車66區(qū)塊復(fù)雜地層優(yōu)化鉆井技術(shù)

姜新越 李齊富 孫家棟 劉悅來 王健民

（中國(guó)石油渤海裝備第一機(jī)械廠渤海能克鉆桿有限公司，河北 青縣 062658）

車66區(qū)塊復(fù)雜地層優(yōu)化鉆井技術(shù)

姜新越 李齊富 孫家棟 劉悅來 王健民

（中國(guó)石油渤海裝備第一機(jī)械廠渤海能克鉆桿有限公司，河北 青縣 062658）

車66區(qū)塊由于地層承壓能力較低，在鉆井液密度高時(shí)極易發(fā)生井漏。針對(duì)這一狀況，對(duì)與車66區(qū)塊復(fù)雜地層配套的鉆井技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化：鉆井中采用鐘擺與偏軸防斜鉆具組合、優(yōu)選鉆頭、使用以聚磺表面處理與承壓堵漏為主的鉆井液體系，對(duì)保護(hù)油氣層起到了明顯的作用，井下事故與復(fù)雜情況明顯減少，鉆井速度、固井質(zhì)量得到明顯提高，平均單井日產(chǎn)油氣當(dāng)量提高了8 t。

車66區(qū)塊 復(fù)雜地層 鉆井技術(shù) 優(yōu)化 濟(jì)陽坳陷

0 引言

車66區(qū)塊位于濟(jì)陽坳陷車鎮(zhèn)凹陷大王北洼陷西部，是在埕南大斷層下降盤發(fā)展起來的一個(gè)古近系箕狀洼陷。該洼陷西部沙三段下部發(fā)育了一大套砂礫巖體，該地區(qū)新生界發(fā)育，儲(chǔ)層物性好，地層承壓能力較低，在鉆井液密度高的情況下極易發(fā)生井漏[1-2]。

在車66井鉆井施工中，鉆至沙三段下部時(shí)多次發(fā)生井漏、井涌及卡鉆，導(dǎo)致填井側(cè)鉆；側(cè)鉆至沙四段時(shí)再次發(fā)生井漏。車66井在鉆至沙三段下部高壓層時(shí)也發(fā)生井涌井漏多次、卡鉆3次、壓井4次，最終因地層復(fù)雜，技術(shù)套管下深淺，無法解決技術(shù)難題而導(dǎo)致第一井眼報(bào)廢，只好填井側(cè)鉆，事故損失時(shí)間高達(dá)108d。要改變這種狀況，必須對(duì)與該區(qū)塊配套的鉆井技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

1 車66區(qū)塊地層特點(diǎn)及施工難點(diǎn)

1.1 地層特點(diǎn)

1）地層壓力復(fù)雜，館陶組安全密度常壓為0.9 g／cm3，沙三段礫巖體異常高壓為1.70～1.90 g／cm3。其中縱向上，沙四段常壓為1.20～1.30 g／cm3，斷層裂縫小于1；橫向上，沙三段礫巖體儲(chǔ)層物性為非均質(zhì)。

2）儲(chǔ)層條件復(fù)雜。儲(chǔ)層以裂縫為主，且底部與斷層潛山相連；油氣比為104∶100。

3）地層巖性復(fù)雜。沙三段礫巖體井段長(zhǎng)，從3 000 m至4 500 m，長(zhǎng)達(dá)1 500 m；礫石分選差（1～200 mm），形狀不一（磨圓度）；從沙三段進(jìn)入沙四段劃分難度大。

4）地層傾角為10°～30°；易斜段長(zhǎng)（從2 800 m開始直至井底）。

1.2 施工難點(diǎn)

主要表現(xiàn)為：地層傾角大，井斜難以控制；地層巖性較復(fù)雜，鉆頭選擇難度大；地層壓力系統(tǒng)復(fù)雜，井噴、井漏頻繁；大套油泥巖、頁巖坍塌掉塊；卡鉆、斷鉆具、鉆頭等事故頻繁。

2 配套鉆井技術(shù)優(yōu)化

2.1 防斜打快配套技術(shù)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外對(duì)防斜打快技術(shù)的研究成果以及對(duì)車66區(qū)塊地層傾角對(duì)井斜影響規(guī)律的研究，綜合運(yùn)用復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)與偏軸鉆具組合、柔性鐘擺等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了防斜打快。

1）第二次開鉆作業(yè)時(shí)對(duì)上部井段采用復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化其鉆具組合，并配合使用五刀翼大片PDC鉆頭，在提高機(jī)械鉆速的同時(shí)達(dá)到防斜打快的目的。

其鉆具組合為：?311mmPDC+?210mm螺桿鉆具+?203mm鉆鋌1根＋?203mm短鉆鋌＋?311mm穩(wěn)定器+?203mm鉆鋌3根+?178mm鉆鋌3根+? 127mm加重鉆桿12根。見圖1。

分析：上述句子的中心詞前是單一的定語（“個(gè)人”和“社會(huì)環(huán)境”），漢英定語的語序相同，定語individual and contextual置于所修飾名詞factors之前。

圖1 車66區(qū)塊上部井段復(fù)合鉆具組合圖

使用五刀翼大片PDC鉆頭配合加長(zhǎng)傳動(dòng)軸的中空螺桿鉆具的鉆具結(jié)構(gòu)，有效地提高了上部地層的機(jī)械鉆速，減少了井斜的影響以及井下復(fù)雜情況的發(fā)生。

2）利用中國(guó)石油大學(xué)的底部鉆柱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及動(dòng)力學(xué)特性模擬裝置，通過對(duì)各種偏軸鉆具組合防斜打直效果的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，優(yōu)選出防斜效果最好的鉆具組合，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況制訂了合理的工藝措施。

3）在深部地層不適合PDC鉆進(jìn)的井段，采用柔性鐘擺鉆具組合配合高效牙輪鉆頭，既可以起到防斜打直的作用，又能夠解放鉆壓，提高機(jī)械鉆速。

其復(fù)合鉆具組合為：?215.9 mm鉆頭+?177.8 mm鉆鋌2根+?215 mm穩(wěn)定器+?158 mm鉆鋌1根+?215 mm穩(wěn)定器＋?178 mm鉆鋌3根+?127 mm加重鉆桿12根。見圖2。

圖2 車66區(qū)塊深部地層復(fù)合鉆具組合圖

4）應(yīng)用鉆井工程研究院研制的機(jī)械式隨鉆測(cè)斜工具。該裝置連接在鉆鋌上，通過開泵時(shí)泵壓脈沖的數(shù)量顯示井斜的度數(shù)。司鉆可以隨時(shí)了解井斜的情況，以便適時(shí)吊打或加壓鉆進(jìn)。平均機(jī)械鉆速明顯提高。

2.2 聚磺表面處理鉆井液體系防塌、防漏技術(shù)

深井聚磺鉆井液體系具有易分散的特性，在高溫、高密度的作用下，鉆井液抗油氣效果差，流變性變差，易發(fā)生井漏、井塌等井下復(fù)雜情況。

2.2.1 室內(nèi)研究

1）鉆井液體系配方的確定。通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，優(yōu)選各類鉆井液處理劑，按照常規(guī)處理加量評(píng)價(jià)，經(jīng)大量試驗(yàn)，確定聚磺鉆井液體系配方如下：4%膨潤(rùn)土＋0.3%LS－YW＋0.5%SJ－1＋2%SD－202＋3%KFT＋3%SD－101＋2%ZX－8＋2%WJH－1+1%SF－1＋其他輔助劑（NaOH、潤(rùn)滑劑、加重劑等）。

2）智能型防漏、堵漏鉆井液。依據(jù)車66區(qū)塊滲透性與裂縫漏失類型，以智能型封堵類材料（SY）系列、酸溶性膨脹堵漏劑（ZX－12）及抗壓堵漏劑（KSY）為主，研制了兩種防漏堵漏鉆井液配方并使其配套系列化。①低強(qiáng)度低橋塞防漏、堵漏鉆井液配方：添加劑為SY－5、ZX－12、 KSY；加量為2～3%SY－5、2～3%ZX－12、1.5～2%KSY。該配方適用于普遍漏失層與鉆進(jìn)循環(huán)中直接封堵一般滲透性、裂縫性漏失通道，能提高地層承壓能力，可正常使用振動(dòng)篩，不會(huì)影響鉆井液的凈化。②低強(qiáng)度高橋塞可變形、膨脹型堵漏鉆井液配方：添加劑為SY－4、ZX－12、KSY、復(fù)合堵漏劑；各組分加量為3%～5%SY－4、3%～5%ZX－12、2%～3%KSY、5%～10%復(fù)合堵漏劑。該配方適用于嚴(yán)重性漏失層堵漏，通過鉆具將堵漏鉆井液打入漏失層，靜止、蹩壓，利用各類堵漏材料架橋、封堵不同尺寸的漏失通道，提高地層承壓能力，保證堵漏效果。

2.2.2 應(yīng)用效果

2）在大86、車74井第三次開鉆前將鉆井液轉(zhuǎn)化為聚磺表面處理鉆井液，大86井、車74井現(xiàn)場(chǎng)加重最高密度分別為1.96g／cm3、1.93g／cm3，鉆井液流變性能良好，未出現(xiàn)任何井下復(fù)雜情況。兩井性能測(cè)試情況見表1。

2.3 井下事故與復(fù)雜情況控制技術(shù)

2.3.1 防卡

制訂了較為完善的區(qū)域防卡技術(shù)措施，并嚴(yán)格執(zhí)行。同時(shí)還制訂了一整套各種情況下發(fā)生卡鉆的應(yīng)急預(yù)案，加強(qiáng)了防卡方面的物質(zhì)準(zhǔn)備。

2.3.2 防噴與防漏

嚴(yán)保井控設(shè)備的安裝質(zhì)量，并嚴(yán)格按照鉆井液安全窗口確定鉆井液密度，堅(jiān)持嚴(yán)格的坐崗制度，制訂了較為完善的防噴防漏應(yīng)急預(yù)案。在安全窗口小的井段采用承壓堵漏技術(shù)，并加強(qiáng)了防噴防漏方面的物質(zhì)準(zhǔn)備。

表1 車74井與大86井性能測(cè)試情況表

2.3.3 井下特種工具的應(yīng)用

推廣應(yīng)用了一系列井下特種工具，有效地減少了復(fù)雜情況的發(fā)生。

1）修壁器。為解決因?yàn)橹猩喜烤鄄灰?guī)則、井壁不穩(wěn)定造成的“大肚子”和“臺(tái)肩”等所導(dǎo)致的電測(cè)遇阻，與鉆井工程研究院合作設(shè)計(jì)了井眼上下修整器（簡(jiǎn)稱修壁器），解決了電測(cè)遇阻問題。

2）變徑穩(wěn)定器。在鉆具組合中推廣使用了變徑穩(wěn)定器，發(fā)揮了其在降阻、提高鉆井效率方面的潛力，減少了井下卡鉆等事故的發(fā)生。

3）減震器。將其安裝在緊靠鉆頭的鉆柱上，利用可壓縮液體吸收或減小軸向振動(dòng)和沖擊載荷，保護(hù)鉆頭和鉆具，這是延長(zhǎng)鉆頭壽命和減少鉆具刺漏的一種非常有效的工具。

3 應(yīng)用效果

通過以上技術(shù)的綜合應(yīng)用，有效地減少了車66區(qū)塊鉆井事故和井下復(fù)雜情況的發(fā)生，其鉆井事故率同比降低了65%，提高了鉆井效率。統(tǒng)計(jì)分析車古208-X1、車66－4、車66－1、車15－2、車74等5口井（平均井深為4 498 m），平均提高機(jī)械鉆速4.45 m／h，鉆井周期與建井周期分別平均縮短65 d、82 d。

4 結(jié)論

1）通過運(yùn)用復(fù)合鉆進(jìn)、偏軸鉆具組合、柔性鐘擺等新技術(shù)，形成了車66區(qū)塊復(fù)雜地層鉆井配套作業(yè)模式。

2）優(yōu)選抗高溫、抗鹽處理劑，組配聚磺鉆井液配方；在常規(guī)聚磺鉆井液基礎(chǔ)上通過表面活性劑的處理，提高了鉆井液抗溫抗油氣污染的能力。

3）優(yōu)化后的配套復(fù)合堵漏技術(shù)，提高了鉆井液防漏堵漏的效果，減少了井下復(fù)雜情況的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率。

［1］趙金洲，趙金海.勝利油田深井超深井鉆井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2005（5）：1-3.

［2］魏文忠，趙金海，練欽.勝利油田深井技術(shù)套管損壞原因分析［J］.石油鉆探技術(shù)，2005（4）：1－3.

（編輯：陳鈺）

Abstract:In Che 66 block,lost circulation can easily occur when the density of drilling fluid is high due to low formation resistance to pressure.In this study,a drilling technology suitable for complicated formations in the block is optimized:(1)both pendulum and eccentric deflection controlling BHA are adopted during drilling;(2)drilling bit is optimized;(3)a drilling fluid with the polysulfonate surface treatment and pressure sealing as the soul is utilized,which may obviously protect formation.An application of optimized technology may not only make downhole accidents less than before evidently,but also increase both penetration rate and cementing quality.As a result,an average single-well productivity is increased by 8 t/day.

Key Words:Che 66 block,complicated formation,drilling technology,optimize,Jiyang Depresssion

Optimized Drilling of Complicated Formation in Che 66 Block

By JIANG Xin-yue,LI Qi-fu,SUN Jia-dong,LIU Yue-lai and WANG Jian-min

TE242

A

2010－03－30

2010－05－11

姜新越（1975－），工程師，從事石油鉆具設(shè)計(jì)制造工作。E－mail：bhnklqf@sina.com

1673-9035（2010）03-0053-03