DS16井優(yōu)快鉆井技術(shù)實踐與認識

楊春和，呂長文

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

DS16井優(yōu)快鉆井技術(shù)實踐與認識

楊春和*，呂長文

（大慶鉆探工程公司鉆井一公司，黑龍江大慶163411）

DS16井位于徐家圍子斷陷安達凹陷區(qū)，主要目的層為營城組火山巖，厚度較大、硬度高、可鉆性級值高、研磨性強、鉆速慢，易發(fā)生斷鉆具、掉牙輪等井下事故；火山巖內(nèi)部斷層發(fā)育，易斜；火山巖因脆性強，破碎落塊，造成井漏、井塌、卡鉆等復雜情況。通過集成應用個性化PDC鉆頭、復合鉆井、液動旋沖鉆井、有機硅鉆井液等技術(shù)，僅用64.95d打完了4400m井深，機械鉆速達到了7.87m/h，沒有發(fā)生井下復雜，鉆井提速取得了突出效果。

DS16井；火山巖；PDC鉆頭選型；復合鉆井；液動旋沖鉆井；認識

為進一步擴大含氣規(guī)模，探索營城組火山巖含氣性，在松遼盆地東南斷陷區(qū)徐家圍子斷陷安達凹陷構(gòu)造上部署了DS16井。該井設(shè)計井深4300.00m，完鉆層位沙河子組。實鉆井深4400.00m，鉆進周期64.95d，平均機械鉆速7.87m/h，同比鄰井平均鉆進周期縮短41.29d，平均機械鉆速提高94.8%，創(chuàng)出了該區(qū)塊最好水平，為加快慶深氣田天然氣勘探速度，提供了寶貴的鉆井經(jīng)驗。

1　地層特點和鉆井難點

大慶深井泉二段以下地層稱之為深層，巖石特點是硬度高、可鉆性級值高、低溫梯度高、研磨性強。深層硬度最高達5000MPa、可鉆性級值最高達10.38，井深約4500m的井底溫度180℃［1］。這些特定的地質(zhì)特點，在一定程度上制約了深井鉆井效率。DS16井鉆遇的地層自上而下主要有明水組、四方臺組、嫩江組、青山口組、泉頭組、登婁庫組、營城組和沙河子組。鉆井過程中存在的主要問題有：

（1）四方臺組以上疏松地層易漏、易塌。

（2）嫩江組和青山口組泥巖段長，易發(fā)生井眼縮徑和泥包卡鉆。

（3）嫩一段地層傾角為1.9°且地層軟硬交錯、登二段地層傾角為5.6°，鉆至相應層位時易斜。

（4）營城組火山巖內(nèi)部斷層發(fā)育，脆性火山巖因破碎易落碎塊，疏松的凝灰質(zhì)巖，遇水易膨脹，易發(fā)生井塌、卡鉆等復雜事故。

（5）營城組火山巖厚度較大、硬度高、可鉆性級值高、研磨性強、鉆速慢，易發(fā)生斷鉆具、掉牙輪等井下事故。

（6）鄰井營城組、沙河子組鉆進多次發(fā)生氣侵，起下鉆后效嚴重，采用近平衡鉆井進入目的層，井控要求高。

2　優(yōu)快鉆井配套技術(shù)

2.1井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

采用三層套管井身結(jié)構(gòu)。

表1　井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)表

2.2優(yōu)選鉆具組合防斜打快

主要采用合理的防斜、糾斜鉆具組合以達到快速鉆進的目的［］2，DS16井主要采用的防斜鉆具組合有塔式鉆具組合、三螺扶滿眼鉆具組合和雙螺扶鐘擺鉆具組合。

塔式鉆具組合主要用于一開和二開，剛性強，防斜效果好。

一開：為?444.50mmBIT×0.45m+?229.00mmDC× 16.81m+?203.00mmDC×8.25m+?178.00mmDC× 54.57m+?127.00mmDP

二開：為?311.20mmBIT×0.40m+?229.00mmDC× 51.31m+?203.00mmDC×49.62m+?178.00mmDC× 81.94m+?127.00mmDP

滿眼鉆具組合、雙螺扶鐘擺鉆具+井下動力組合穩(wěn)斜防斜效果好。

三開上部井段：?215.90mmBIT×0.24m+?214.00mm STB×1.70m+?159.00mmJHF×1.00m+?159.00mm SDC×1.37m+?214.00mmSTB×1.60m+?165.00mm DC×9.09m+?214.00mmSTB×1.60m+?159.00mmSJ× 3.97m+?165.00mmDC×229.67m+?127.00mmDP

三開下部井段：?215.90mmBIT×0.29m+?172.00mm LZ×8.33m（?182.00mmYX×1.66m）+?159.00mm JHF×1.00m+?165.00mmDC×18.43m+?214.00mm STB×1.60m+?165.00mmDC×9.31m+?214.00mm STB×1.68m+?165.00mmDC×220.33m+?127.00mm DP

一開完鉆井斜0.1°，二開完鉆井斜0.9°，三開完鉆井斜2.9°，全井最大井斜角4.5°，井斜達到設(shè)計要求。

2.3鉆頭優(yōu)選

自第三系至登四段地層巖性比較穩(wěn)定，整個二開井段適合PDC鉆頭鉆進。12-1/4″井眼繼續(xù)改進鉆頭設(shè)計，優(yōu)選T1951DB+CK506鉆頭，實現(xiàn)PDC鉆頭二開完鉆，進尺2294m，平均機械鉆速12.57m/h，比鄰井DS14井提高72%。其中T1951DB鉆頭外徑為?315.00mm，實現(xiàn)擴大上部井眼，減少起下鉆阻卡的作用。

2.4井下動力鉆具+高效PDC鉆頭提速

2.4.1直螺桿復合鉆進提速

慶深氣田中下部地層使用高效PDC鉆頭加螺桿鉆井即可提高機械鉆速，也可提高機械進尺，因此使用復合鉆井是提高慶深氣田中下部地層機械鉆速的主要手段［］3。

在2632.05～3034.73井段，優(yōu)選MM64DHPDC鉆頭，配合?172.00mm螺桿鉆具復合鉆進，自登四段鉆至營城組，進尺402.68m，鉆速7.23m/h，是鄰井同井段其它類型PDC鉆頭的2.8倍，是牙輪鉆頭的4.8倍。同比PDC鉆頭縮短鉆進時間2.5d，同比牙輪鉆頭縮短鉆進時間5d。

2.4.2液動旋沖鉆井提速

DS16井使用4套油田自主研發(fā)的液動旋沖工具配合U613M鉆頭和DSRE613M鉆頭，實現(xiàn)了PDC鉆頭完鉆，進尺1356.57m、鉆速4.86m/h；鉆速同比鄰井提高了143%，縮短鉆進周期近15d。見表2。

表2　DS16井鉆速、周期與鄰井對比情況

2.5優(yōu)質(zhì)鉆井液體系

四方臺組及以上地層。使用配膨潤土混漿體系，具有攜巖性、懸浮性強，造壁性好的優(yōu)點，有效預防疏松地層漏、塌問題發(fā)生，保證下套管和固井作業(yè)順利進行。膨潤土漿200m3，預水化24h后，按配方加入攜砂劑和KOH，調(diào)整鉆井液密度為1.10～1.15g/cm3，漏斗粘度為60～70s。

嫩江祖至登四段地層。使用有機硅鉆井液體系，具有失水小、抑制性強、防塌效果好的優(yōu)點，預防鉆具泥包、縮徑卡鉆等復雜事故發(fā)生。維護方法：將5%的膨潤土和0.25%的純堿配制成膨潤土漿，預水化24h后加入3%KFT、1%YGY80、1.5%YGT，用SF260和GWJ調(diào)整鉆井液的粘度。日常用加藥池配置SF260和GWJ水溶性堿液（用KOH調(diào)整pH值）進行日常維護和處理。1500m開始補充加入潤滑劑，保證含量在1%～1.5%范圍內(nèi)。2000m至二開完鉆加入RH-3型潤滑劑2000～4000kg，保證鉆井液的潤滑性能，避免粘卡，預防井下事故的發(fā)生。調(diào)整鉆井液密度為1.20～1.28g/cm3，漏斗粘度為60～70s，pH值8.0～11.0，API失水≤4.0 mL，泥餅≤0.5 mm。

登四段至沙河子組地層。主要鉆遇脆性火山巖和疏松的凝灰質(zhì)巖地層，塌、漏、縮徑仍是主要矛盾。特別是三開采用近平衡鉆井施工，對鉆井液性能要求更為嚴格。三開優(yōu)選具有強防塌抑制性和抗高溫的有機硅鉆井液體系。首先留60m3二開老漿稀釋除砂至設(shè)計密度下限，將5%的優(yōu)質(zhì)膨潤土和0.25%的純堿，配制成膨潤土漿，并預水化24h，之加入3%KFT、1%YGY80、1.5%YGT、1.255%BST-3、1%GWJ、1%SF260，調(diào)整鉆井液密度為1.15～1.18g/cm3，漏斗粘度為50～70s，pH 值8.0～11.0。RH-3潤滑劑在3500m開始補充加入，保證含量在1.00～1.50%范圍內(nèi)。嚴格控制API失水上部小于4.0mL，下部（主目的層）小于3.0mL，高溫高壓失水小于14mL，泥餅≤0.5mm。由于儲層氣顯示較好，鉆進3690m，將鉆井液密度提高到1.22g/cm3，鉆進4280m，將鉆井液密度提高到1.32g/cm3，完鉆鉆井液密度1.32g/cm3。? 215.90mm井眼平均井徑擴大率9.19%，目的層井徑擴大率僅為7.50%，沒有出現(xiàn)垮塌和井漏復雜。

3　取得的主要效果

（1）DS16井完鉆井深4400.00m，鉆進周期64.95d，平均機械鉆速7.87m/h，同比鄰井平均鉆進周期縮短41.29d，平均機械鉆速提高94.8%，創(chuàng)出了該區(qū)塊最好水平。

（2）全井最大井斜角僅4.5°，目的層井徑擴大率僅為7.50%，井身質(zhì)量合格。

（3）實現(xiàn)PDC鉆頭二開完鉆，且僅用2只PDC鉆頭打完二開進尺，平均機械鉆速12.57m/h，比鄰井DS14井提高72%。

（4）MM64DHPDC鉆頭，配合?172.00mm螺桿鉆具復合鉆進，自登四段至營城組，進尺402.68m，鉆速7.23m/h，是鄰井同井段其它類型PDC鉆頭的2.8倍，是牙輪鉆頭的4.8倍。同比PDC鉆頭縮短鉆進時間2.5d，同比牙輪鉆頭縮短鉆進時間5d。

（5）自主研發(fā)的液動旋沖工具配合U613M鉆頭和DSRE613M鉆頭，實現(xiàn)了PDC鉆頭完鉆，進尺1356.57m、鉆速4.86m/h；鉆速同比鄰井提高了143%，縮短鉆進周期近15d。

（6）全井沒有出現(xiàn)垮塌和井漏復雜情況。

4　認識與建議

（1）塔式鉆具組合、三螺扶滿眼鉆具組合和雙螺扶鐘擺鉆具組合能夠?qū)崿F(xiàn)防斜和穩(wěn)斜目的。

（2）PDC鉆頭優(yōu)選是提高機械鉆速，縮短鉆井周期的關(guān)鍵。

（3）本井三開2632.05-3034.73m井段使用? 215.9mm MM64DH鉆頭+螺桿復合鉆進，進尺多，速度較快，提速效果十分明顯。建議以后在該區(qū)塊登婁庫組地層繼續(xù)嘗試MM64DH鉆頭+螺桿復合鉆進。

（4）液動旋沖工具為PDC鉆頭提供了平穩(wěn)的工作環(huán)境，提高了PDC鉆頭破巖效率。建議對液動旋沖工具進一步完善，提高使用壽命。

（5）有機硅鉆井液體系，具有失水小、抑制性強、抗高溫、易于維護的優(yōu)點，能夠滿足徐家圍子斷陷安達凹陷區(qū)深井施工要求。

（6）DS16井的成功完鉆，為探索營城組火山巖含氣性，提供了較為完整的資料。為加快慶深氣田天然氣勘探速度，提供了寶貴的鉆井經(jīng)驗。

［1］張書瑞，呂長文，劉卜.大慶慶深氣田深井快速鉆井技術(shù)［C］//大慶油田有限責任公司核心技術(shù)人才優(yōu)秀論文集，北京：石油工業(yè)出版社，2009，9：210.

［2］張紹槐.深井、超深井和復雜結(jié)構(gòu)井垂直鉆井技術(shù)［J］.石油鉆探技術(shù)，2005，33（5）：16-19.

［3］閆鐵，常雷，劉維凱.慶深氣田復合鉆井技術(shù)［C］//大慶油田井筒技術(shù)文集（2004～2005年），北京：石油工業(yè)出版社，2007.8：31-35.

TE2

B

1004-5716（2016）03-0067-03

2015-03-10

楊春和（1965-），男（漢族），黑龍江大慶人，高級工程師，現(xiàn)從事鉆井技術(shù)管理工作。