王建章

摘 要：優(yōu)快鉆井技術(shù)是提高鉆井速度和效率的有效手段。在國(guó)外石油鉆井行業(yè)中，由于人員工資高、技術(shù)服務(wù)費(fèi)昂貴，造成鉆井作業(yè)的施工成本非常高，促使作業(yè)者廣泛應(yīng)用新工藝、新技術(shù)，大膽改進(jìn)施工作業(yè)程序，來(lái)縮短鉆井作業(yè)的周期，達(dá)到節(jié)約施工成本的目的。介紹了國(guó)內(nèi)目前的優(yōu)快鉆井成熟配套技術(shù)，重點(diǎn)闡述了在土庫(kù)曼某油田應(yīng)用的套管鉆井技術(shù)、先進(jìn)的鉆井工具使用、先進(jìn)的固井工藝技術(shù)、鉆井液和保護(hù)油氣層技術(shù)。與相關(guān)工程技術(shù)人員進(jìn)行交流，促進(jìn)優(yōu)快鉆井技術(shù)快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鉆井 技術(shù) 工藝 優(yōu)質(zhì) 快速

中圖分類號(hào)：TE242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（c）-0071-02

眾所周知，提高鉆井速度是加快油氣勘探開發(fā)步伐的重要途徑[1]。特別是在國(guó)外油氣田，為了提高效益，節(jié)約時(shí)間，應(yīng)大力推廣使用優(yōu)快鉆井技術(shù)，該文就該技術(shù)在土庫(kù)曼某油田的應(yīng)用做了介紹，與相關(guān)工程技術(shù)人員進(jìn)行交流，促進(jìn)優(yōu)快鉆井技術(shù)快速發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)目前優(yōu)快鉆井的成熟配套技術(shù)

（1）高壓噴射鉆井與優(yōu)選鉆井參數(shù)鉆井。

（2）高效能PDC鉆頭和引進(jìn)牙輪鉆頭鉆井。

（3）PDC鉆頭+動(dòng)力鉆具鉆井。

（4）防卡鉆具組合。

（5）優(yōu)質(zhì)鉆井液與完井液。

（6）井眼潤(rùn)滑、穩(wěn)定與凈化。

（7）近平衡壓力鉆井。

（8）欠平衡鉆井。

（9）PDC可鉆式浮鞋浮箍。。

（10）組合與隨鉆測(cè)井。

（11）低密度早強(qiáng)水泥漿固井。

2 優(yōu)快鉆井技術(shù)應(yīng)用

土庫(kù)曼某油田于2013年2月21日開始施工，至2013年12月24日僅用283.5 d就完成了第一期26口井（包括4口水資源井、13口生產(chǎn)井、9口注水井）的施工，鉆井總進(jìn)尺達(dá)56655.8 m，平均機(jī)械鉆速為48.47m/h。完成井（含4口水平井）基本采用兩開制，鉆井施工前將26"導(dǎo)管砸至75m左右，入泥深度35m左右；一開有24口井采用了13 3/8"68ppf-K55套管鉆井技術(shù)，另兩口井采用常規(guī)171/2"鉆頭開眼，下入13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管的方法；二開基本采用121/4"鉆頭開眼，下入9 5/8"47ppf-N80-BTC扣型套管作為完井套管；同時(shí)有4口井還進(jìn)行了81/2"井眼的施工（其中2口井采用裸眼完井技術(shù)，2口井下入了7"尾管）。

2.1 套管鉆井技術(shù)

使用套管鉆井技術(shù)，用13.6d成功地完成24口井的表層套管鉆井作業(yè)，累計(jì)進(jìn)尺6152.3 m，平均機(jī)械鉆速62.64 m/h，單井最高機(jī)械鉆速234.75 m/h。同常規(guī)作業(yè)相比，總體效率提高一倍以上，比計(jì)劃提前23.7 d，節(jié)約鉆井費(fèi)用200余萬(wàn)美元。鉆進(jìn)組合：16"鉆鞋+13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管+套管撈矛。

2.2 先進(jìn)的鉆井工具

在26口井中，12 1/4"和8 1/2"井眼的鉆進(jìn)全部采用LWD+MWD隨鉆測(cè)井技術(shù)。鉆具組合：PDC鉆頭+導(dǎo)向馬達(dá)（Powerdrive或Autotrack）+浮閥+ARC+MWD+ADN+HWDP（7～10柱）。施工中旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)保持頂驅(qū)的轉(zhuǎn)速在110 r/min以上，有時(shí)達(dá)到150 r/min以上，同時(shí)利用頂驅(qū)先進(jìn)的倒劃眼功能，在鉆至目的層后，全井實(shí)現(xiàn)倒劃眼起鉆，在平均井深2000m的井（最深2725 m，最淺922 m）中，一口井只用一個(gè)馬達(dá)、一個(gè)PDC鉆頭，一次起鉆作業(yè)，一次下套管作業(yè)，即完成施工[2]。

2.2.1 可調(diào)角度的彎馬達(dá)

在121/4"井眼中， 采用的馬達(dá)是地面可調(diào)節(jié)角度大功率動(dòng)力馬達(dá)，馬達(dá)尺寸95/8"，扶正器尺寸111/2"，下井前根據(jù)井斜、方位及造斜率的要求，調(diào)節(jié)馬達(dá)的角度。另外馬達(dá)的質(zhì)量好，不需在淺層測(cè)試，一根馬達(dá)能保證1～2口井的正常使用，且能用馬達(dá)在套管內(nèi)劃眼或鉆套管附件，并能用馬達(dá)進(jìn)行全井段的倒劃眼。

2.2.2 先進(jìn)的閉環(huán)鉆井工具

在鉆井后半階段，由于井眼施工難度不斷增大，在121/4"井眼鉆進(jìn)中采用了Schumberger Anadrill公司的Powerdrive和BAKER INTEQ公司的Autotrack實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)鉆井。Schumberger Anadrill公司的Powerdrive在工具內(nèi)部有80種記憶模式，可通過(guò)地面控制泵排量來(lái)得到所需的的工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中調(diào)整井斜和方位，減少了起下鉆次數(shù)，提高了機(jī)械鉆速，同時(shí)增加了鉆井安全性。但是該工具在井眼過(guò)大時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)鉆井。

2.2.3 質(zhì)量?jī)?yōu)良的PDC鉆頭

采用的鉆頭全部為PDC鉆頭，多數(shù)采用美國(guó)產(chǎn)的Hycalog的DS系列鉆頭，外型全部為刀翼型鉆頭，噴嘴6-9個(gè)，一個(gè)PDC鉆頭可以鉆穿水泥塞、阻流環(huán)、套管鉆鞋、館陶地層.由于表層套管的固井采用的是無(wú)膠塞固井方法，水泥頂替不干凈，套管壁上可能有水泥環(huán)，因此，二次開鉆配完鉆具后，接頂驅(qū)在套管內(nèi)劃眼下鉆，鉆頭在大功率、高速旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)下面接觸套管壁，鉆穿水泥環(huán)、水泥塞、阻流環(huán)、套管鉆鞋以后鉆頭幾乎沒有絲毫的損傷，這是我們國(guó)產(chǎn)的PDC鉆頭所不能及的。大功率動(dòng)力馬達(dá)加上長(zhǎng)壽命PDC鉆頭是提高鉆井速度的一個(gè)重要因素。采用專門設(shè)計(jì)的短規(guī)徑PDC鉆頭與馬達(dá)配合使用，解決了PDC鉆頭造斜困難的問(wèn)題，使用的造斜PDC鉆頭規(guī)徑長(zhǎng)度只有11cm左右，使用中此類鉆頭同牙輪鉆頭相比，機(jī)械鉆速得到了有效的提高[3]。

2.2.4 性能穩(wěn)定的MWD、LWD

使用的MWD、LWD儀器都是提前在陸地上安裝調(diào)試好的，不需要在鉆臺(tái)安裝MWD、LWD儀器，只需半個(gè)小時(shí)的裝放射源的時(shí)間，節(jié)約了大量的配輔助鉆具的時(shí)間。高性能的MWD、LWD的儀器工作性能穩(wěn)定，對(duì)泵排量不過(guò)分要求，每次接單根后，開泵30s既能收到井斜、方位數(shù)據(jù)，節(jié)約了測(cè)斜、測(cè)井的時(shí)間，同時(shí)保證有效的控制井身軌跡，杜絕了井下復(fù)雜、事故的發(fā)生。尤其是Anadrill公司的MWD、LWD儀器的性能穩(wěn)定性非常突出，在鉆井施工期間，該公司的MWD、LWD儀器從未發(fā)生過(guò)儀器沒有信號(hào)造成起鉆的事故。

2.3 先進(jìn)的固井工藝技術(shù)

2.3.1 安全、快速的下套管工具

Weatherford公司為Apache公司提供下套管技術(shù)服務(wù)，提供了包括液壓套管鉗在內(nèi)的一整套的氣控下套管工具，包括C型盤；上、下卡盤；單根吊卡和機(jī)械手。全套氣控裝置，操作安全、快捷、方便，通過(guò)機(jī)械手扶正對(duì)扣，加快了接單根的速度，接單根時(shí)間只需1～2min，平均每小時(shí)下套管20-30根。最為實(shí)用的是下套管時(shí)頂驅(qū)上裝有一套循環(huán)、灌泥漿裝置（灌泥漿管線上裝有一個(gè)單流閥），每根套管在接單根或下入過(guò)程中，根據(jù)計(jì)算好的泵沖灌泥漿，避免了灌泥漿過(guò)程中卡套管的風(fēng)險(xiǎn)，并且該裝置可隨時(shí)建立循環(huán)，循環(huán)時(shí)只要下放頂驅(qū)，將喇叭口套在套管接箍上（喇叭口與套管之間靠橡膠密封），卡住卡盤，就可以開泵循環(huán)，特別是在下套管遇阻、井涌等復(fù)雜發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)地建立循環(huán)，進(jìn)行處理。另外，采用的是充氣式套管護(hù)絲，拆卸方便、快捷，從而節(jié)約了一定的卸護(hù)絲的時(shí)間。同時(shí)上卡盤與單根吊卡配合使用，將套管放在坡道既可，減少了套管進(jìn)鼠洞的時(shí)間，縮短了下套管時(shí)間，提高了下套管施工的安全性。

2.3.2 高質(zhì)量的浮鞋、浮箍和快速拆裝耐高壓水泥頭

在9 5/8"套管下入過(guò)程中采用了weatherford公司生產(chǎn)的浮鞋、浮箍，下井之前外方監(jiān)督進(jìn)行認(rèn)真的測(cè)試，在施工完的26口井中，每次固井完直接拆掉水泥頭，未發(fā)生過(guò)水泥倒返事故。同時(shí)采用快速裝卸水泥頭，每次拆裝在20 min以內(nèi)，同時(shí)能夠承受21MPa（3000psi）的高壓。

2.3.3 高科技、自動(dòng)化固井泵

采用Schlumberger（dowell）公司最先進(jìn)的固井泵，該固井泵有一套自動(dòng)化程序控制系統(tǒng)，可提前將固井水灰比、藥水比例和灰量等數(shù)據(jù)輸入到電腦內(nèi)，固井過(guò)程中電腦控制整個(gè)固井過(guò)程，整套固井設(shè)備的操作只需兩個(gè)人，該裝置還配有一塊固井灰流量表，固井時(shí)，保持固井灰流量在一定的范圍內(nèi)，保證固井施工中水泥漿密度的均勻。

2.3.4 固井施工工藝

提供固井技術(shù)服務(wù)的Schlumberger-Dowell公司提供的前置液是經(jīng)過(guò)專門研究配制，根據(jù)不同的泥漿體系、不同的地層條件、不同的井眼直徑、井斜情況配制的，能有效地清除井壁的虛泥餅、油性物質(zhì)以及影響固井質(zhì)量的的物質(zhì)。根據(jù)地層破裂壓力，可隨意調(diào)整水泥漿比重最低可調(diào)至1.0 g/cm3，與清水的密度相同。經(jīng)地層破裂壓力試驗(yàn)，測(cè)得13 3/8"套管鞋處地層破裂壓力為12.5ppg左右，在固井施工中控制水泥漿比重12.5ppg（1.50g/cm3左右），有效避免了固井施工的漏失問(wèn)題，同時(shí)水泥凝固后強(qiáng)度能達(dá)到常規(guī)密度1.90 g/cm3左右的水泥漿凝固后的強(qiáng)度，經(jīng)過(guò)對(duì)完成的26口井9 5/8"套管固井質(zhì)量進(jìn)行CBL檢測(cè)，固井質(zhì)量均為優(yōu)質(zhì)。固井時(shí)，上下活動(dòng)套管，保證了頂替效率，提高了下井壁與套管之間的固井質(zhì)量，并且每?jī)煞昼娪涗浺幌卤脡?、泵沖、總泵沖、上提、下放拉力、泥漿返出量情況，根據(jù)情況調(diào)整排量，保證了固井質(zhì)量。

再者在每口井固井結(jié)束后，直接拆掉水泥頭，從而節(jié)約了陸地上6-8小時(shí)的候凝時(shí)間；套管采用專用的套管掛掛在套管頭上，固井施工后期，將套管直接座在套管頭上，因此又節(jié)約了拆井口、裝卡瓦的時(shí)間，同時(shí)增加了施工安全性；套管的試壓是固井完碰壓后，繼續(xù)用固井泵在9 5/8"套管打壓至21MPa（3000psi）、穩(wěn)壓5min，簡(jiǎn)化了陸地上繁瑣的試壓程序。

2.4 鉆井液和保護(hù)油氣層技術(shù)

對(duì)井徑的擴(kuò)大率不過(guò)分要求，不過(guò)分強(qiáng)調(diào)泥漿的抑制性，通過(guò)加入一定比例的生石灰來(lái)控制造漿。五臺(tái)Derrick公司生產(chǎn)的高速線形振動(dòng)篩，篩網(wǎng)目數(shù)達(dá)到120目，使固相得到快速的控制，同時(shí)控制了泥漿比重，保護(hù)了油氣層。進(jìn)入油氣層后堅(jiān)持每天對(duì)泥漿中水的礦化度進(jìn)行分析，控制水的活度低于地層水的活度，保證地層水流入井內(nèi)，防止泥漿的水分進(jìn)入地層，而給地層毛細(xì)孔內(nèi)帶入固相顆粒，造成毛細(xì)孔堵塞，而影響產(chǎn)油能力。設(shè)計(jì)能提供精確的地層壓力，使現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格控制泥漿比重，同時(shí)合理的井身結(jié)構(gòu)、鉆井程序和較高的鉆井速度，使油氣層得到了有效的保護(hù)。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）介紹了國(guó)內(nèi)目前的優(yōu)快鉆井的成熟配套技術(shù)，為在土庫(kù)曼某油田的應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

（2）重點(diǎn)闡述了在土庫(kù)曼某油田應(yīng)用的套管鉆井技術(shù)、先進(jìn)的鉆井工具使用、先進(jìn)的固井工藝技術(shù)、鉆井液和保護(hù)油氣層技術(shù)，這些技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了優(yōu)快鉆的井目的。

（3）為了提高效益，還需要對(duì)優(yōu)質(zhì)快速鉆井技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，科學(xué)合理應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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