孟祥波 陳云龍

中國石油大慶油田鉆探工程公司 鉆井一公司 （黑龍江 大慶 163411）

海塔盆地位于我國東北部，蒙古國東部，屬于巨大的中亞-蒙古坳拉槽的一部分，是中國石油大慶油田有限責(zé)任公司（以下簡稱大慶油田）持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)的一個有力接替區(qū)塊，勘探開發(fā)的又一主戰(zhàn)場。2010年以前在該區(qū)施工3 400m左右的定向井鉆井周期需要70d左右，全井平均機(jī)械鉆速6m/h左右，根本無法滿足加快勘探開發(fā)步伐，提高鉆井速度的需求。為此通過科研攻關(guān)和斜1井現(xiàn)場試驗(yàn)，形成了一套適合海拉爾區(qū)塊定向井優(yōu)快鉆井配套技術(shù)，在井深增加50m的前提下，鉆井周期縮短23d左右。

1 影響海拉爾定向井鉆井速度原因分析

1.1 井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

以往定向井采用2層套管結(jié)構(gòu)，但表層套管只封固到200m左右的第三系伊敏組底，但大磨拐上部淺灰色泥巖，成巖性差，質(zhì)軟、易垮塌，地層水敏性強(qiáng)，存在煤層，膠結(jié)疏松，成巖性差，遇水膨脹，易發(fā)生井下復(fù)雜。

1.2 直井段防斜打直問題突出

大磨拐河組下部逐漸變?yōu)榛疑鄮r夾粉砂巖、砂巖和礫巖夾層,可鉆性較好,存在斷層，地層傾角的范圍是1.7～25.0°,易發(fā)生井斜。為保證直井段打直，有時不得不采取輕壓吊打方式，嚴(yán)重影響機(jī)械鉆速。

1.3 井眼軌跡控制難度大

穩(wěn)斜段南屯組由深灰、灰黑色泥巖夾粉砂巖組成。出現(xiàn)角度不整合砂泥巖互層，存在斷層、地層傾角達(dá) 35～60°，穩(wěn)斜段長（1 500m），穩(wěn)斜鉆進(jìn)過程中極易造成方位漂移及井斜增降，普通穩(wěn)斜鉆具穩(wěn)斜效果差，應(yīng)用MWD跟蹤需經(jīng)多次起下鉆才能完成，嚴(yán)重制約著鉆井速度。

1.4 鉆頭選型不合理

南屯組下部及銅缽廟組由砂礫巖段和頁巖段組成。有些區(qū)塊存在灰褐色碳質(zhì)頁巖和凝灰質(zhì)砂礫巖互層，地層可鉆性差、研磨性強(qiáng)，牙輪鉆頭純鉆進(jìn)時間短，機(jī)械鉆速低，起下鉆頻繁。

2 海拉爾定向井優(yōu)快鉆井配套技術(shù)

2.1 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)[1]

井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證安全鉆井，提高鉆井速度的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。首先利用3壓力剖面優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，并與臨井的井身結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，通過臨井實(shí)鉆地層特點(diǎn)和復(fù)雜情況對井身結(jié)構(gòu)進(jìn)一步修正，封固大磨拐上部淺灰色泥巖、粉砂巖及煤層等，防止井下復(fù)雜狀況發(fā)生，為下步施工創(chuàng)造有利條件，典型井身結(jié)構(gòu)（圖 1）。

2.2 井眼軌跡控制技術(shù)

2.2.1 直井段防斜打直技術(shù)

為保證直井段打直，為下步定向段創(chuàng)造有利條件，采用直螺桿大鐘擺鉆具組合，既提高機(jī)械鉆速，又有效地控制直井段井斜，和斜1井造斜點(diǎn)處1 890.00m井斜只有0.5°。

圖1 和X1井身結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 增斜段及穩(wěn)斜段軌跡控制

根據(jù)以往施工井穩(wěn)斜段井斜增降提前設(shè)計(jì)預(yù)留井斜角，采用MWD無線測量儀器、1.25°單彎螺桿配合牙輪鉆頭定向施工，既保證工具面角的穩(wěn)定，又提高機(jī)械鉆速。施工中采用復(fù)合和滑動鉆進(jìn)相結(jié)合，保證井眼曲率符合設(shè)計(jì)要求。

2.2.3 穩(wěn)斜段軌跡控制

針對穩(wěn)斜段長，井斜、方位易漂移等不利因素，采用3扶正器滿眼強(qiáng)穩(wěn)斜鉆具組合，很好地解決了井斜和方位的漂移。

鉆具組合：Φ215.9mmPDC鉆頭+Φ214mmSTB+Φ178mmDC×1根+Φ214mmSTB+Φ178mmMDC×1根+Φ214mmSTB+Φ159mmDC+Φ127mmHWDP+Φ127 mmDP

2.3 個性化高效PDC鉆頭應(yīng)用

鉆頭選型得當(dāng)能夠提高機(jī)械鉆速，增加單只鉆頭進(jìn)尺，減少起下鉆頻率，縮短鉆井周期。根據(jù)海拉爾區(qū)塊南屯組地層軟硬交錯，普遍含礫石層，研磨性強(qiáng)的特點(diǎn)，優(yōu)選KM1652R鉆頭。該鉆頭特點(diǎn)：①鉆頭采用中等輪廓設(shè)計(jì)，優(yōu)化保徑設(shè)計(jì)，使鉆頭適應(yīng)軟至中硬地層；②采用動態(tài)流場模擬技術(shù)，優(yōu)化鉆頭噴嘴組合，深排屑槽布置方位以及優(yōu)化水力結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)鉆頭清洗、冷卻能力和防止鉆頭泥包；③采用非對稱式刀翼，力平衡技術(shù)及抗回旋設(shè)計(jì)，防止鉆頭在井底回旋造成鉆頭早期失效；④采用優(yōu)質(zhì)PDC復(fù)合片，優(yōu)化布齒技術(shù)，鉆頭具有較高的機(jī)械鉆速。

在和X1井由于取心因素一只KM1652R鉆頭下井5次，實(shí)現(xiàn)一只PDC鉆頭成功穿越南屯組，累計(jì)進(jìn)尺756.59m，總純鉆進(jìn)時間85h，平均機(jī)械鉆速8.9m/h，使用數(shù)據(jù)見表1。

3 應(yīng)用效果

3.1 機(jī)械鉆速大幅提高

和X1井完鉆井深3 450.00m，平均機(jī)械鉆速7.55m/h，鉆井周期46.25d，相比以往施工井鉆井周期縮短23d,機(jī)械鉆速提高30.96%,對比數(shù)據(jù)見表2。

表1 KM1652R使用表

表2 鉆井周期與機(jī)械鉆速對比表

3.2 軌跡控制各靶點(diǎn)數(shù)據(jù)符合設(shè)計(jì)要求

和X1井完鉆井深3 450.00m，最大井斜41°，3個靶點(diǎn)全部中靶，各靶點(diǎn)數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)與實(shí)鉆對比圖見表3及圖2。

表3 設(shè)計(jì)與實(shí)鉆靶點(diǎn)數(shù)據(jù)表

圖2 設(shè)計(jì)與實(shí)鉆垂直投影圖

4 結(jié)論

（1）通過井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，封固大磨拐上部不穩(wěn)定地層，有利于安全快速鉆井。

（2）采用3扶正器強(qiáng)穩(wěn)斜鉆具組合，有利于海拉爾區(qū)塊定向井穩(wěn)斜段井眼軌跡控制，減少起下鉆頻次，利于提高機(jī)械鉆速。

（3）通過優(yōu)選高效KM1652RPDC鉆頭，實(shí)現(xiàn)南屯組的成功穿越，機(jī)械鉆速明顯提高。

[1]李積泰.TP10CX井安全優(yōu)快鉆井技術(shù)[C]∥魯小輝.鉆井技術(shù)論文集.北京：石油工業(yè)出版社，2009.