松南氣田腰英臺(tái)地區(qū)鉆井提速技術(shù)探索與實(shí)踐

高長(zhǎng)斌 陳波 李楊(中國(guó)石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

松南氣田腰英臺(tái)地區(qū)鉆井提速技術(shù)探索與實(shí)踐

高長(zhǎng)斌 陳波 李楊(中國(guó)石化華東石油工程有限公司六普鉆井分公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

松南氣田長(zhǎng)嶺斷陷的腰英臺(tái)地區(qū)是中石化東北油氣分公司重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的區(qū)塊之一。腰英臺(tái)地區(qū)深井鉆遇地層具有井壁不穩(wěn)定、下部巖石可鉆性差、井底溫度高等特點(diǎn)，導(dǎo)致鉆井速度慢、周期長(zhǎng)，因此，開(kāi)展深井鉆井提速技術(shù)研究是很有必要的。在分析鉆井施工面臨難題的基礎(chǔ)上，通過(guò)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化、鉆頭優(yōu)選、不同動(dòng)力鉆具的使用等實(shí)踐，探索適合該地區(qū)的深井鉆井提速技術(shù)，并取得一定成效，為本區(qū)塊以后的深層勘探開(kāi)發(fā)提供借鑒參考和技術(shù)支持。

腰英臺(tái)；深井鉆井；提速技術(shù)；扭力沖擊器；旋轉(zhuǎn)齒鉆頭；雙級(jí)鉆頭

1 鉆井難點(diǎn)分析

(1)地層不穩(wěn)定，上部地層易垮，下部地層易漏 以泉頭組為例，上部地層巖性為灰色泥質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、灰、綠灰色中砂巖與棕色泥巖呈略等厚互層，泥巖易水化膨脹，易剝落、掉塊；下部的白堊系營(yíng)城組地層巖性主要以深灰色流紋巖及凝灰?guī)r等火成巖為主，硬度高、研磨性強(qiáng)、可鉆性差，且地層傾角較大。

(2)地層研磨性強(qiáng)、可鉆性差 登婁庫(kù)組、營(yíng)城組地層壓實(shí)程度好、硬度高，研磨性強(qiáng)、可鉆性差[1]。登婁庫(kù)組地層巖性主要為棕、灰色泥巖與棕色泥質(zhì)粉砂巖、深灰色角礫巖與灰、褐、深灰色泥巖等。井隊(duì)目前只能在營(yíng)城組地層水平段選擇牙輪鉆頭慢慢磨，造成頻繁起下鉆，導(dǎo)致鉆井進(jìn)度無(wú)法提高。

(3)井底溫度高，對(duì)動(dòng)力鉆具要求高 由于井底高溫和鉆頭難以承受復(fù)雜地質(zhì)條件下的高轉(zhuǎn)速，深井大尺寸井眼動(dòng)力鉆具的應(yīng)用受到極大的限制，使得復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)實(shí)施困難，機(jī)械鉆速提高難度較大[2]。

2 鉆井技術(shù)優(yōu)化及應(yīng)用實(shí)例

(1)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化 ①中間套管下深。隨著對(duì)該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造和目的層特征認(rèn)識(shí)的不斷加深，在井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層保護(hù)技術(shù)的支持下，探索優(yōu)化腰英臺(tái)地區(qū)中間套管的下入深度。目前，表套下深300-400m以封隔明水組不穩(wěn)定易垮層段，技套下深3000-3300m以封隔泉頭組不穩(wěn)定易垮層段。經(jīng)過(guò)該地區(qū)大量實(shí)際鉆井經(jīng)驗(yàn)證明，該設(shè)計(jì)是合理的。②鉆井液密度。針對(duì)腰英臺(tái)區(qū)塊地層“淺層含氣、中部易塌漏、下部可鉆性差”的實(shí)際情況，在一開(kāi)的時(shí)候鉆井液密度選擇設(shè)計(jì)的上限(1.20～1.25g/cm3)以防止淺層氣，在二開(kāi)、三開(kāi)的時(shí)候選擇較低密度(1.10～1.15g/cm3)以避免地層漏失，同時(shí)提高機(jī)械鉆速。③鉆具組合。鉆具組合選用優(yōu)選PDC鉆頭+螺桿鉆具的“三合一”鉆具組合，達(dá)到既保證井身質(zhì)量又提高鉆井速度的目的。直井段使用0.5°單彎螺桿配合PDC鉆頭，可以起到保直、提速、小幅度糾斜的作用。

(3)鉆頭優(yōu)選 ①二開(kāi)選用雙級(jí)鉆頭。通過(guò)優(yōu)化鉆頭選型，YP12井、YP14井在二開(kāi)(直井段)時(shí)選擇使用國(guó)民油井產(chǎn)的雙級(jí)鉆頭。雙級(jí)鉆頭比常規(guī)鉆頭多一級(jí)擴(kuò)眼體，利用雙級(jí)結(jié)構(gòu)，先鉆出一段小導(dǎo)眼釋放地層應(yīng)力和產(chǎn)生一個(gè)大的自由面，從而有效提高Φ311.2mm及更大直徑井段的機(jī)械鉆速。雙級(jí)鉆頭在兩口井使用提速明顯。②三開(kāi)造斜段鉆頭的選擇。根據(jù)以往三開(kāi)造斜段鉆遇高研磨性的登婁庫(kù)組的經(jīng)驗(yàn)，出井的多數(shù)PDC鉆頭的肩部齒都會(huì)磨損的非常嚴(yán)重，甚至出現(xiàn)環(huán)形凹槽。

所以優(yōu)先選用雙排齒或帶有減震齒的胎體鉆頭。YP14井三開(kāi)第四只鉆頭選用阿特拉產(chǎn)的U616S胎體鉆頭，肩部為雙排齒，并帶有減震齒保護(hù)鉆頭的保徑齒，單趟鉆進(jìn)尺209m，機(jī)械鉆速2.79m/h，起出的鉆頭內(nèi)排齒完好無(wú)損。

(3)動(dòng)力鉆具及復(fù)合鉆井技術(shù) ①旋沖鉆具。旋沖鉆具是在常規(guī)鉆井鉆具組合的基礎(chǔ)上，在鉆頭與鉆鋌之間增加液動(dòng)射流式?jīng)_擊器，根據(jù)射流附壁效應(yīng)及切換原理，利用液動(dòng)射流式?jīng)_擊器對(duì)鉆頭施加高頻沖擊，在鉆具組合旋轉(zhuǎn)破巖的同時(shí)，沖擊器內(nèi)砧子將沖錘高頻沖擊傳遞給鉆頭，通過(guò)沖擊作用對(duì)鉆頭齒下的巖石造成強(qiáng)應(yīng)力集中，使巖石塑性降低，脆性增加，并迅速產(chǎn)生脆性破壞坑[3]。

該趟鉆在使用了旋沖鉆具后機(jī)械鉆速反而低于預(yù)期，沒(méi)有達(dá)到提速的目的。將鉆頭起至地面后發(fā)現(xiàn)：每個(gè)刀翼保徑部分三顆齒均非正常鉆進(jìn)損壞，其后排碳化鎢防碰齒被崩掉7顆，外徑磨損嚴(yán)重。分析原因可能是劃眼過(guò)長(zhǎng)過(guò)快，使鉆頭造成了損壞，故使用旋沖鉆具時(shí)應(yīng)避免劃眼作業(yè)。

②扭力沖擊器。為滿足提速的要求，YP14井在三開(kāi)造斜段嘗試使用扭力沖擊器。使用如下鉆具組合：Φ215.9mmPDC鉆頭+扭力沖擊器+Φ172mm×1.5°螺桿×1根+浮閥+Φ127mm無(wú)磁加重鉆桿×1根+懸掛接頭+Φ127mm無(wú)磁加重鉆桿×1根+Φ127mm加重鉆桿×45根+Φ127mm鉆桿。但在進(jìn)入登婁庫(kù)地層后，發(fā)現(xiàn)造斜率不夠。起鉆甩掉扭力沖擊器后繼續(xù)鉆進(jìn)，造斜率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

經(jīng)分析，可能是由于扭力沖擊器的存在相當(dāng)于使螺桿加長(zhǎng)，降低了原鉆具的造斜率。起出后鉆頭切削齒幾乎無(wú)磨損，可以證明扭沖工具對(duì)鉆頭有一定的保護(hù)作用。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)合理的井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)安全鉆井和鉆井提速的前提。(2)分析巖石的物理力學(xué)參數(shù)是針對(duì)性選擇鉆井提速工具的基礎(chǔ)。(3)選擇合適的鉆井提速工具和鉆頭是實(shí)現(xiàn)鉆井提速的重要手段。

[1]陳安明,張進(jìn)雙,白彬珍等.松遼盆地深井鉆井技術(shù)難點(diǎn)與對(duì)策[J].石油鉆探技術(shù),2011,39(4).

[2]朱軍,高英強(qiáng),任杭洲等.腰英臺(tái)地區(qū)深井鉆井提速技術(shù)[J].斷塊油氣田,2012,19(4)：533-536.

[3]李國(guó)華.旋沖鉆井破巖和沖擊器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用研究[D].北京：中國(guó)石油大學(xué)，2004：1-99.