快速鉆井技術(shù)研究

朱偉委

摘要：本文結(jié)合勝利油田非常規(guī)油氣資源特別是泥頁巖、致密砂巖等特殊油藏的鉆井特點(diǎn)，立足于水平井鉆井發(fā)展趨勢，對(duì)井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、鉆具優(yōu)選、井底鉆具組合力學(xué)優(yōu)化、鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)等優(yōu)快鉆井技術(shù)措施進(jìn)行了分析，并對(duì)鉆井液體系優(yōu)化進(jìn)行了簡要研究。

關(guān)鍵詞：非常規(guī)油氣;優(yōu)快鉆井;鉆井液

勝利油田等傳統(tǒng)大型油田傳統(tǒng)油藏類型已逐步趨于開發(fā)中后期階段，非常規(guī)油氣資源是重要的戰(zhàn)略接替資源，對(duì)油田增儲(chǔ)上產(chǎn)具有重要意義?；∥覈饔吞锊煌瑑?chǔ)層特點(diǎn)和鉆井開發(fā)難點(diǎn)，需要掌握快速鉆井技術(shù)，特別是對(duì)長水平段水平井等特殊構(gòu)造油井實(shí)現(xiàn)優(yōu)快鉆井，才能更好地開發(fā)非常規(guī)油氣藏，服務(wù)油田增效。

1優(yōu)快鉆井技術(shù)

1.1井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)

當(dāng)前勝利油田新開發(fā)油井多為非常規(guī)油氣藏資源，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要考慮鉆井安全，還要為滿足后期產(chǎn)液達(dá)標(biāo)而實(shí)施的壓裂改造等技術(shù)需求。比如，頁巖油儲(chǔ)層鉆井中存在井壁易坍塌等問題，主要是頁巖儲(chǔ)層具有較強(qiáng)不穩(wěn)定性。針對(duì)頁巖儲(chǔ)層和井壁易坍塌儲(chǔ)層較多特點(diǎn)，井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要確保套管下入能保證上部井眼穩(wěn)定性;對(duì)致密砂巖油藏而言，設(shè)計(jì)中要確保進(jìn)入該巖層水平段技術(shù)套管在較小井徑水平段中具備較強(qiáng)延伸能力，并便于后期壓裂施工，這樣才能確保后期快速鉆井。

對(duì)常規(guī)頁巖層和易坍塌儲(chǔ)層，一開鉆井使用Φ444.5mm鉆頭，隨后下入Φ339.7mm表層套管后，再將水泥返排到地面;二開鉆井使用Φ311.2mm鉆頭對(duì)上部地層壓力較低的層段采用Φ244.5mm技術(shù)套管進(jìn)行封堵，確保水平段特別是泥巖段鉆進(jìn)安全;三開使用Φ215.9mm鉆頭，鉆到井底后實(shí)施裸眼完井。在鉆井中設(shè)計(jì)Φ139.7mm套管封井作為備選方案，確保裸眼完井無法實(shí)施后能迅速完井。

對(duì)致密砂巖油藏，一開與前述相同，二開采用Φ241.3mm鉆頭并下入Φ177.8mm技術(shù)套管，在A靶點(diǎn)附近進(jìn)行封堵，確保在井徑較小井段具備較強(qiáng)延伸性;三開井段使用Φ152.4mm的鉆頭，直至鉆到井底實(shí)施裸眼完井。

在井眼軌道設(shè)計(jì)中，當(dāng)前多采用長水平段的水平井進(jìn)行開發(fā)，為了鉆井安全和效率，要盡量控制井眼的狗腿，結(jié)合儲(chǔ)層特點(diǎn)和試鉆資料等，分析摩阻和扭矩，優(yōu)選鉆井方案，并實(shí)施多向交瓦式水平井的鉆井設(shè)計(jì)。

1.2鉆具優(yōu)選技術(shù)

當(dāng)前鉆井中滑動(dòng)鉆井效率較低、起下鉆次數(shù)較多，鉆井提速思路是確保鉆具旋轉(zhuǎn)控制起下鉆次數(shù)，要統(tǒng)籌使用雙扶正器鉆具、變徑穩(wěn)定器、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆具（不帶導(dǎo)向短節(jié)），并利用螺桿鉆具進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)。

1.3井底鉆具組合力學(xué)優(yōu)化分析技術(shù)

鉆井提速技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是在造斜、穩(wěn)斜和降斜階段準(zhǔn)確把握鉆進(jìn)規(guī)律，通過鉆具力學(xué)分析提前預(yù)判鉆進(jìn)趨勢，控制和調(diào)整扶正器的間距、大小等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)快鉆井。

在井底鉆具力學(xué)分析優(yōu)化后，可有針對(duì)性的采用扶正器+鉆鋌的井底穩(wěn)斜鉆具進(jìn)行優(yōu)快鉆井，并根據(jù)具體儲(chǔ)層特點(diǎn)適當(dāng)調(diào)整，比如，以穩(wěn)斜鉆具為主，配合微降斜和微增斜鉆具，輔助螺桿鉆具鉆進(jìn)，效率較高。比如在濟(jì)陽坳陷東營凹陷金家一樊家鼻狀構(gòu)造帶斷塊油藏區(qū)域，某油井采用該方法后12d完成了水平段800m鉆井，比相鄰油井傳統(tǒng)鉆井方式工期縮短lOd，三開平均鉆速超過6.5m/h，比相鄰井提速35%。

1.4鉆頭優(yōu)化設(shè)計(jì)

以金家一樊家鼻狀構(gòu)造帶斷塊油藏區(qū)塊沙三段地層優(yōu)化為例，取芯評(píng)價(jià)后可鉆性指標(biāo)如表2所示。該區(qū)塊造斜和水平段巖性基本一致，可采用PDC鉆頭鉆進(jìn)，同時(shí)優(yōu)化鉆頭水力結(jié)構(gòu)、布齒方向，強(qiáng)化鉆頭切削穩(wěn)定性沒計(jì)，可采用P5362MJ（Φ241.3mm）鉆頭進(jìn)行定向鉆進(jìn)，比常規(guī)鉆頭提速30%左右;采用PK5235MJH（Φ152.4mm）鉆頭配合進(jìn)口復(fù)合片鉆進(jìn)，能有效提升破巖效率，還能降低鉆頭磨損。

2優(yōu)快鉆井鉆井液技術(shù)

優(yōu)快鉆井需要井壁穩(wěn)定，才能實(shí)現(xiàn)安全鉆井，確保鉆井速度。而井壁穩(wěn)定必須依賴適合區(qū)塊巖性特征的鉆井液。我國初期頁巖等井肇易坍塌油藏鉆井采用油基鉆井液體系，相比水基鉆井液，具備較強(qiáng)的抗溫抗壓、抗鹽侵、抗鈣侵等特點(diǎn)，并具備較好的潤滑性和環(huán)境適用性，有利于井壁穩(wěn)定。

綜上所述，優(yōu)快鉆井是提升鉆井公司效益的重要措施，要統(tǒng)籌井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆具和鉆頭優(yōu)選、井底鉆具動(dòng)力學(xué)分析以及鉆井液優(yōu)選等技術(shù)措施，才能更好地實(shí)現(xiàn)優(yōu)快鉆井目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉迪，郭良.王664區(qū)塊鉆井提速鉆井液技術(shù)優(yōu)化[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2011（03）.