優快鉆井技術在土庫曼某油田的應用

王建章

摘 要：優快鉆井技術是提高鉆井速度和效率的有效手段。在國外石油鉆井行業中，由于人員工資高、技術服務費昂貴，造成鉆井作業的施工成本非常高，促使作業者廣泛應用新工藝、新技術，大膽改進施工作業程序，來縮短鉆井作業的周期，達到節約施工成本的目的。介紹了國內目前的優快鉆井成熟配套技術，重點闡述了在土庫曼某油田應用的套管鉆井技術、先進的鉆井工具使用、先進的固井工藝技術、鉆井液和保護油氣層技術。與相關工程技術人員進行交流，促進優快鉆井技術快速發展。

關鍵詞：鉆井 技術 工藝 優質 快速

中圖分類號：TE242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（c）-0071-02

眾所周知，提高鉆井速度是加快油氣勘探開發步伐的重要途徑[1]。特別是在國外油氣田，為了提高效益，節約時間，應大力推廣使用優快鉆井技術，該文就該技術在土庫曼某油田的應用做了介紹，與相關工程技術人員進行交流，促進優快鉆井技術快速發展。

1 國內目前優快鉆井的成熟配套技術

（1）高壓噴射鉆井與優選鉆井參數鉆井。

（2）高效能PDC鉆頭和引進牙輪鉆頭鉆井。

（3）PDC鉆頭+動力鉆具鉆井。

（4）防卡鉆具組合。

（5）優質鉆井液與完井液。

（6）井眼潤滑、穩定與凈化。

（7）近平衡壓力鉆井。

（8）欠平衡鉆井。

（9）PDC可鉆式浮鞋浮箍。。

（10）組合與隨鉆測井。

（11）低密度早強水泥漿固井。

2 優快鉆井技術應用

土庫曼某油田于2013年2月21日開始施工，至2013年12月24日僅用283.5 d就完成了第一期26口井（包括4口水資源井、13口生產井、9口注水井）的施工，鉆井總進尺達56655.8 m，平均機械鉆速為48.47m/h。完成井（含4口水平井）基本采用兩開制，鉆井施工前將26"導管砸至75m左右，入泥深度35m左右；一開有24口井采用了13 3/8"68ppf-K55套管鉆井技術，另兩口井采用常規171/2"鉆頭開眼，下入13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管的方法；二開基本采用121/4"鉆頭開眼，下入9 5/8"47ppf-N80-BTC扣型套管作為完井套管；同時有4口井還進行了81/2"井眼的施工（其中2口井采用裸眼完井技術，2口井下入了7"尾管）。

2.1 套管鉆井技術

使用套管鉆井技術，用13.6d成功地完成24口井的表層套管鉆井作業，累計進尺6152.3 m，平均機械鉆速62.64 m/h，單井最高機械鉆速234.75 m/h。同常規作業相比，總體效率提高一倍以上，比計劃提前23.7 d，節約鉆井費用200余萬美元。鉆進組合：16"鉆鞋+13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管+套管撈矛。

2.2 先進的鉆井工具

在26口井中，12 1/4"和8 1/2"井眼的鉆進全部采用LWD+MWD隨鉆測井技術。鉆具組合：PDC鉆頭+導向馬達（Powerdrive或Autotrack）+浮閥+ARC+MWD+ADN+HWDP（7～10柱）。施工中旋轉鉆進保持頂驅的轉速在110 r/min以上，有時達到150 r/min以上，同時利用頂驅先進的倒劃眼功能，在鉆至目的層后，全井實現倒劃眼起鉆，在平均井深2000m的井（最深2725 m，最淺922 m）中，一口井只用一個馬達、一個PDC鉆頭，一次起鉆作業，一次下套管作業，即完成施工[2]。

2.2.1 可調角度的彎馬達

在121/4"井眼中， 采用的馬達是地面可調節角度大功率動力馬達，馬達尺寸95/8"，扶正器尺寸111/2"，下井前根據井斜、方位及造斜率的要求，調節馬達的角度。另外馬達的質量好，不需在淺層測試，一根馬達能保證1～2口井的正常使用，且能用馬達在套管內劃眼或鉆套管附件，并能用馬達進行全井段的倒劃眼。

2.2.2 先進的閉環鉆井工具

在鉆井后半階段，由于井眼施工難度不斷增大，在121/4"井眼鉆進中采用了Schumberger Anadrill公司的Powerdrive和BAKER INTEQ公司的Autotrack實現了閉環鉆井。Schumberger Anadrill公司的Powerdrive在工具內部有80種記憶模式，可通過地面控制泵排量來得到所需的的工作狀態，實現旋轉鉆進過程中調整井斜和方位，減少了起下鉆次數，提高了機械鉆速，同時增加了鉆井安全性。但是該工具在井眼過大時無法實現閉環鉆井。

2.2.3 質量優良的PDC鉆頭

采用的鉆頭全部為PDC鉆頭，多數采用美國產的Hycalog的DS系列鉆頭，外型全部為刀翼型鉆頭，噴嘴6-9個，一個PDC鉆頭可以鉆穿水泥塞、阻流環、套管鉆鞋、館陶地層.由于表層套管的固井采用的是無膠塞固井方法，水泥頂替不干凈，套管壁上可能有水泥環，因此，二次開鉆配完鉆具后，接頂驅在套管內劃眼下鉆，鉆頭在大功率、高速旋轉的馬達下面接觸套管壁，鉆穿水泥環、水泥塞、阻流環、套管鉆鞋以后鉆頭幾乎沒有絲毫的損傷，這是我們國產的PDC鉆頭所不能及的。大功率動力馬達加上長壽命PDC鉆頭是提高鉆井速度的一個重要因素。采用專門設計的短規徑PDC鉆頭與馬達配合使用，解決了PDC鉆頭造斜困難的問題，使用的造斜PDC鉆頭規徑長度只有11cm左右，使用中此類鉆頭同牙輪鉆頭相比，機械鉆速得到了有效的提高[3]。

2.2.4 性能穩定的MWD、LWD

使用的MWD、LWD儀器都是提前在陸地上安裝調試好的，不需要在鉆臺安裝MWD、LWD儀器，只需半個小時的裝放射源的時間，節約了大量的配輔助鉆具的時間。高性能的MWD、LWD的儀器工作性能穩定，對泵排量不過分要求，每次接單根后，開泵30s既能收到井斜、方位數據，節約了測斜、測井的時間，同時保證有效的控制井身軌跡，杜絕了井下復雜、事故的發生。尤其是Anadrill公司的MWD、LWD儀器的性能穩定性非常突出，在鉆井施工期間，該公司的MWD、LWD儀器從未發生過儀器沒有信號造成起鉆的事故。

2.3 先進的固井工藝技術

2.3.1 安全、快速的下套管工具

Weatherford公司為Apache公司提供下套管技術服務，提供了包括液壓套管鉗在內的一整套的氣控下套管工具，包括C型盤；上、下卡盤；單根吊卡和機械手。全套氣控裝置，操作安全、快捷、方便，通過機械手扶正對扣，加快了接單根的速度，接單根時間只需1～2min，平均每小時下套管20-30根。最為實用的是下套管時頂驅上裝有一套循環、灌泥漿裝置（灌泥漿管線上裝有一個單流閥），每根套管在接單根或下入過程中，根據計算好的泵沖灌泥漿，避免了灌泥漿過程中卡套管的風險，并且該裝置可隨時建立循環，循環時只要下放頂驅，將喇叭口套在套管接箍上（喇叭口與套管之間靠橡膠密封），卡住卡盤，就可以開泵循環，特別是在下套管遇阻、井涌等復雜發生時，能夠及時地建立循環，進行處理。另外，采用的是充氣式套管護絲，拆卸方便、快捷，從而節約了一定的卸護絲的時間。同時上卡盤與單根吊卡配合使用，將套管放在坡道既可，減少了套管進鼠洞的時間，縮短了下套管時間，提高了下套管施工的安全性。

2.3.2 高質量的浮鞋、浮箍和快速拆裝耐高壓水泥頭

在9 5/8"套管下入過程中采用了weatherford公司生產的浮鞋、浮箍，下井之前外方監督進行認真的測試，在施工完的26口井中，每次固井完直接拆掉水泥頭，未發生過水泥倒返事故。同時采用快速裝卸水泥頭，每次拆裝在20 min以內，同時能夠承受21MPa（3000psi）的高壓。

2.3.3 高科技、自動化固井泵

采用Schlumberger（dowell）公司最先進的固井泵，該固井泵有一套自動化程序控制系統，可提前將固井水灰比、藥水比例和灰量等數據輸入到電腦內，固井過程中電腦控制整個固井過程，整套固井設備的操作只需兩個人，該裝置還配有一塊固井灰流量表，固井時，保持固井灰流量在一定的范圍內，保證固井施工中水泥漿密度的均勻。

2.3.4 固井施工工藝

提供固井技術服務的Schlumberger-Dowell公司提供的前置液是經過專門研究配制，根據不同的泥漿體系、不同的地層條件、不同的井眼直徑、井斜情況配制的，能有效地清除井壁的虛泥餅、油性物質以及影響固井質量的的物質。根據地層破裂壓力，可隨意調整水泥漿比重最低可調至1.0 g/cm3，與清水的密度相同。經地層破裂壓力試驗，測得13 3/8"套管鞋處地層破裂壓力為12.5ppg左右，在固井施工中控制水泥漿比重12.5ppg（1.50g/cm3左右），有效避免了固井施工的漏失問題，同時水泥凝固后強度能達到常規密度1.90 g/cm3左右的水泥漿凝固后的強度，經過對完成的26口井9 5/8"套管固井質量進行CBL檢測，固井質量均為優質。固井時，上下活動套管，保證了頂替效率，提高了下井壁與套管之間的固井質量，并且每兩分鐘記錄一下泵壓、泵沖、總泵沖、上提、下放拉力、泥漿返出量情況，根據情況調整排量，保證了固井質量。

再者在每口井固井結束后，直接拆掉水泥頭，從而節約了陸地上6-8小時的候凝時間；套管采用專用的套管掛掛在套管頭上，固井施工后期，將套管直接座在套管頭上，因此又節約了拆井口、裝卡瓦的時間，同時增加了施工安全性；套管的試壓是固井完碰壓后，繼續用固井泵在9 5/8"套管打壓至21MPa（3000psi）、穩壓5min，簡化了陸地上繁瑣的試壓程序。

2.4 鉆井液和保護油氣層技術

對井徑的擴大率不過分要求，不過分強調泥漿的抑制性，通過加入一定比例的生石灰來控制造漿。五臺Derrick公司生產的高速線形振動篩，篩網目數達到120目，使固相得到快速的控制，同時控制了泥漿比重，保護了油氣層。進入油氣層后堅持每天對泥漿中水的礦化度進行分析，控制水的活度低于地層水的活度，保證地層水流入井內，防止泥漿的水分進入地層，而給地層毛細孔內帶入固相顆粒，造成毛細孔堵塞，而影響產油能力。設計能提供精確的地層壓力，使現場嚴格控制泥漿比重，同時合理的井身結構、鉆井程序和較高的鉆井速度，使油氣層得到了有效的保護。

3 結語

（1）介紹了國內目前的優快鉆井的成熟配套技術，為在土庫曼某油田的應用打下基礎。

（2）重點闡述了在土庫曼某油田應用的套管鉆井技術、先進的鉆井工具使用、先進的固井工藝技術、鉆井液和保護油氣層技術，這些技術的應用達到了優快鉆的井目的。

（3）為了提高效益，還需要對優質快速鉆井技術進行優化，科學合理應用。

參考文獻

[1] 張云連.勝利油田優快鉆井技術實踐與認識[J].石油鉆探技術，2001（3）：33-34.

[2] 李夢剛，楚廣川，張濤，等.塔河油田優快鉆井技術實踐與認識[J].石油鉆探技術，2008（4）：18-21.

[3] 劉偉，李麗.通南巴深井優快鉆井技術[J].石油礦場機械，2008（9）：78-82.