空阻力大，機(jī)動(dòng)壓力與抽吸壓力高，壓力波動(dòng)大；鉆井液柱壓力與地層破裂壓力之間的允許壓力差范圍小，在開泵、下鉆、劃眼等情況下，稍有不慎就會(huì)導(dǎo)致地層破裂，發(fā)生井漏。

高密度鉆井液中固相含量高，形成的濾餅厚，摩擦系數(shù)大，容易導(dǎo)致起鉆遇卡，下鉆遇阻。鉆井液波動(dòng)壓力大，容易引起井壁失衡，導(dǎo)致井塌劃眼等復(fù)雜情況。由于鉆井液液柱壓力與地層孔隙壓力之間的壓差大，鉆具易緊貼井壁。

污染油氣層。壓差合適，鉆井液中固相顆粒浸入深度一般為幾厘米。若壓差過(guò)大，則固相顆粒浸入深度可達(dá)幾十厘米。高密度鉆井液中固相顆粒數(shù)量多，大量的固相顆粒浸入儲(chǔ)層，造成儲(chǔ)層油氣通道堵塞，儲(chǔ)層浸透率降低。

1.2 高密度鉆井液條件下機(jī)械鉆速低的原因分析

液柱壓力增大增加了井底巖石的強(qiáng)度與塑性。增大鉆井液柱壓力將增大對(duì)巖石的“各向壓縮效應(yīng)”，其結(jié)果將導(dǎo)致巖石的抗壓強(qiáng)度（或硬度）的增加和塑性的增加。

高液柱壓力增大了壓持效應(yīng)。鉆井液密度越高，壓差越大，壓持效應(yīng)越嚴(yán)重。高密度鉆井液由于液柱壓力與井底壓差之間的壓差大，將巖屑?jí)涸诰仔纬伞皦|層”，使鉆頭工作刃難以接觸新地層，而消耗了較大的功率對(duì)井底墊層進(jìn)行再次破碎，從而降低機(jī)械鉆速。

循環(huán)壓耗大，降低了射流清洗與破巖作用。射流有清洗井底與直接或間接破碎巖石的作用，射流沖擊力使巖屑翻轉(zhuǎn)而離開井底，以及射流撞擊井底后形成的高速井底漫流，對(duì)井底巖屑產(chǎn)生一個(gè)橫向推力，使其離開原來(lái)的位置。鉆井液密度高，循環(huán)壓耗越大，導(dǎo)致泵壓過(guò)高，現(xiàn)場(chǎng)通常采用降低排量或放大鉆頭水眼的方式來(lái)解決高密度井循環(huán)泵壓高的問(wèn)題，這樣就降低了鉆頭壓耗，減輕了鉆頭水射流清洗與破巖的作用。

固相含量高，影響機(jī)械鉆速。高密度鉆井液中由于加重材料的加入，增加了固相含量，由于加重材料中雜質(zhì)較多，也增加了許多有害固相。

鉆頭泥包。高密度鉆井液中粘土含量高，鉆井液黏度高，切力大，在排量不足的情況下，容易泥包鉆頭，造成鉆速急驟下降。

1.3 在Mishmish C-9井的施工過(guò)程中采取的技術(shù)措施

優(yōu)選鉆頭，優(yōu)化噴嘴組合。PDC鉆頭以切削方式破巖，切屑齒有自銳特點(diǎn)，破碎巖石時(shí)沒有牙輪鉆頭的壓持作用，高密度對(duì)PDC鉆頭機(jī)械鉆速的影響遠(yuǎn)不如對(duì)牙輪鉆頭明顯,故在下部地層，選用PDC鉆頭。在1 400～1 900m井段下入Chuanke BD506XL型PDC鉆頭，鉆速7.8m/h，而之前的牙輪鉆頭平均機(jī)械鉆速3.5m/h。

優(yōu)化牙輪鉆頭噴嘴組合以提高清洗效率。在三開使用牙輪鉆頭時(shí)的水眼選型上，選用斜噴嘴，以及不等徑的組合形式，斜噴嘴射流利用一側(cè)直接沖洗牙輪較外部分，消除了牙輪齒間殘留物，很好的抑制了鉆頭泥包；斜噴嘴射流傾斜作用于井底巖面，由于噴嘴的適當(dāng)加長(zhǎng)，沖擊區(qū)未受較大的影響，而形成的漫流速度更大，對(duì)井底的清洗效果更好；采用不等徑的噴嘴，由于射流沖擊壓力的不均勻性，使巖屑更容易離開井底。

優(yōu)化鉆具結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)參數(shù)。由于液柱壓力增大了井底巖石的強(qiáng)度與塑性，表現(xiàn)為巖石的門限壓力增大，采用傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)鉆壓，鉆頭牙齒難以吃入地層，破巖方式以研磨為主，鉆頭破巖效率低。所以，在鉆井過(guò)程中適當(dāng)加大鉆壓，保證鉆頭牙齒吃入地層，實(shí)現(xiàn)剪切破碎，提高機(jī)械鉆速，為防止過(guò)高鉆壓產(chǎn)生井斜，制定了防斜措施：①設(shè)備安裝按規(guī)定要求達(dá)到平、正、牢、靈、全。校正天車中心、轉(zhuǎn)盤中心及井口中心三點(diǎn)一線，最大允許偏差不超過(guò)10mm；②起鉆時(shí)觀察下部鉆鋌的彎曲度，如發(fā)現(xiàn)彎曲應(yīng)及時(shí)甩掉；③處理好軟硬交界面處的鉆進(jìn)；④使用的穩(wěn)定器外徑磨損保持小于2 mm；⑤在易斜井段鉆進(jìn)時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行定點(diǎn)測(cè)斜的措施，測(cè)不成不繼續(xù)打鉆。如果井斜過(guò)大,立即采取糾斜措施。這口井選用塔式鐘擺鉆具三開用ROCK BIT+158.75mmDC X 2JTS+STAB+158.75mmDC X 13JTS+DRILLING JAR+158.75mmDC X 3JTS+127mm(5″)HWDP X 15 JTS+127mm(5″)DP。在整口井的施工中，嚴(yán)格執(zhí)行制定的技術(shù)措施,很好的將井斜控制在了2°以內(nèi)。

采用了性能優(yōu)良的鉆井液。鉆井液內(nèi)小于1μm的膠體顆粒越多，對(duì)鉆速的影響越大，為提高機(jī)械鉆速，采用了低固相不分散鉆井液體系，在鉆進(jìn)中，嚴(yán)格控制鉆井液中的有害固相，特別是活性固相的含量。在篩布的使用上選用270～150μm（50～100目）的篩布，保證其使用率達(dá)到100%，盡量除去鉆井液中的大顆粒固相,防止其分散后對(duì)鉆井液造成污染。

在鉆井液中加入了足夠的聚合物絮凝劑，有力的除去了對(duì)鉆速影響較大的溶膠顆粒。始終保持了鉆井液良好的抗溫、抗污染能力，使鉆井液具有較合適的黏切動(dòng)塑比，保持良好的剪切稀釋性，保證循環(huán)時(shí)較小的流動(dòng)阻力。同時(shí)，鉆井液中潤(rùn)滑劑的含量保持在2.0%～3.0%之間，防止粘卡事故的發(fā)生。

2 結(jié)果與認(rèn)識(shí)

這套措施在Mishmish C-9井的施工過(guò)程中，顯示出了很好的效果，大大加快了機(jī)械鉆速，達(dá)7.97 m/h，是同區(qū)塊其他井機(jī)械鉆速1.5倍。

[1]陳明洪,姬長(zhǎng)生,劉敬.應(yīng)用無(wú)黏土相鉆井液提高大邑構(gòu)造鉆井施工速度[J].鉆采工藝,2008(12).

[2]趙輝.加快深井鉆井速度的幾點(diǎn)建議[J].民營(yíng)科技,2008(3).

[3]王宗寶,石崇平.淺析通南巴地區(qū)深井鉆井難點(diǎn)及提速技術(shù)方法[J].南方油氣,2006(1).

In Mishmish block,the oil reservoirs are often found deep in the ground,so the high pressure of stratum,the crisscross of softness and hardness at middle-upper strata,and the serious borehole shrinkage,easily results in the bad effect of blocking drilling.Therefore,it is necessary to balance the pressure of strata and ensure safety drilling by means of the high density.However,under the condition of high density,the mechanical rotary speed is relatively lower,which easily causes complex accidents like well leakage and blocking drilling,and thus leads to the lengthening of drilling cycle.Consequently,it is of real significance to make researches on increasing the drilling speed under the condition of high density.

high density;increasing the speed;pressure of upper stratum

2010-09-14▎

唐強(qiáng)（1979-），男，現(xiàn)主要從事石油開采與鉆井。