章增光，胡 超，董志剛

(1西部鉆探工程有限公司國際工程公司 2川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院 3川慶鉆探工程有限公司科技處)

肯基亞克油田位于哈薩克斯坦阿克糾賓[1-2]，多年鉆井實(shí)踐表明該油田二疊系二開?311.2 mm井段機(jī)械鉆速低，不僅造成鉆井周期長、增加了鉆井成本，而且長時(shí)間的裸眼鉆進(jìn)也大幅度增加了鉆井風(fēng)險(xiǎn)，不利于鉆井安全的控制[3-9]。針對(duì)本地區(qū)?311.2 mm井段地層的特征，分析鉆井難點(diǎn)，形成了以個(gè)性化PDC鉆頭為核心的提速關(guān)鍵技術(shù)，在H8088井進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，提速效果顯著。

一、H8088井概況

H8088井的，井身結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 H8088井井身結(jié)構(gòu)

該井二開?311.2 mm井段1 200～3 727 m，所鉆地層為二疊系P2～P1kg地層，鉆井面臨的地層難點(diǎn)有[3-4, 10]：

(1)P2地層上部以砂巖、泥巖為主，下部砂礫巖地層夾層多，對(duì)鉆頭沖擊破壞性強(qiáng)。

(2)P1kg孔谷階地層以鹽層和硬石膏互層為主，地層壓實(shí)性強(qiáng)，PDC鉆頭機(jī)械鉆速低。

(3)全井段地層易斜，鉆井參數(shù)無法有效強(qiáng)化。

二、?311.2 mm井段提速方案

1．個(gè)性化PDC鉆頭選型

?311.2 mm井段根據(jù)可鉆性不同可分為3段地層，針對(duì)各段地層特性分別選型了個(gè)性化鉆頭。

1.1 P2上部地層(1 200～2 800 m)

該段地層以砂巖和泥巖互層為主，PDC鉆頭在該段進(jìn)尺高但機(jī)械鉆速偏慢。該段地層優(yōu)選?311.2 mm SP1935 PDC鉆頭(圖2所示)，其主要個(gè)性化特征為主齒采用整齒和尖齒混合布齒設(shè)計(jì)。采用尖圓混合齒設(shè)計(jì)，其中尖齒在承載相同鉆壓下能快速有效的吃入泥板巖地層，并利用鋒利的尖端刃口在較小的扭矩動(dòng)能下就能將地層劃破；尖齒切削地層形成的溝槽同時(shí)又能有效釋放地層應(yīng)力，更有利于相鄰的圓齒快速切削和破碎地層，同時(shí)采用高耐磨高抗沖進(jìn)口復(fù)合片和鋼體鉆頭設(shè)計(jì)，不僅提高機(jī)械鉆速降低切削齒磨損，而且有利于巖屑及時(shí)排放，避免重復(fù)切削，有利于鉆頭機(jī)械鉆速的提高和壽命的增長。

1.2 P2下部地層(3 000～3 300 m)

試驗(yàn)組維持性血液透析配合程度、心理自我調(diào)節(jié)能力更有優(yōu)勢，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），試驗(yàn)組維持性血液透析配合程度、心理自我調(diào)節(jié)能力分別是93.11±1.42分、98.62±2.02分，對(duì)照組維持性血液透析配合程度、心理自我調(diào)節(jié)能力分別是84.12±1.41分、81.21±2.01分。

該段地層以砂礫巖和泥巖互層為主，地層對(duì)鉆頭沖擊破壞性強(qiáng)，鉆頭使用壽命短。該段地層優(yōu)選?311.2 mm SP1935R PDC鉆頭(圖3所示)，其主要個(gè)性化特征為后排齒采用HYPER圓錐齒設(shè)計(jì)。該P(yáng)DC鉆頭前排PDC齒切削地層，后排圓錐齒壓碎地層，利用壓碎和切削復(fù)合破巖方式，有效提高機(jī)械鉆速。同時(shí)錐齒結(jié)構(gòu)使鉆頭能承受更高的鉆壓，配合大扭矩螺桿，強(qiáng)力鉆進(jìn)參數(shù)有利于機(jī)械鉆速提高。

圖2 尖圓混合齒PDC鉆頭三維效果圖

圖3 HYPER圓錐齒PDC鉆頭三維效果圖

1.3 P1 kg地層(3 300～3 720 m)

該段地層以硬石膏和鹽層為主，地層致密。該段地層優(yōu)選?311.2 mm SP1935 PDC鉆頭，與上部地層采用相同型號(hào)PDC鉆頭，有效提高機(jī)械鉆速。

2.鉆具組合方案

該地區(qū)?311.2 mm井段地層軟硬交錯(cuò)，實(shí)鉆中直井段易井斜，采用常規(guī)鉆具組合難以強(qiáng)化鉆井參數(shù)，影響鉆速的提高[5]。結(jié)合地層特點(diǎn)和鉆柱力學(xué)分析，優(yōu)化該井段的鉆具組合為PDC鉆頭+大扭矩螺桿復(fù)合鉆井，并采用MWD及時(shí)跟蹤和修正井斜。

?311.2 mm井段穿越上二疊系P2、孔谷階P1kg地層，其中上二疊系P2以上地層壓力系數(shù)1.0～1.15，孔谷階P1kg地層上部壓力系數(shù)1.3、下部壓力系數(shù)1.3～1.7，地層間壓力系數(shù)不同且1 400～1 600 m井段易漏失[6]。在孔谷階P1 kg下部地層使用大于1.85 g/cm3的高密度鉆井液可能導(dǎo)致?339.7 mm套管鞋處漏失及1 400～1 600 m易漏層漏失。

針對(duì)上述鉆井難點(diǎn)，優(yōu)化鉆井液方案為：進(jìn)入孔谷階P1kg下部地層前，在原鉆井液體系中加入2%左右隨鉆堵漏劑TP-2(可過篩100目)，能夠取得較好的封堵防漏能力，同時(shí)對(duì)鉆井液性能影響小。

三、?311.2 mm井段提速效果

共使用5只PDC鉆頭完成?311.2 mm井段1 220～3 712 m鉆進(jìn)，各趟鉆具組合均帶有MWD工具，在井斜超出設(shè)計(jì)范圍時(shí)及時(shí)利用進(jìn)行糾斜，螺桿均為7頭大扭矩螺桿為PDC鉆頭利用高參數(shù)鉆進(jìn)提供了強(qiáng)有力的動(dòng)能。各只鉆頭的應(yīng)用情況見表2所示。

表2中1、3和5號(hào)鉆頭使用正常，鉆進(jìn)指標(biāo)優(yōu)異，2號(hào)鉆頭不適合地層起鉆，4號(hào)鉆頭鉆遇致密泥板巖提前起鉆。從實(shí)際使用情況看，除2號(hào)鉆頭外的其他幾只個(gè)性化PDC鉆頭適應(yīng)了本套地層的鉆進(jìn)，在本井取得了成功應(yīng)用，大幅度提高了全井段平均機(jī)械鉆速。

表2 H8088井二開?311.2 mm井段鉆頭應(yīng)用情況

H8088井二開?311.2 mm井段與鄰井相比提速效果見表3所示。

由表3可知，H8088井個(gè)性化PDC鉆頭的成功應(yīng)用，突破了肯基亞克油田長期困擾的機(jī)械鉆速低的瓶頸難題。大幅度提高了全井段平均機(jī)械鉆速，鉆井周期也大幅度縮短，創(chuàng)下肯基亞克油田?311.2 mm井段最優(yōu)鉆井指標(biāo)。

表3 H8088井二開?311.2 mm井段與鄰井提速效果比較

四、結(jié)論

(1)H8088井二開?311.2 mm井段二疊系地層軟硬互層、壓實(shí)性強(qiáng)、存在多套地層壓力系統(tǒng)，PDC鉆頭沖擊破壞性強(qiáng)、直井段易斜、地層易漏，鉆井參數(shù)無法有效強(qiáng)化、機(jī)械鉆速偏低。

(2)針對(duì)不同地層選型了尖圓混合齒和HYPER圓錐齒的個(gè)性化PDC鉆頭，優(yōu)化了鉆具組合和鉆井液體系，形成了?311.2 mm井段二疊系地層鉆井提速的關(guān)鍵技術(shù)。

(3)應(yīng)用效果表明?311.2 mm全井段平均機(jī)械鉆速4.77 m/h，為鄰井平均機(jī)械鉆速的3倍，鉆井周期縮短18 d，創(chuàng)下同套地層同井段最高平均機(jī)械鉆速和最短鉆井周期的紀(jì)錄。

(4)為肯基亞克油田的?311.2 mm井段鉆井提供借鑒與技術(shù)參考，推薦采用3～4只PDC鉆頭完成二開?311.2 mm井段。