蘇北地區張家垛區塊大斜度井鉆井技術研究

摘 要 大斜度井已成為開發張家垛油田低滲透、多、薄油氣儲層的有效手段之一。文章從鉆具組合、鉆頭選型、井眼清潔、托壓及井壁穩定等方面分析了大斜度井的技術問題，并提出了相應的解決措施，同時對施工中一些常見問題及解決問題的措施進行了陳述，現場總結出的結論與建議對于保證在該區塊安全鉆井、提高鉆井速度都具有一定的參考價值。

關鍵詞 大斜度井；托壓；巖屑床；井壁穩定；鉆具組合；鉆頭選型

中圖分類號：TEl51 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）10-0110-02

蘇北地區張家垛區塊地質構造位于蘇北盆地海安凹陷西部、曲塘次凹的北部陡坡帶，是一個由邊界斷層控制、位于斷層下降盤的大型鼻狀構造。該區油藏壓力屬正常～異常高壓系統，溫度屬正常溫度系統。

1 施工難點

1.1 機械鉆速低

張家垛鹽城組一段，大段砂礫巖，對PDC鉆頭的磨損及其嚴重，三垛組一段硬脆性棕紅色泥巖，硬度較強，可鉆性差。

1.2 井身質量控制難

張家垛區構造復雜（斷層多、斷塊小）、識別難。由于儲層變化大，資料少，儲層垂直深度、厚度、傾角存在不確定性，因此在油層段穿行時，調整井斜頻繁，導致井眼軌跡復雜，斜井段長，托壓粘附現象明顯。

1.3 井壁穩定性差

張家垛區塊擬水平井的施工，大段的硬脆性泥頁巖導致井壁易垮塌、掉塊，又因井斜大、巖屑床的客觀存在，造成井下遇阻卡情況頻繁發生，處理不當容易造成井下復雜和卡鉆事故。

2 技術優化

2.1 鉆具組合優選

該區塊在鉆遇800 m-1400 m井段時，灰色砂礫巖與泥巖互層，地層變化明顯，鉆時時快時慢，時有蹩鉆跳鉆現象，本文通過對該區塊五口井相同井段采用不同的鉆具組合進行對比，在同樣滿足施工要求的前提下，單扶鐘擺鉆具組合大大降低了施工的風險，并且機械鉆速提高近36%。

表1 張家垛區塊五口井不同鉆具組合技術指標對比

井號 鉆具組合 二開進尺（m） 純鉆時（h） 機械鉆速（m/h）

曲2井 雙扶鐘擺 1378.00 105：50 13.02

張1-2HF 雙扶鐘擺 2017.53 157：30 12.81

張3-2HF PDC+單彎螺桿 1414.11 122：40 11.53

張3-3HF 雙扶鐘擺 1738.5 136：10 12.77

曲1-7HF 單扶鐘擺 1659.50 93：50 17.69

2.2 鉆頭選型

在該區塊三開井段使用KS1942GA、FL1655J和FMX553Z三種PDC鉆頭，具體指標如下表。

表2 鉆頭技術指標對比表

規格 井段（m） 進尺（m） 純鉆時 平均機械鉆速（m/h）

KS1942GA 1722-2308 586 54：15：00 10.80

FL1655J 1842-2308 466 34：50：00 13.38

FMX553Z 2441.7-3056.65 614.95 103：45：00 5.93

FL1655J 2664.98-3138.91 473.93 91：40：00 5.17

通過對比，可以得出：鉆遇相同井段，FL1655J較KS1942GA機械鉆速高23.89%，而且對于可鉆性極差的棕紅色泥巖，鉆時明顯改善，同時鉆頭起出后，FL1655J鉆頭所有切削齒完好無損，沒有任何崩片，KS1942GA鉆頭磨損嚴重，以無法再次使用。然而FMX553Z與FL1655J對比，兩者差距不大，但FL1655J成本僅是FMX553Z鉆頭的70%左右。目前現場根據實際應用情況與廠家溝通，對FL1655J鉆頭的水眼分布和水道進行了改進，該鉆頭在該區塊已能較好地完成直井段、造斜及穩斜井段的施工。

3 存在問題及解決措施

3.1 井眼清潔方面

1）存在問題：該區塊擬水平井井斜大，巖屑床極易形成，從而導致井下遇阻卡情況頻繁發生，處理不當容易造成井下復雜和卡鉆事故。

2）解決措施：①通過短起下鉆，特別是大斜度井段每鉆進100 m-150 m，短起下1次，堅持每短起2次至30°井段，配合長短起1次至直井段，以達到破壞巖屑床的目的，對于大斜度井段，巖屑床相對比較嚴重的井段，可視情況起鉆下簡易鉆具組合通井、洗井；②控制動塑比，使鉆井液在環空中形成平板型層流以提高鉆井液的懸浮能力和清洗巖屑效果，有效控制巖屑床的形成，特別是后期施工保證動塑比在0.45-0.6，確保鉆井液足夠的攜砂能力；③配專門的高粘鉆井液，在大斜度井段定期清掃，以達到破壞巖屑床的目的；④優化鉆具組合，采用旋轉鉆具，大斜度井段堅持劃眼等辦法能夠減輕鉆具在井眼內的偏心度，同時使用頂驅設備，增大劃眼距離，都可以有效的減少巖屑床的形成。

3.2 井壁穩定方面

1）存在問題：該區塊造斜、穩斜段會鉆遇大段的硬脆性泥頁巖，水基鉆井液濾液浸入地層，造成孔隙壓力不斷升高，進而導致鉆井液喪失有效液柱支撐作用和近井壁有效應力在井壁周圍的重新分布，水化作用使硬脆性泥頁巖強度降低導致井壁失穩。

2）處理措施：①改善鉆井液的抑制性，聚胺化合物協同K+或NH4+鹽配合使用；②確定合理鉆井液密度，維持井壁力學穩定，揭開阜寧組以前，將泥漿比重上提至1.30 g/cm3，同時嚴格控制泥漿失水<4 ml；③硬脆性泥巖井段嚴格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌；④杜絕定點循環沖刷井壁，杜絕遇阻隨便開泵劃眼以防劃出新井眼。

4 施工技術要點

1）正常鉆進時安排專人負責觀察返砂情況，根據返砂情況，決定劃眼次數，在大斜度井段需增加劃眼次數，以破壞未及時返出堆積在下井壁的巖屑，劃眼時加大下放幅度，嚴禁出新井眼。endprint

2）定向鉆進托壓嚴重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現遇阻卡現象，不可強拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴禁加重。

5 結論與建議

根據在張家垛區塊所施工的幾口井，總結各井段的地層特征與技術對比分析，得出以下結論與建議。

1）二開鉆進選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業，同時也井下施工風險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準油層、避免井眼軌跡復雜的關鍵。

5）本區鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達到節約成本的目的，為達到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質固相含量升高，會影響機械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監測，利用好固控設備。

7）合理設計井身結構，選擇合理的造斜點；本區快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復合鉆進為主達到提高平均機械鉆速的目的，進而縮短鉆井周期。

參考文獻

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術[J].

[2]謝彬強.大位移井鉆井液關鍵技術問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學學士，現就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術研究工作。endprint

2）定向鉆進托壓嚴重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現遇阻卡現象，不可強拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴禁加重。

5 結論與建議

根據在張家垛區塊所施工的幾口井，總結各井段的地層特征與技術對比分析，得出以下結論與建議。

1）二開鉆進選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業，同時也井下施工風險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準油層、避免井眼軌跡復雜的關鍵。

5）本區鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達到節約成本的目的，為達到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質固相含量升高，會影響機械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監測，利用好固控設備。

7）合理設計井身結構，選擇合理的造斜點；本區快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復合鉆進為主達到提高平均機械鉆速的目的，進而縮短鉆井周期。

參考文獻

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術[J].

[2]謝彬強.大位移井鉆井液關鍵技術問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學學士，現就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術研究工作。endprint

2）定向鉆進托壓嚴重時，可加大潤滑劑的加入量，同時分批次加入。

3）硬脆性泥巖井段嚴格控制好起下鉆速度，防激動和抽吸壓力造成井壁剝落、垮塌。

4）硬脆性地層盡量避免頂漿，如特殊情況需頂漿，小排量頂通即可。

5）起下鉆出現遇阻卡現象，不可強拉硬壓，以上下活動鉆具為主，禁止隨意開泵，特別是硬脆性泥巖井段需加倍注意。

6）密切關注泥漿性能變化情況，大斜度井段鉆進，中壓失水小于4，含沙量<0.3%，加重時，必須先水化，然后以混漿的形式加入，禁止干加。

7）起鉆前嚴禁加重。

5 結論與建議

根據在張家垛區塊所施工的幾口井，總結各井段的地層特征與技術對比分析，得出以下結論與建議。

1）二開鉆進選用單扶鐘擺鉆具組合，相對于PDC+螺桿雙驅鉆具組合及雙扶鐘擺鉆具組合更易于防斜糾斜作業，同時也井下施工風險。

2）及時做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保證潤滑性，可以有效防止下井壁巖屑床堆積引起的高摩阻，卡鉆等復雜情況。

3）采用逐步倒裝鉆具組合，可以保證鉆壓有效傳遞到鉆頭上。

4）井眼軌跡控制技術是大斜度定向井鉆井施工成功與否的關鍵，選擇合適定向工具、定向措施是成功找準油層、避免井眼軌跡復雜的關鍵。

5）本區鹽城組存在一段火成巖、含礪砂巖，對PDC鉆頭損傷極大，需要合理選擇分配PDC鉆頭，以達到節約成本的目的，為達到提速提效的目的，建議除了入窗或者對造斜率要求較高的情況下使用牙輪鉆頭，盡量使用PDC鉆頭。

6）實鉆中鉆井液密度不宜過高，密度過高鉆井液中劣質固相含量升高，會影響機械鉆速，為降低鉆井液中的有害固相含量，需對鉆井液性能實時監測，利用好固控設備。

7）合理設計井身結構，選擇合理的造斜點；本區快垛一段，硬脆性棕紅色泥巖可鉆性極差，以往施工工程中造斜點均選在該處定向造斜，而滑動鉆進鉆時偏高，建議上提造斜點，在可鉆性差的井段井斜已增到位，以復合鉆進為主達到提高平均機械鉆速的目的，進而縮短鉆井周期。

參考文獻

[1]牛樂群，馮凡剛.大斜度大位移井眼凈化技術[J].

[2]謝彬強.大位移井鉆井液關鍵技術問題[J].鉆井液與完井液，2012，29（2）：76-82.

作者簡介

燕建成（1986-），男，漢族，山東壽光人，助理工程師，工學學士，現就職于中石化華東石油工程公司六普鉆井分公司，從事石油鉆井方面的技術研究工作。endprint