栗1井基巖鉆井技術(shù)

摘要:栗1井是河南油田布署在泌陽凹陷南部陡坡帶的一口重點(diǎn)預(yù)探井，通過認(rèn)真分析，針對(duì)性地采取一些新的技術(shù)措施，該井最終順利完鉆，并準(zhǔn)確命中工程設(shè)計(jì)靶區(qū)，井身質(zhì)量與固井質(zhì)量合格率100%。

關(guān)鍵詞:栗1井 基巖 工程設(shè)計(jì) 難點(diǎn) 措施 施工 建議

1 栗1井施工技術(shù)難點(diǎn)

1.1 基巖井段因地層原因而使鉆井鉆速十分緩慢

栗1井基巖不僅層段長，而且埋藏深，位于2100-3500m，巖性大多屬于灰(白)色熒光大理巖及部分深灰色片巖，由于巖石堅(jiān)硬致密、可鉆性差、研磨性強(qiáng)，所以造成基巖井段機(jī)械鉆速非常低。

1.2 基巖井段鉆具磨損嚴(yán)重

基巖段因地層致密，研磨性極強(qiáng)，機(jī)械鉆速緩慢，而使鉆具磨損特別嚴(yán)重。盡管采用具有滑動(dòng)軸承、金屬密封、特別保徑、掌背強(qiáng)化結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的鉆頭和高速馬達(dá)鉆頭，一定程度上提高了基巖段鉆頭壽命和機(jī)械鉆速，但鉆頭的磨損仍然嚴(yán)重，不但外徑平均磨損2～4mm，而且內(nèi)、外排齒磨損也很嚴(yán)重，牙齒高度一般磨損2～4mm;同時(shí)鉆柱因振動(dòng)而造成的“蹩跳鉆”，對(duì)鉆頭軸承磨損及牙齒磨損、掉牙齒、斷齒影響也特別大，使得所用鉆頭不得不硬性規(guī)定純鉆時(shí)間一般不得超過60h、淺層鉆進(jìn)不得超過150m、深層鉆進(jìn)不得超過80m，從而減少了鉆頭的正常使用壽命。

1.3 基巖段鉆進(jìn)易出現(xiàn)鉆具粘扣及斷損

究其原因主要是以下幾個(gè)方面造成:①鉆具在基巖地層鉆井時(shí)所受的復(fù)雜應(yīng)力、交變應(yīng)力和振動(dòng)遠(yuǎn)大于其它巖性的地層;②鉆具在長期工作中承受拉伸、壓縮、彎曲、扭切等復(fù)雜應(yīng)力;③鉆具在彎曲的井眼中轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面以自身的軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使鉆具靠井壁的一邊受拉力，離井壁的一邊受壓力，每旋轉(zhuǎn)一圈，拉壓應(yīng)力交變一次，如此形成頻繁的交變應(yīng)力，促使鉆具早期破壞;另一方面由于有強(qiáng)烈的鉆具共振，因此不能排除由于井眼彎曲引起的彎曲應(yīng)力對(duì)鉆具造成的疲勞破壞;④鉆進(jìn)時(shí)的跳鉆、蹩鉆，既使鉆具產(chǎn)生縱向振動(dòng)，又使鉆具產(chǎn)生橫向振動(dòng)，對(duì)受壓部分的鉆具破壞極為嚴(yán)重，所以在堅(jiān)硬的基巖地層鉆進(jìn)容易發(fā)生鉆鋌事故。

2 采取的針對(duì)性技術(shù)措施

2.1 優(yōu)選鉆頭類型

通過分析鄰近基巖井返出的巖屑和所用鉆頭的實(shí)際使用情況(包括機(jī)械鉆速、牙齒的磨損和折斷、外徑的磨損、及軸承的磨損等)，栗1井篩選出具有金屬密封、修邊齒、巴掌強(qiáng)化、高抗研磨性等特殊功能的江漢HJT537GK、HJT617GH系列鉆頭，螺桿鉆具選用MD537X鉆頭，且現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也取得良好的效果。

2.2 優(yōu)選鉆具組合和優(yōu)化鉆進(jìn)參數(shù)并推薦使用減震器

以往基巖井基巖層都比較薄，基巖段大都采用三扶剛性滿眼鉆具或光鉆鋌鉆具鉆進(jìn)，此2種鉆具雖然強(qiáng)化了下部鉆具的剛度，但由于鉆挺加量一般比較多，遠(yuǎn)超中和點(diǎn)，所以常發(fā)生刺、斷鉆具和粘卡事故。為此，栗1井鉆進(jìn)長基巖段簡化了鉆具結(jié)構(gòu)，采取雙扶正器或單扶正器鉆具(螺桿鉆具除外)。合理的鉆具組合和鉆井參數(shù)能有效降低鉆柱的振動(dòng)幅度，可以達(dá)到防斷打快的目的，所以對(duì)鉆頭加壓和轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速應(yīng)加以規(guī)定，以確保鉆柱通過調(diào)整鉆壓來實(shí)現(xiàn)不斷變換的中和點(diǎn)始終位于加重鉆桿上，防止鉆柱發(fā)生斷、刺、粘扣事故，現(xiàn)場(chǎng)主要采用低速重載的鉆井參數(shù)，即鉆壓18～22t、鉆速50～60 rpm。另外，通過基巖層鉆井和研究發(fā)現(xiàn)，帶扶正器的鉆具使用減震器可有效降低鉆柱的振動(dòng)強(qiáng)度，而且雙減震器比單減震器防震效果更好，同時(shí)得出減振器的最佳安放位置應(yīng)該在距鉆頭9.8～47m 處。

2.3 使用含有耐磨帶的鉆桿和鑲有特殊硬質(zhì)合金材料的扶正器

基巖鉆井對(duì)鉆具磨損比較嚴(yán)重，使用常規(guī)扶正器時(shí)，一幅新扶正器入井不長時(shí)間外徑磨損便可達(dá)3～5mm，更有甚者磨損量高達(dá)7～8mm，造成鉆具快速失效，這樣既不利于井身軌跡控制，又造成頻繁起鉆更換鉆具組合(或換新扶正器)，同時(shí)為下步使用正常尺寸的扶正器帶來大段擴(kuò)眼的復(fù)雜情況，而且會(huì)因操作不慎造成小井眼卡鉆風(fēng)險(xiǎn)。所以，為減少鉆具磨損，避免鉆具提前報(bào)廢，現(xiàn)場(chǎng)采用敷焊耐磨帶的高強(qiáng)度鉆桿和使用特殊硬質(zhì)合金材料的扶正器。

2.4 優(yōu)選鉆井液體系

基巖鉆井所用鉆井液一般為低密度低固相聚合物磺化鉆井液體系，密度一般為1.07—1.13g/cm3、粘度45—60s。大段基巖在鉆進(jìn)過程中要根據(jù)實(shí)際地層情況及時(shí)調(diào)整鉆井液性能;同時(shí)還要根據(jù)處理劑的消耗不斷持續(xù)的補(bǔ)充;而且有時(shí)還要根據(jù)實(shí)際需要添加其它處理劑，如發(fā)生漏失時(shí)加入單封、復(fù)合堵漏劑等。

3 施工過程

3.1 基巖段施工

進(jìn)入基巖地層后，依據(jù)待鉆井眼軌跡設(shè)計(jì)，首先下入雙扶微增鉆具鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至2406m時(shí)井斜7°、方位14°。鑒于井底方位偏大16°而且需要增斜，所以接下來下入1°螺桿鉆具，該鉆具鉆進(jìn)至2494m，把井斜提至22.8°，方位調(diào)到254.15°。之后繼續(xù)下入雙扶微增鉆具，該鉆具除2686m取心6m外一直鉆進(jìn)至2705m，把井斜提至25.9°，方位右漂到5°。鑒于井斜增加較慢，之后下入了雙扶強(qiáng)增鉆具，在鉆壓20t、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速60rpm的工況下該鉆具鉆至2865m，把井斜提至31.7°，方位穩(wěn)在5°。接下來重新下入雙扶微增鉆具，鉆至3139m時(shí)井斜增至32.8°，方位右漂到10.5°。接下來下入的雙扶微增鉆具鉆至3278m時(shí)曾發(fā)生漏失，通過加入單封、復(fù)合堵漏劑仍不能完全堵漏，最后只好采用邊漏邊鉆的方法下入光鉆鋌鉆具鉆進(jìn)。整個(gè)基巖段鉆井液采用聚合物磺化鉆井液體系、屬于低密度聚合物混油防塌鉆井液配方，密度1.05—1.12g/cm3、粘度47—57s。

3.2 側(cè)鉆施工

該井實(shí)際側(cè)鉆從2103m開始，選用1.25°單彎進(jìn)行，側(cè)至2178m完全出新眼，此時(shí)井斜12.7°、方位24.15°。接著下入單扶穩(wěn)斜鉆具鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至2388m時(shí)井斜10°、方位23°。依據(jù)待鉆井眼軌跡設(shè)計(jì)，接下來需要下入0.75°螺桿鉆具增斜，該鉆具鉆進(jìn)至2515m，把井斜提至17°，方位調(diào)到11.15°。之后下入另一種雙扶微增鉆具，該鉆具鉆過A靶(斜深2687m)一直鉆至2752m，把井斜提至24°，方位右漂到22°。鑒于井斜增加較慢、方位右漂太快，所以二次下入0.75°螺桿鉆具進(jìn)行增斜和左扭方位，鉆至2823m時(shí)把井斜提至32.1°，方位左扭至6°。接著又下入上面的雙扶微增鉆具，該鉆具鉆至3055m，井斜增至34.85°、方位大致穩(wěn)在10°。緊接著再次下入單扶穩(wěn)斜鉆具，該鉆具鉆至3281m，此時(shí)井斜降至24°、方位右漂到23.85°，已接近B靶。余下(3281～3467m)井段采用光鉆鋌鉆具、光鉆桿鉆具鉆完。

4 結(jié)論及建議

4.1 用加重鉆桿代替部分鉆鋌，可防止鉆柱發(fā)生斷、刺事故。

4.2為避免強(qiáng)烈的振動(dòng)，降低振動(dòng)頻率以減小振動(dòng)幅度，盡量采用低速重載的鉆井參數(shù)。

4.3應(yīng)使用耐磨性鉆桿和鑲有特殊硬質(zhì)合金材料的扶正器，以減少鉆具磨損，避免鉆具提前報(bào)廢。

4.4在能使用扶正器的情況下盡量使用扶正器，提高鉆柱抗屈曲的能力。

4.5使用加重鉆桿和無磁承壓鉆桿，并在鉆井液中加入足量潤滑劑，可降低摩阻、減少井下事故的發(fā)生。

4.6合理的實(shí)鉆剖面設(shè)計(jì)是鉆井成功的前提，而對(duì)待鉆井眼的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)則是其成功的關(guān)鍵。