提高清河油田中深井施工速度優化鉆井液技術

王鵬

摘 要：清河油田是我們公司主要施工區，該地區上部地層松軟，有流沙層和大粒礫巖，沙河街地層含有大量疏松砂巖、泥巖，易坍塌掉塊。施工時，常出現井塌、劃眼、完井時電測成功率低，電測卡儀器穿芯等復雜情況，嚴重時甚至出現卡鉆事故。為了今后在該類井施工中既保證井下安全、井身質量優良，又能提高鉆井速度，縮短施工周期，通過對該區塊復雜情況及處理情況的總結分析，以及對地層巖性特點的分析研究，結合以往施工經驗，通過優選鉆井液體系及工程參數，確定了較為有效處理措施，減少了井下復雜情況的發生，加快了鉆井速度，使鉆井周期明顯縮短，提高生產經濟效益。

關鍵詞：清河油田；鉆井液；井下復雜

1背景介紹

清河油田是我們公司主要施工區。近年我公司在清河油田施工中深井，該地區上部地層松軟，有流沙層和大粒礫巖，沙河街地層含有大量疏松砂巖、泥巖，易坍塌掉塊。施工時，常出現井塌、劃眼、完井時電測成功率低，電測卡儀器穿芯等復雜情況，嚴重時甚至出現卡鉆事故。該區塊井斜一般都大于50度，斜井段約1800米，摩阻大，鉆井液攜巖困難，嚴重制約了勘探鉆井事業的發展。為了今后在該類井施工中既保證井下安全、井身質量優良，又能提高鉆井速度，縮短施工周期，今年我們通過對該區塊復雜情況及處理情況的總結分析，以及對地層巖性特點的分析研究，通過優選鉆井液體系及工程參數，確定了較為有效處理措施，減少了井下復雜情況的發生，加快了鉆井速度，使鉆井周期明顯縮短，提高生產經濟效益。

2方案實施與運行情況

2.1井眼軌跡控制主要措施。上部地層加好擴大器，優選鉆進參數，合理運用鉆具結構，把上部地層打成開放式井眼，為后期施工的加重防糊工作打好基礎。由于φ165mm單彎動力鉆具經常出現“脫褲子”現象，更換為φ172mm單彎動力鉆具，減少復雜情況的發生。定向井段由原來的柔性鉆具結構改換為剛性較強的鉆具結構即由原來的5柱加重鉆桿改換為6根165.1mm鉆鋌。動力鉆具上接φ212mm螺旋擴大器，通過加入φ212mm螺旋擴大器增加下部鉆具穩定性，基本保持穩斜或微增，避免頻繁扭方位或糾斜滑動鉆進，導致狗腿角變化較大，導致井身軌跡不平滑。

2.1.1井眼軌跡控制關鍵技術。井眼軌跡控制的關鍵技術是選擇合理的鉆具組合。我們二開直井段選用的鉆具組合：φ215.9mm鉆頭+φ177.8mm鉆鋌×2根+φ214mm螺旋扶正器+φ177.8mm鉆鋌×9根+φ165.1mm無磁鉆鋌+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴大器+φ127mm鉆桿。此鉆具組合能有效保證直井段打直，井眼軌跡優化。

2.1.2調節單彎動力鉆具度數，增強鉆具結構剛性

調節單彎動力鉆具的度數，增斜段單彎動力鉆具度數由原來的1.5度降為1.25度，而且使用剛性較強的鉆具結構，即由原來的5柱加重鉆桿改換為6根165.1mm鉆鋌。在滿足井身軌跡控制的同時，避免出現較大狗腿度，確保井眼軌跡圓滑， 降低摩阻和扭矩，為后期施工打好基礎；配合好定向人員，杜絕定點循環，重點提示進入沙二段以后，嚴禁定點循環，防止 “大肚子”和“狗腿子”井眼發生。定向以后，及時搞好短起下，要及時搞好短起下，每100-150米搞一次，避免巖屑床的形成。配合好定向人員，搞好井身軌跡，杜絕定點循環，防止“大肚子”和“狗腿子”井眼發生。定向增斜段鉆具組合：φ215.9mm牙輪鉆頭+φ172mm1.25度單彎動力鉆具+φ165.1mm無磁鉆鋌+φ165.1mm鉆鋌×6根+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴大器+φ127mm鉆桿。

2.1.3加入螺旋擴大器增加下部鉆具穩定性。通過加入φ212mm螺旋擴大器增加下部鉆具穩定性，基本保持穩斜或微增，避免頻繁扭方位或糾斜滑動鉆進，導致狗腿角變化較大，井身軌跡不圓滑。穩斜段通過調整鉆進參數控制井斜，“少滑動，多復合”，提高復合鉆進比例，實現位移的有效延伸。穩斜段鉆具組合：φ215.9mmPDC鉆頭+φ172mm1.25度單彎動力鉆具+φ212mm螺旋擴大器+127mm無磁承壓鉆桿+5柱加重鉆桿+φ127mm鉆桿300m+φ212mm螺旋擴大器+φ127mm鉆桿。鉆井參數由定向人員與技術員根據鉆具組合和實際情況來定。

2.2優選和改進高效PDC鉆頭技術。

2.2.1 優選目標。提高機械鉆速，縮短鉆井周期。同時減少產層浸泡時間，避免泥頁巖縮頸，保障井壁穩定。

2.2.2 改進方法。從鉆頭的切削元件、切削角度和齒的布局等方面進行改進5刀翼PDC鉆頭，保證鉆頭在破巖過程中較小扭矩和快速吃入地層，又能迅速排屑，保證鉆頭快速鉆進，提高機械鉆速。改進后5刀翼PDC鉆頭定向鉆進時具有保徑短、定向工具面穩定、側向能力強的優點，復合鉆進時具有切削能力強、扭矩小、鉆速快的優點。水平段使用特制5FPDC鉆頭，雙排切削結構，適用于研磨性較強地層，能延長鉆頭使用壽命，增加單只進尺；大排屑槽，減少重復破碎，提高機械鉆速同時延長鉆頭壽命；優化水力布局，為鉆頭提供較好水力覆蓋。

2.3優選鉆井液體系

2.3.1 上部地層鉆井液體系

二開時采用大循環清水鉆進，并按照0.3%～0.5%的高濃度配制聚丙烯酰胺（分子量為300～500萬）膠液加入大循環池中，以絮凝沉淀鉆屑；同時為保證鉆頭鉆出的巖屑不在井眼中過多的細分散，因此，聚丙烯酰胺膠液一定要分為兩路加入，即一部分直接從振動篩出口加到循環池中，另一部分從泥漿泵上水口加入。這樣做的好處為，即可保證鉆頭破碎的巖屑不過多分散，又可保證鉆屑返至地面后能被立即沉淀。當鉆至井深約1000～1100m后改小循環，固控設備全部開啟：振動篩采用100目篩布，配合除砂器、并采用處理量為60m??3的離心機，同時繼續加入聚丙烯酰胺膠液并輔以大量清水，嚴格控制鉆井液中的劣質固相含量，維持鉆井液膨潤土含量在（30～45）g/L。隨著井深的增加振動篩應采用120目以上的篩布. 鉆井液應遵循“三低一適當”的原則，即：低粘、低切、低固含、適當的中壓失水（不能過早降低中壓失水）。黏度控制在30～40 s，加入適量的改性銨鹽，調整鉆井液流型，配合大排量的水力作用，將上部形成“開放式井眼”為下部地層施工做好防糊準備，以利于提高鉆速。在上部地層鉆進時，應盡量避免加入SJ-1、CMC或NaOH、Na2CO3等藥品，因為這些藥品的加入，一是SJ-1、CMC能提高鉆井液濾液粘度；二是NaOH、Na2CO3能促進地層中粘土細分散，過早的造漿。這些因素對鉆井液稠度系數有影響，容易使鉆屑粘附在井壁上，加上鉆具旋轉帶來的壓實作用，不利于井眼的清潔，易造成糊井眼現象。

2.3.2 斜井段上部鉆井液體系

斜井段進入東營組底部后，應選用聚合物（潤滑）防塌鉆井液體系：嚴格控制膨潤土含量，應及時調整好鉆井液流型和控制鉆井液中壓濾失量：一般鉆井液中按照鉆井液總量加入0.1%Na2CO3+0.4%NaOH+1%（WFL-1）+（3～5）%褐煤+1%油基潤滑劑+0.3%PAM，調整鉆井液漏斗粘度40s左右，塑性粘度10～15mpa·s之間，動切力5～7pa之間，中壓失水不大于5ml，從而保證鉆井液具有良好的潤滑防卡、攜砂、防塌性能。

2.3.3 斜井段下部鉆井液體系

斜井段下部段選用鋁胺基潤滑鉆井液體系：進入沙二段轉換為鋁胺聚合物鉆井液體系，按井漿總量加入0.5～0.7%PAM+2%改性瀝青+2～3%磺化酚醛樹脂+0.5～1% SF-1+1～1.5%AP-1+0.5～1%鋁基聚合物+1.5%磺酸鹽共聚物。控制鉆井液濾失量小于4ml。隨著井身的增加每班把上述處理劑配成膠液維護必須達到設計含量。及時加入潤滑材料，隨著井深和密度的增加摩阻也越來越大，調整鉆井液保持良好的流動性，加入固體潤滑劑配合極壓潤滑劑保持鉆井液摩阻系數小于0.1。

2.4優化完井技術提高電測成功率

完鉆前30—50m，先將鉆井液進行調整，改變其流動性，充分洗井，鉆完設計井深后，大排量循環洗井至振動篩基本無砂子返出，然后進行短起下鉆通井。短起下的一般原則是：①起出新井眼②短起至正常井段③短起至直井段④時間允許盡量多起⑤井下有顯示要進行多次短起下，直至正常。

通過短起下，一則可以把井壁粘附的砂子通劃下來，以利于循環時帶出，保證井眼干凈、暢通；二則破壞巖屑床，通過增加鉆井液的靜止時間，利用鉆井液的觸變性，將原來井眼內帶不出的砂子帶出井眼。電測封井：電測前循環洗井時，應遵循低粘洗井、高粘封井的原則進行。在低粘（低于鉆進過程中5～10s）循環洗凈后，可提高全井粘度（高于完鉆時5-10s左右），增加鉆井液懸浮能力。振動篩無砂子后加入玻璃微珠、固體潤滑劑，封斜井段，這樣減少電測儀器與井壁直接接觸的機會。正式起鉆前干通6-8柱鉆桿，這樣保證了電測成功率。

3實施效果

3.1施工完成井情況。今年完成萊10-斜101等4口井，施工順利，無任何復雜情況的發生，平均井深3047.5米，電測成功率均為100%，平均機械鉆速從17.21米/小時，提高至22.29米/小時。

3.2技術經濟效益與推廣應用前景

鋁胺聚合物鉆井液具有優良的頁巖抑制性、抗污染能力、熱穩定性好，而且無毒環保，是對付強水敏地層、軟泥鹽層、鹽膏層等復雜地層優良的鉆井完井液體系。通過該技術的運用，能有效的控制地層粘土顆粒的水化分散，頁巖抑制性強、能有效的降低泥餅滲透率，封堵巖石空隙，加強了井壁的穩定能力.避免復雜情況及事故的發生，極大地提高機械鉆速，增加經濟效益。通過采取以上措施，今年完成萊10-斜101等4口井，施工順利，無任何復雜情況的發生，平均井深3047.5米，電測成功率均為100%，平均機械鉆速從17.21米/小時，提高至22.29米/小時。同時，由于施工順利，施工速度加快對節約其它鉆井用材料，保護油氣層均有良好效果，綜合經濟社會效益十分顯著，具有很好的推廣應用前景。