高陡構造克深206井鉆井提速配套技術

許京國 鄭淑杰 陶瑞東 劉立超 張志湖 王獅軍

（1.渤海鉆探第三鉆井工程公司，天津 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

高陡構造克深206井鉆井提速配套技術

許京國1鄭淑杰2陶瑞東1劉立超1張志湖1王獅軍1

（1.渤海鉆探第三鉆井工程公司，天津 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

克深206井是庫車坳陷克拉蘇構造帶克深區帶克深1-2號構造的一口五開生產評價直井，該井面臨著上部地層傾角大易井斜、吉迪克組含礫地層機械鉆速低、古近系庫姆格列木群鹽膏層段易卡鉆、白堊系巴什基奇克組機械鉆速低、壓力窗口窄、井壁不穩、易卡易漏等鉆井技術難題。針對上述難點，應用了PDC優選技術、垂直鉆井技術、穿鹽膏層鉆井液體系優選等鉆井提速配套技術。通過應用鉆井提速配套技術，克深206井鉆井速度實現了大幅度的提高，鉆井周期250 d11h，較區塊平均周期相比縮短47.5%?？松?06井鉆井提速配套技術為今后克深1-2構造鉆井施工作業提供了寶貴的經驗。

克深1-2構造；深井；垂直鉆井；油基鉆井液；鹽膏層；PDC鉆頭優選

克深206井位于塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構造帶克深區帶克深1-2號構造帶上，克深1-2構造是典型的山前高陡構造，地層傾角在45°左右，具有可鉆性差及自然造斜能力強等特點，鉆井過程中容易造成井斜［1］；第三系吉迪克組含礫地層鉆頭選型困難，大段礫石層缺乏有效的提速手段［2］；三開井段為古近系庫姆格列木群巨厚鹽膏層（1 297 m）［3］，以巨厚層狀白色鹽巖為主，夾褐色鹽質泥巖、膏質泥巖、泥巖、泥膏巖, 鹽膏層壓力系數高、易蠕變，鉆井過程中易發生卡鉆和井漏。為提高機械鉆速，縮短鉆井周期，降低鉆井成本，在系統研究克深1-2構造前期完成井的基礎上，結合克深206井所鉆遇地層的特性，制訂了克深206井鉆井提速綜合配套技術方案。實鉆表明，克深206井應用鉆井提速綜合配套技術方案后使機械鉆速提高了66.8%。

1 克深206井概況

克深206井所鉆遇地層自上而下依次是西域組、庫車組、康村組、吉迪克組、蘇維依組、庫姆格列木群、巴什基奇克組、巴西改組。該井設計井深6 870 m，完鉆井深6 870 m［4］。該井通過實施鉆井提速綜合配套技術，克服了山前上部高陡地層易斜、第三系吉迪克組含礫地層機械鉆速低、古近系庫姆格列木群鹽膏層段易卡鉆、白堊系巴什基奇克組機械鉆速低、壓力窗口窄，井壁不穩、易卡、易漏等難題，實現了安全提速。

2 鉆井技術難點

（1）表層多為松散的不成巖礫石，鉆進過程中蹩跳鉆嚴重、鉆頭選型困難，易發生鉆具損壞、鉆頭早期損壞事故。

（2）上部地層傾角大，地層造斜能力強，常規防斜打直技術難以控制井斜，而且鉆井速度慢，鉆井周期長，井身質量差。

（3）吉迪克組含礫地層可鉆性差，鉆頭選型困難，大段礫石層缺乏有效的提速手段。

（4）古近系庫姆格列木群巨厚鹽膏層蠕變易卡鉆，易井漏，鹽膏層溢、漏、卡鉆風險大；鹽底卡層成功率僅為80%，由于地層十分復雜，鹽、膏、膏泥、鹽泥及泥巖混層且埋藏深，地層壓力系數高，需鉆井液密度大于2.25 g/cm3才能平衡地層壓力。鉆進過程中，需要調整好鉆井液密度，才能夠滿足支撐井壁，防止井壁蠕變縮徑，避免當量密度過高、壓漏地層。

3 鉆井提速綜合配套技術

3.1 鉆頭優選技術

（1）二開井段 ?444.5 mm 井眼（200～1 802 m）。該井段上部地層巖石可鉆性好，通過優選鉆井參數是提高鉆井速度的重要手段，優選水力參數、組合噴嘴，充分改善井底流場，發揮機械水力聯合破巖的作用，提高鉆井速度。優選百施特M1955SSCR型PDC鉆頭，鉆進井段237～1 802 m，進尺1 565 m，純鉆時間141 h，機械鉆速較高，達到11.1 m/h，鉆至中完井深。

（2）三開井段?333.38 mm井眼（1 802～5 225.66 m）。該井段裸眼段較長,上部康村組地層含礫石夾層,鉆頭選型［5-6］很關鍵，三開共用PDC鉆頭6只，其中使用迪普的DM752型PDC鉆頭，鉆進井段1 828～3 383 m，進尺1 555m，純鉆時間127.33 h，平均機械鉆速12.21 m/h?？松?06井第三系吉迪克組礫巖段是提高機械鉆速的關鍵井段，地層巖性主要以泥巖、粉砂質泥巖為主，局部夾藍灰色泥巖標志層，下部厚層、巨厚層泥巖、粉砂質泥巖夾粉砂巖和泥質粉砂巖，中段以含礫細砂巖、含礫中砂巖、細砂巖和粉砂巖為主，局部夾粉砂質泥巖和泥質粉砂巖，經研究選用攻擊性較強的6刀翼瑞德E1201進口鉆頭，實現單只鉆頭進尺363.6 m，機械鉆速4.36 m/h，單只鉆頭鉆穿礫石層，比鄰井機械鉆速高9～10倍。

（3）四 開 ?241.3 mm 井 眼（5 225.66～6 468.47 m）。該井段裸眼段長，主要巖性是鹽膏層，可鉆性好但地層復雜，鹽層蠕變縮徑，需長時間的劃眼以保證安全，本段選擇迪普DM665型PDC鉆頭，鉆進井段 5 225.66～6 367.17 m ，進尺 1 141.51 m，純鉆時間274.5 h，平均機械鉆速4.16 m/h，使用效果較好。

（4）五開 ?168.3 mm 井眼（6 468.47～6 870 m）。五開巴什基奇克組地層研磨性強、可鉆性差，優選進口貝克休斯Q406F和HC406Z型號的PDC鉆頭，鉆進井段6 479～6 870 m，進尺391 m，純鉆時間545.8 h，平均機械鉆速0.72 m/h，順利完成本井段施工，克深206井鉆頭使用效果見表1。

表1 克深206井鉆頭使用效果對比

由表1可知克深206井通過鉆頭優選，鉆井速度明顯提高，與之前完成井相比，平均單井鉆頭使用數量減少6.33只，平均機械鉆速提高66.8%，平均單只鉆頭進尺提高29.2%，為本井率先在塔里木山前實現重大提速突破打下了堅實的基礎。

3.2 垂直鉆井技術

克深206井二、三開井段分別應用了渤海鉆探VDT垂直鉆井技術和斯倫貝謝的Power-V垂直鉆井系統。

（1）VDT垂直鉆井技術［1,7］。在二開井段?444.5 mm井眼,應用了渤海鉆探公司生產的BH-5000VDT垂直鉆井系統，鉆井進尺1 602 m（井段200～1 802 m），通過使用BH-5000VDT垂直鉆井系統，加快鉆井速度，鉆井參數：鉆壓120～150 kN，轉速120 r/min，有效解放了鉆壓，機械鉆速高達10.18 m/h，有效防止了井斜，二開井段最大井斜角1.8 （°）/ 1 800 m，起到了上部高陡構造地層防斜打快的效果。此外該垂直鉆井系統性能還有待于進一步完善，VDT垂直鉆井系統在井底高溫、高壓作用下，工作狀態不穩定，易失效，最多純鉆32.5 h工具就失效，二開井段因井下儀器失效起鉆7次，造成起下鉆頻繁，影響了鉆井時效。若該套設備加以改進，還有提速的空間。

（2）Power-V垂直鉆井技術［8-9］。克深206井三開井段（1 802～5 225.66 m）地層傾角大，為控制好井眼軌跡、提高山前高陡地層防斜打快的目的，通過應用斯倫貝謝的Power-V垂直鉆井系統，強化了鉆井參數，鉆井參數為：鉆壓200～220 kN，轉速110 r/min。與鄰井相比更能有效解放鉆壓，提高機械鉆速。該井使用Power-V垂直鉆井系統，最高單趟進尺1 555 m，三開井段平均機械鉆速高達7.06 m/h，特別是在第三系吉迪克組礫巖段，結合應用攻擊性較強的瑞德E1201型PDC鉆頭，實現單只鉆頭進尺363.6 m，機械鉆速4.36 m/h，單只鉆頭鉆穿礫石層段。保證了三開的井身質量，最大井斜角1.6 （°）在5 100 m井深處?？s短了三開井段的鉆井周期，提速效果明顯，僅用55.92 d鉆完三開3 423.66 m進尺，比設計周期縮短了29.08 d。三開井段創克深2號區塊4項紀錄：鉆至同一井深最快紀錄；鉆至三開中完井深最快紀錄，比克深2區塊平均周期提前51.83 d；鹽上井段平均機械鉆速最快紀錄；三開井段平均機械鉆速最快紀錄，最高日進尺283 m。

3.3 穿鹽膏鉆井液體系優選

四開鉆進地層屬古近系庫姆格列木群，該地層十分復雜，鹽、膏、膏泥、鹽泥及泥巖混層且埋藏深，地層壓力系數高，需鉆井液密度大于2.25 g/cm3才能平衡地層壓力。鉆進過程中，調整好鉆井液密度，既能夠滿足支撐井壁，防止井壁蠕變縮徑，又避免了當量密度過高壓漏地層。在四開井段?241.3 mm井眼（5 225.66～6 468.47m）存在鹽膏層，實踐證明油基鉆井液是鉆穿鹽膏巖層較好的鉆井液體系，克深206井穿鹽膏層選用了油基鉆井液VersaClean，其配方為：有機土5.7 kg/m3+石灰28.5 kg/m3+主乳化劑12 L/m3+輔乳化劑25 L/m3+25%氯化鈣水溶液84 L/m3+降濾失劑 11.3 kg/m3+柴油。其優點是鉆井液體系不受地層鹽類污染，性能穩定，能夠很好地抑制鹽層蠕變，同時通過調節乳化劑的加量，抗溫能力能夠達到200 ℃以上，特別適合深井、高溫高壓井的使用。應用效果表明VersaClean油基體系有效地加快了本井段的鉆井速度，平均機械鉆速與鄰井對比有較大幅度提升（表2）。

在鉆開鹽層時，VersaClean油基體系不但帶出了完好的鹽屑，而且所鉆井眼非常規則，使得在起下鉆以及下套管等一系列施工過程非常順利，提高了施工作業效率，同時由于油基鉆井液具有出色的潤滑性，延長了鉆頭使用壽命，減少了起下鉆的次數，提高了機械鉆速。

VersaClean油基鉆井液的可壓縮性和穩定性很強，可有效地降低裸眼段的當量循環密度，而且日常維護量在同等條件下也小于其他鉆井液體系。采用降濾失劑Versatrol HT和 Soltex可有效降低HTHP濾失量，配合Ecotrol RD使用，不但改善了濾餅質量，而且也對于滲透性漏失起到了很好的預防作用。

表2 克深206井與克深區塊其他井四開鉆井周期對比情況

3.4 事故復雜控制技術

（1）在四開鹽膏層鉆進過程中，為防止發生井下復雜，配套使用頂驅，堅持每鉆進3～5 m上提劃眼，確保井眼暢通后，再繼續鉆進施工。鹽膏層可鉆性較好，機械鉆速高，使用小鉆壓吊打，防止井斜超標。

（2）在五開井段?168.30 mm井眼（6 468.47～6 870 m）存在較大井控風險，易發生漏失及卡鉆等事故復雜，采取了下列技術措施：

①目的層白堊系巴什基奇克組，巴一段和巴二段裂縫發育較好，鉆進過程中密切注意井下情況，及時調整鉆井液密度，搞好井控安全工作，防止井噴、井漏等事故、復雜的發生。

②鉆進期間曾發生井漏，經多次堵漏不成功后，將鉆井液密度降至1.89 g/cm3，并加入隨鉆堵漏材料，井漏才能得以控制。

③目的層壓力窗口窄，屬于壓力敏感地層，易出現掉塊，因此要求鉆具在小井眼中靜止時間不超過2 min，活動鉆具不小于5 m，盡量減少鉆具在井底的時間。循環時應連續轉動鉆具，嚴禁長時間定點轉動鉆具，采取緩慢下劃、上提或倒劃的方式活動鉆具；接單根前，采用技術劃眼，確認上提下放正常后方可接單根，裸眼起下鉆時，吊卡坐上轉盤面后及時啟動轉盤活動鉆具。

（3）在鉆具使用方面，根據鉆具的使用時間按時探傷，對輔助鉆具在使用中及時倒換卸開釋放應力，在允許的情況下及時更換，三開更換?203.2 mm鉆鋌2次。

（4）嚴格執行技術指令，嚴禁違章操作，從而降低了事故、復雜的發生。

4 認識與建議

（1）通過鉆頭優選，克深206井鉆井速度明顯提高，與之前完成井相比，平均機械鉆速提高66.8%。

（2）應用垂直鉆井技術，實現上部高陡構造地層全鉆壓鉆進，大幅度提高了高陡構造地層的鉆井速度，保證了上部井段的井眼質量；建議盡快完善國產垂直鉆井系統的工作穩定性，并使產品系列化。

（3）油基鉆井液VersaClean是穿鹽巖層較好的鉆井液體系，克服了鹽巖層井眼蠕變縮徑、卡鉆、井漏等潛在風險，實現了安全提速；該井應用的油基鉆井液是國外產品，服務費用昂貴，建議國內鉆井液公司盡快開發性能相同的國內產品。

（4）應用事故復雜控制技術，保證了本井安全高效地施工，提高了鉆井速度，縮短了鉆井周期。

［1］ 汝大軍，張健庚，周勝鵬，等.BH—VDT5000垂直鉆井系統在克深203井的應用［J］.石油鉆采工藝，2012，34（4）：1-3.

［2］ 中國石油勘探與生產分公司.復雜深井鉆井技術及應用［M］.北京：石油工業出版社，2009.

［3］ 張輝，高德利.鉆頭選型方法綜述［J］.石油鉆采工藝，2005，27（4）：1-5.

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［5］ 汝大軍，張健庚，馬哲，等. BH-VDT5000自動垂直鉆井系統工具［J］.石油科技論壇，2012，（3）：64-65，68.

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［7］ 董波. 淺析PowerV垂直鉆井技術在迪那2-1井的應用［J］. 科技資訊，2011，（6）：66-67.

［8］ 王春生，魏善國，殷澤新. PowerV垂直鉆井技術在克拉2 氣田的應用［J］.石油鉆采工藝，2004，26（6）：4-8.

［9］ 安文忠，張濱海，陳建兵. VersaClean低毒油基鉆井液技術［J］.石油鉆探技術，2003，31（6）：33-35.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Auxiliary technology of drilling speed improving for Well Keshen-206 with high and steep structures

XU Jingguo1, ZHENG Shujie2, TAO Ruidong1, LIU Lichao1, ZHANG Zhihu1, WANG Shijun1
（1. No.3Drilling Company,BHDC,Tianjin300280,China;2. Petroleum Engineering Research Institute,Dagang Oilfield Company,Tianjin300280,China）

Well Keshen-206 in Kelasu tectonic zone is a fifth spud production evaluation well. The well faces large dip angle and easy inclination in upper formation, low ROP of Jidike gravel formation, easy pipe stucking of Paleogene Kumugeliemu group salt layer,low ROP of Cretaceous Bashijiqike formation, narrow pressure window, wellbore instability, easy leakage and other drilling difficulties.In view of the difficulties above, through the use of PDC bit optimization technology, vertical well drilling technology, and salt layer drilling fluid system optimization, the drilling speed of Well Keshen 206 is improved significantly. The drilling cycle is 250 days and 11 hours, being shortened by 47.5%, compared with the same block drilling cycle. The technique provides a valuable experience for future drilling operation in Keshen 1-2 deep tectonic.

Keshen 1-2 structure; deep well; vertical drilling; oil base drilling fluid; salt layer; PDC bit selection

許京國，鄭淑杰，陶瑞東，等.高陡構造克深206井鉆井提速配套技術［J］. 石油鉆采工藝，2013，35（5）：29-32.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0029–04

中石油渤海鉆探公司科技攻關項目“塔里木山前及塔北優快鉆井技術研究與應用”（編號：2012ZD13Y）部分成果。

許京國，1967年生。1990年畢業于中國石油大學（華東）鉆井工程專業，工程碩士，現從事鉆井技術管理工作，高級工程師。電話：022-25927647，13821528030。E-mail：xujg@cnpc.com.cn。

〔編輯 薛改珍〕