三塘湖致密油藏鉆井提速研究與應(yīng)用

龔江川 蒙有鵬 張?zhí)m州 張偉 李云志

摘 要：三塘湖盆地致密油勘探開發(fā)前景廣闊，開發(fā)逐年提高，設(shè)計(jì)多為深井和水平井，針對(duì)以上區(qū)塊鉆井過程存在的問題，成立三塘湖致密油藏鉆井提速技術(shù)研究組，系統(tǒng)調(diào)研分析完成井資料，重點(diǎn)開展鉆具組合優(yōu)化、PDC鉆頭優(yōu)選、井塌機(jī)理和處理方法、水平井安全鉆井技術(shù)、自激諧振水力脈沖等技術(shù)研究，達(dá)到安全快速鉆井。

關(guān)鍵詞：致密油水平井;安全快速;三塘湖

1 前言

近兩年三塘湖油田相繼在條湖組（P2t）和哈兒加烏（C2h）火成巖致密油藏取得重大發(fā)現(xiàn)，特別是2015年以來在馬56區(qū)和馬67區(qū)針對(duì)該致密油藏部署12口井，為加快勘探開發(fā)進(jìn)度，進(jìn)行該區(qū)塊提速研究工作。

2 鉆井難點(diǎn)分析

①小泉溝組、條湖組及以下地層傾角28-48°，常規(guī)“塔式”鉆具、直螺桿“單二”結(jié)構(gòu)鉆具對(duì)鉆壓敏感，防斜打快矛盾突出;②上部大段砂礫巖，易造成PDC鉆頭先期損壞，導(dǎo)致行程鉆速低;下部火山巖發(fā)育，研磨性強(qiáng)、可鉆性差，機(jī)速低;③井塌、井漏等事故復(fù)雜多發(fā)，小泉溝、條湖裂縫性發(fā)育，易發(fā)生井漏;條湖組凝灰?guī)r破碎、地層膠結(jié)不穩(wěn)易發(fā)生坍塌。

3 主要研究內(nèi)容

3.1 優(yōu)化井身質(zhì)量控制方案，應(yīng)用MWD復(fù)合鉆井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)防斜打快

3.1.1 地層自然造斜規(guī)律

通過調(diào)研多口井資料顯示，在2000米左右増斜較快，且方位不變，常規(guī)鉆具防斜困難，參數(shù)得不到強(qiáng)化。

3.1.2 井身質(zhì)量控制方案的優(yōu)化

3.1.3 應(yīng)用效果

應(yīng)用MWD復(fù)合導(dǎo)向，防斜、提速同步進(jìn)行，2015年復(fù)合導(dǎo)向進(jìn)尺比例占總進(jìn)尺的72.7%;井身質(zhì)量均控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，除個(gè)別井下部井段復(fù)雜之外，采用MWD全程跟蹤。

3.2 針對(duì)上部大段砂礫巖、下部火成巖，應(yīng)用個(gè)性化鉆頭配合中低速螺桿、自激諧振射流技術(shù)，提高機(jī)械鉆速

3.2.1 巖石可鉆性分析

巖石可鉆性研究，采用取自馬朗凹陷巖芯進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，對(duì)于牙輪和PDC鉆頭，依據(jù)可鉆性與聲波時(shí)差的相關(guān)性，建立可以用來計(jì)算可鉆性極值的關(guān)系模型：Δtp-聲波時(shí)差。

3.2.2 PDC鉆頭優(yōu)選

①上部地層可鉆性好，但砂礫巖對(duì)鉆頭沖擊大，針對(duì)礫石層段應(yīng)用FX56鉆頭;②針對(duì)下部強(qiáng)研磨地層應(yīng)用FX64D鉆頭，兼顧進(jìn)攻性和耐久度。

3.2.3 針對(duì)二疊系和石炭系致密地層應(yīng)用高速牙輪鉆頭

3.2.4 應(yīng)用中低速螺桿

優(yōu)選大扭矩中低速螺桿，提高PDC鉆頭工作穩(wěn)定性;下部難鉆地層強(qiáng)化鉆壓，增加鉆頭吃入地層深度，提高鉆頭破巖能力，選用7頭螺桿，轉(zhuǎn)速在80-120轉(zhuǎn)。

3.2.5 應(yīng)用自激諧振脈沖射流鉆井技術(shù)進(jìn)一步提高機(jī)速

3.2.6 優(yōu)化后效果

①PDC鉆頭應(yīng)用效果，牛東110井二開創(chuàng)單只鉆頭最長進(jìn)尺記錄，對(duì)比鄰井同井段平均機(jī)械鉆速提高87.36%。牛東110井中下部井段對(duì)比鄰井同井段平均機(jī)械鉆速提高47.49%;②高速牙輪鉆頭使用效果;③脈沖射流技術(shù)應(yīng)用效果：馬65條湖組應(yīng)用自激諧振脈沖工具配合脈沖PDC鉆頭MCXT416P-6，對(duì)比鄰井平均機(jī)速3.42m/h提高2.25m/h，提高幅度47.36%。馬68在哈爾加烏組應(yīng)用自激諧振脈沖工具配合脈沖PDC鉆頭MCXT613P-6，機(jī)速比鄰井牛東110井提高42%。

3.3 優(yōu)化鉆井液配方，提高防塌、防漏性能;針對(duì)水平井應(yīng)用弱凝膠體系，提高水平段泥漿的攜砂能力

3.3.1 地層穩(wěn)定性、漏失性研究

①火成巖地層礦物組分多，粘土礦物含量少，為鉆井液濾液侵入提供了通道和水化空間泥頁巖水化剝落造成井壁失穩(wěn);②二疊系、石炭系火成巖裂縫以微裂縫、中小裂縫為主，并且存在一定的孔隙，鉆井過程中容易出現(xiàn)嚴(yán)重漏失。

3.3.2 確定直井鉆井液體系配方，解決二疊系及下部井段井塌井漏難題

根據(jù)吐哈常規(guī)體系特點(diǎn)和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)結(jié)果，確定出滿足三塘湖深部地層井壁穩(wěn)定要求的聚合物、聚磺鉆井液體系配方，隨鉆801。

3.3.3 優(yōu)化后效果

通過優(yōu)化和完善鉆井液配方，復(fù)雜事故率逐年降低;在水平段應(yīng)用弱凝膠體系，成功解決長水平段的巖屑攜帶問題，水平段長度記錄不斷突破。

4 成果應(yīng)用情況

整體應(yīng)用效果：①應(yīng)用12口井，其中水平井6口;平均井深3399.50m，平均機(jī)速5.30m/h，平均鉆井周期55.02天，復(fù)雜損失率0.29%，事故損失率0;②通過提速技術(shù)的研究與應(yīng)用，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)大幅提高，2015年完成井相比以前平均井深增加了42.33m，平均鉆井周期縮短了12.46天，縮短幅度18.46%，平均機(jī)械鉆速提高1.13m/h，提高幅度27.02%。