川東地區“一趟鉆”鉆井技術研究總結

唐梁

摘 要：由于川東地區地質條件較為復雜，各區塊由于普遍存在堅硬、高研磨地層，導致機械鉆速慢、單只鉆頭進尺少等難點，需頻繁起下鉆更換鉆頭及鉆具組合，導致鉆井效率低。為此，本文以提高川東地區機械鉆速為研究和應用重點，通過在川東地區各區塊開展與地層匹配的高效PDC鉆頭和長壽命螺桿鉆具等新技術、新工藝、新工具試驗研究，分區塊、分井段實現“一趟鉆”鉆井技術作業，提高鉆井速度和效率。

關鍵詞：川東地區；高陡構造；PDC鉆頭；一趟鉆

川東沙溪廟～須家河頂井段平均需起下鉆6趟，使用鉆頭5只；雷口坡～嘉二3頂平均需使用鉆頭4只，平均機械鉆速僅2.44m/h；嘉二3～長興頂平均需起下鉆5趟，平均使用鉆頭4只，平均機械鉆速僅2.8m/h，二疊系平均使用鉆頭12只。頻繁的起下鉆更換鉆頭及調整鉆具組合，大大降低了鉆井效率，增加了鉆井風險。

1、井身結構

川東區塊開發井經過優化，目前采用四開四完的井身結構：339.7mm套管下至400m，244.5mm套管下至嘉二3，177.8mm套管下至石炭系頂，152.4mm鉆頭完鉆。

表1 下川東區塊井身結構

2、鉆井液體系

川東區塊目前已形成了較為穩定的鉆井液體系（見表2，表3）。

表2 下川東區塊鉆井液體系

3、鉆頭選用評價

須家河高研磨性地層鉆頭壽命短，PDC鉆頭優選是試驗成功的關鍵。

哈里伯頓公司推薦試驗鉆頭如下：

81/2”FX55D鉆頭特征：

鉆頭尺寸81/2” in；切削齒類型X3- Extreme Drilling；切削齒尺寸16mm；切削齒數目55；刀翼數目5；保徑長度2in。

表現預測：

地層沙溪廟-須六；進尺1500-1600m；機械鉆速8～12m/h。

81/2” FX64D鉆頭特征：

鉆頭尺寸81/2”；切削齒類型X3- Extreme Drilling；切削齒尺寸13mm；切削齒數目95；刀翼數目6；保徑長度3in。

表現預測：

地層須家河-雷口坡；進尺500-600m；機械鉆速2～3m/h。

6”FX64D鉆頭特征：

鉆頭尺寸6”；切削齒類型X3- Extreme Drilling；切削齒尺寸13mm；切削齒數目55；刀翼數目6；保徑長度2in。

表現預測：

地層須家河-雷口坡；進尺500-600m；機械鉆速2～3m/h。

4、螺桿川東區塊試驗效果

（1）天東017-H7井在飛仙關～棲一井段（215.9mm井眼、井段3950～5158m）共使用5只進口PDC鉆頭（2只FX64D、1只FX65D、2只FX74D），取得鉆井進尺1189.63m，累計純鉆711.25h，單只鉆頭平均進尺237.93m，平均機械鉆速1.67m/h。其中1只FX64D鉆井進尺546.9m，創造了該區塊單只鉆頭使用新記錄。

① 平均機械鉆速：與最快的天東017-H4井提高25.4%；與最慢的天東017-X3井提高125.71%；與以上非試驗井相比（非試驗井平均機械鉆速0.975m/h）機械鉆速提高63%。

② 段周期：與非試驗井最快的天東017-H6井同比縮短周期15.37天，與非試驗井最慢的天東017-X3井同比縮短周期55.14天；與以上非試驗井相比（均按段長1223m計算，非試驗井平均段周期95.6天）段周期節約38.24天。

③ 起下鉆次數：天東017-H7井共12趟鉆，節約起下鉆趟數為5-10趟鉆。

④ 單只鉆頭進尺是國產鉆頭的4倍。

（2）門西005-H3井在井段4265～5139.01共使用哈里伯頓PDC鉆頭4只，其中4358.60～4539.30m井段，使用牙輪鉆頭和取芯鉆進試驗1只PDC進尺433m，4只哈里伯頓PDC鉆頭共獲進尺693.30m、平均機械鉆速2.57m/h。

① 非試驗井平均機械為0.87m/h，使用進口PDC鉆頭機械鉆速同比提高139～195%；

② 周期比較：使用了進口PDC鉆頭的門西005-H3井較同構造其它井周期均有較大的縮短。較同構造的其它井縮短周期20.88～52.71天，平均縮短35.6天。

③ 從起下鉆次數看：門西005-H3井共起下10趟鉆，節約起下鉆5趟以上。

④ 進口PDC鉆頭單只鉆頭進尺是國產鉆頭的3～4倍

5、結論及建議

在川東區塊二迭系全程使用進口PDC鉆頭能有效提高行程鉆速，節約鉆井成本和周期。通過進一步的試驗總結，形成川東地區“一趟鉆”鉆井技術，將有效的降低川東地區堅硬、高研磨井段鉆井的起下鉆次數，提高鉆井效率，降低鉆井風險，在川東地區具有廣泛的推廣應用前景。

（1）在川東地區堅硬高研磨地層鉆井技術取得突破，通過優選進口哈里伯頓PDC鉆頭，等壽命配套優質MWD儀器及威德福長壽命螺桿鉆具，能夠實現“一趟鉆”鉆穿整個須家河地層。

（2）川東地區使用哈里伯頓81/2”FX64D及FX74D鉆頭取得了較好的提速效果，在二疊系全井段使用可節約起下鉆7～12趟。可持續開展該類鉆頭的優化、改進工作，使之更適應中硬地層，提高機械鉆速。

參考文獻

[1] 況雨春；曾恒；周學軍；夏宇文；PDC鉆頭水力結構優化設計研究[J]；天然氣工業；2006年04期.

[2] 趙清云；基于CFX的PDC鉆頭水力結構優化方法研究[J]；石油礦場機械；2009年12期.