川東北超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

何英君(中石化華北石油工程有限公司西部分公司， 河南 鄭州 450000)

川東北超深井鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

何英君(中石化華北石油工程有限公司西部分公司， 河南 鄭州 450000)

川東北工區(qū)多為超深井，鉆井的復(fù)雜性和施工難度明顯增大，深部地層鉆井效率低、風(fēng)險(xiǎn)大，直接影響到油田的勘探開發(fā)速度和安全生產(chǎn)。系統(tǒng)總結(jié)評(píng)價(jià)各類鉆井技術(shù)在元壩區(qū)塊超深井施工中的應(yīng)用情況，形成完善的、具有針對(duì)性的超深井工藝技術(shù)，全面推廣研究成果，對(duì)提高超深井鉆井工程施工水平，實(shí)現(xiàn)降本增效具有重要意義。

川東北；超深井；鉆井技術(shù)；現(xiàn)狀分析

1 井下動(dòng)力鉆具鉆井工藝技術(shù)

(1)螺桿加高效PDC鉆頭鉆井技術(shù) 元壩區(qū)塊進(jìn)入海相地層后，包括雷口坡組、嘉陵江組、飛仙關(guān)組和長(zhǎng)興組，其主要巖性是膏巖、灰?guī)r、白云巖，可鉆性較好，在海相井段使用“PDC+螺桿”復(fù)合鉆井，機(jī)械鉆速得到了顯著提高，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。定向井段使用高溫MWD和耐高溫高壓螺桿，井身質(zhì)量良好，達(dá)到施工要求。在元壩121H井陸相井段嘗試使用“PDC+螺桿”復(fù)合鉆井，平均機(jī)械鉆速較鄰井提高23．3%，提速效果顯著。

對(duì)于川東北地區(qū)陸相地層PDC的選擇非常重要，耐磨性要好，螺桿選擇中低速螺桿，與鉆頭適應(yīng)，可提高機(jī)械轉(zhuǎn)速同時(shí)增加進(jìn)尺。下部海相地層，可鉆性強(qiáng)，PDC鉆頭較實(shí)用，配合螺桿，機(jī)械鉆速較高，建議選用中低速、大扭矩、抗高溫和長(zhǎng)壽命螺桿，以滿足深部地層要求，減少起下鉆時(shí)間，提高純鉆時(shí)效。

(2)水力脈沖空化射流鉆井技術(shù) 水力脈沖空化射流鉆井工具依靠液壓脈沖振蕩腔及反饋腔產(chǎn)生脈沖波動(dòng)，作用于脈動(dòng)活塞產(chǎn)生脈動(dòng)鉆壓，帶動(dòng)鉆頭振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)沖擊加壓振動(dòng)鉆井。

在川東北元壩121H井試驗(yàn)水力脈沖空化射流鉆井技術(shù)，使用工具兩套、入井四次，鉆井進(jìn)尺493m，相比鄰井段及相鄰井同井段機(jī)械鉆速平均提高17．9%。但是水力脈沖空化射流技術(shù)受結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響，單個(gè)震蕩器的震擊力不足，在中硬地層使用，提速的效果不太明顯，有待進(jìn)一步改進(jìn)。

(3)渦輪加孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術(shù) 渦輪鉆井技術(shù)是高研磨性地層提高鉆井速度的有效技術(shù)，與牙輪鉆頭相比，該技術(shù)可提高機(jī)械鉆速2～4倍，鉆頭壽命提高5～8倍，降低鉆井綜合成本。

元壩區(qū)塊須家河組地層主要為灰色粉質(zhì)砂巖、灰色粉質(zhì)泥巖、灰色細(xì)砂巖，砂巖膠結(jié)致密、硬度大、石英含量高、研磨性強(qiáng)，地層可鉆性差，且存在泥巖、頁(yè)巖夾層，機(jī)械鉆速低，須家河組平均機(jī)械鉆速0．7m/h左右。由于地層高研磨性，PDC鉆頭無(wú)法得到有效應(yīng)用，牙輪鉆頭平均壽命在10小時(shí)左右，平均機(jī)械鉆速在0．5m/h左右，鉆進(jìn)速度慢，導(dǎo)致鉆井周期延長(zhǎng)，是制約鉆井提速提效的主要“瓶頸”，也是元壩氣田最具鉆井提速提效潛力的井段。元壩121H井在4723．05～4799．21井段使用國(guó)產(chǎn)NX826孕鑲金剛石+2FWL-240渦輪平均機(jī)械鉆速達(dá)到0．75m/h，比鄰井相鄰井段平均機(jī)械鉆速0．56m/h，提高了31．6%。元壩272H井在須家河井段使用進(jìn)口渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆進(jìn)，平均機(jī)械鉆速1．21m/h，機(jī)械鉆速接近鄰井在同層位常規(guī)鉆井的2．1倍左右。試驗(yàn)表明，進(jìn)口渦輪鉆具+孕鑲金剛石鉆頭在硬地層條件下能夠穩(wěn)定的工作，其高速度大扭矩的工作特點(diǎn)為井底鉆頭提供了良好工作條件，達(dá)到提速提效目的。

2 泡沫鉆井技術(shù)、空氣鉆井技術(shù)

川東北元壩氣田上部地層砂泥巖互層頻繁，硬度大，研磨性強(qiáng)，可鉆性差，采用常規(guī)鉆井液鉆井方式機(jī)械鉆速較慢，因此為了加快該地區(qū)開發(fā)進(jìn)程，在鉆井施工過程中采用了泡沫鉆井、空氣鉆井和液體欠平衡鉆井等欠平衡鉆井技術(shù)，取得了良好的效果，有效地提高了該井的機(jī)械鉆速，降低了鉆井周期。

(1)泡沫鉆井技術(shù) 在元壩121H、元壩225H、元壩272H井一開井段采用泡沫鉆井技術(shù)，平均機(jī)械鉆速4．19m/h，對(duì)比鄰井常規(guī)鉆井，機(jī)械鉆速大幅度提高，平均機(jī)械鉆速相比鄰井同井段提高224．81%，節(jié)約了鉆井周期和成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

泡沫鉆井技術(shù)以泡沫和空氣為介質(zhì)，攜帶巖屑，在川東北地區(qū)上部陸相地層劍門關(guān)、蓬萊鎮(zhèn)組地層，具有淺表地層水時(shí)，在空氣鉆井不能滿足攜巖的情況下可采用泡沫鉆井技術(shù)，但出水量不宜過大，一般不超過3m3/h(與井壁穩(wěn)定性有關(guān))。

(2)空氣鉆井技術(shù) 元壩區(qū)塊二開地層為侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組和上沙溪廟組，地層厚度大，地層巖性不均一，以泥巖和石英砂巖為主，巖石堅(jiān)硬、可鉆性差，但地層相對(duì)穩(wěn)定，沒有油氣、水層，比較適合空氣鉆井。

元壩121H、元壩225H、元壩272H井二開空氣鉆井平均機(jī)械鉆速達(dá)到了13．54m/h，平均進(jìn)尺2563．57m，平均節(jié)約周期11．90天，取得了較好的效果。

空氣鉆井技術(shù)針對(duì)川東北地區(qū)侏羅系蓬萊鎮(zhèn)組、遂寧組和上沙溪廟組地層，在地層不出水或微量出水，不含淺層氣、硫化氫的情況下，可采用空氣鉆井技術(shù)，若地層出水量增加，井壁失穩(wěn)出現(xiàn)掉塊但未大面積坍塌情況下，可轉(zhuǎn)空氣泡沫鉆井。在地層不出水，含有淺層天然氣，不含硫化氫情況下，可鉆用氮?dú)忏@井技術(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

①對(duì)于川東北地區(qū)陸相地層PDC的選擇非常重要，耐磨性要好，螺桿選擇中低速螺桿，與鉆頭適應(yīng)，可提高機(jī)械轉(zhuǎn)速同時(shí)增加進(jìn)尺。②渦輪加孕鑲金剛石鉆頭鉆井技術(shù)針對(duì)須家河組高研磨性石英砂巖地層，提速效果好，同時(shí)井身質(zhì)量也能得到很好控制。③針對(duì)川東北工區(qū)，總結(jié)了空氣鉆井、泡沫鉆井，能顯著提高上沙溪廟組以上地層機(jī)械鉆速。

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[3]張金成.普光七天鉆井技術(shù)發(fā)展和展望[J].石油鉆探技術(shù),2008,5:5-9.