肯基亞克油田H8088井?311.2 mm井段提速關鍵技術

章增光，胡 超，董志剛

(1西部鉆探工程有限公司國際工程公司 2川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術研究院 3川慶鉆探工程有限公司科技處)

肯基亞克油田位于哈薩克斯坦阿克糾賓[1-2]，多年鉆井實踐表明該油田二疊系二開?311.2 mm井段機械鉆速低，不僅造成鉆井周期長、增加了鉆井成本，而且長時間的裸眼鉆進也大幅度增加了鉆井風險，不利于鉆井安全的控制[3-9]。針對本地區?311.2 mm井段地層的特征，分析鉆井難點，形成了以個性化PDC鉆頭為核心的提速關鍵技術，在H8088井進行了現場應用，提速效果顯著。

一、H8088井概況

H8088井的，井身結構見圖1所示。

圖1 H8088井井身結構

該井二開?311.2 mm井段1 200～3 727 m，所鉆地層為二疊系P2～P1kg地層，鉆井面臨的地層難點有[3-4, 10]：

(1)P2地層上部以砂巖、泥巖為主，下部砂礫巖地層夾層多，對鉆頭沖擊破壞性強。

(2)P1kg孔谷階地層以鹽層和硬石膏互層為主，地層壓實性強，PDC鉆頭機械鉆速低。

(3)全井段地層易斜，鉆井參數無法有效強化。

二、?311.2 mm井段提速方案

1．個性化PDC鉆頭選型

?311.2 mm井段根據可鉆性不同可分為3段地層，針對各段地層特性分別選型了個性化鉆頭。

1.1 P2上部地層(1 200～2 800 m)

該段地層以砂巖和泥巖互層為主，PDC鉆頭在該段進尺高但機械鉆速偏慢。該段地層優選?311.2 mm SP1935 PDC鉆頭(圖2所示)，其主要個性化特征為主齒采用整齒和尖齒混合布齒設計。采用尖圓混合齒設計，其中尖齒在承載相同鉆壓下能快速有效的吃入泥板巖地層，并利用鋒利的尖端刃口在較小的扭矩動能下就能將地層劃破；尖齒切削地層形成的溝槽同時又能有效釋放地層應力，更有利于相鄰的圓齒快速切削和破碎地層，同時采用高耐磨高抗沖進口復合片和鋼體鉆頭設計，不僅提高機械鉆速降低切削齒磨損，而且有利于巖屑及時排放，避免重復切削，有利于鉆頭機械鉆速的提高和壽命的增長。

1.2 P2下部地層(3 000～3 300 m)

試驗組維持性血液透析配合程度、心理自我調節能力更有優勢，差異有統計學意義（P＜0.05），試驗組維持性血液透析配合程度、心理自我調節能力分別是93.11±1.42分、98.62±2.02分，對照組維持性血液透析配合程度、心理自我調節能力分別是84.12±1.41分、81.21±2.01分。

該段地層以砂礫巖和泥巖互層為主，地層對鉆頭沖擊破壞性強，鉆頭使用壽命短。該段地層優選?311.2 mm SP1935R PDC鉆頭(圖3所示)，其主要個性化特征為后排齒采用HYPER圓錐齒設計。該PDC鉆頭前排PDC齒切削地層，后排圓錐齒壓碎地層，利用壓碎和切削復合破巖方式，有效提高機械鉆速。同時錐齒結構使鉆頭能承受更高的鉆壓，配合大扭矩螺桿，強力鉆進參數有利于機械鉆速提高。

圖2 尖圓混合齒PDC鉆頭三維效果圖

圖3 HYPER圓錐齒PDC鉆頭三維效果圖

1.3 P1 kg地層(3 300～3 720 m)

該段地層以硬石膏和鹽層為主，地層致密。該段地層優選?311.2 mm SP1935 PDC鉆頭，與上部地層采用相同型號PDC鉆頭，有效提高機械鉆速。

2.鉆具組合方案

該地區?311.2 mm井段地層軟硬交錯，實鉆中直井段易井斜，采用常規鉆具組合難以強化鉆井參數，影響鉆速的提高[5]。結合地層特點和鉆柱力學分析，優化該井段的鉆具組合為PDC鉆頭+大扭矩螺桿復合鉆井，并采用MWD及時跟蹤和修正井斜。

?311.2 mm井段穿越上二疊系P2、孔谷階P1kg地層，其中上二疊系P2以上地層壓力系數1.0～1.15，孔谷階P1kg地層上部壓力系數1.3、下部壓力系數1.3～1.7，地層間壓力系數不同且1 400～1 600 m井段易漏失[6]。在孔谷階P1 kg下部地層使用大于1.85 g/cm3的高密度鉆井液可能導致?339.7 mm套管鞋處漏失及1 400～1 600 m易漏層漏失。

針對上述鉆井難點，優化鉆井液方案為：進入孔谷階P1kg下部地層前，在原鉆井液體系中加入2%左右隨鉆堵漏劑TP-2(可過篩100目)，能夠取得較好的封堵防漏能力，同時對鉆井液性能影響小。

三、?311.2 mm井段提速效果

共使用5只PDC鉆頭完成?311.2 mm井段1 220～3 712 m鉆進，各趟鉆具組合均帶有MWD工具，在井斜超出設計范圍時及時利用進行糾斜，螺桿均為7頭大扭矩螺桿為PDC鉆頭利用高參數鉆進提供了強有力的動能。各只鉆頭的應用情況見表2所示。

表2中1、3和5號鉆頭使用正常，鉆進指標優異，2號鉆頭不適合地層起鉆，4號鉆頭鉆遇致密泥板巖提前起鉆。從實際使用情況看，除2號鉆頭外的其他幾只個性化PDC鉆頭適應了本套地層的鉆進，在本井取得了成功應用，大幅度提高了全井段平均機械鉆速。

表2 H8088井二開?311.2 mm井段鉆頭應用情況

H8088井二開?311.2 mm井段與鄰井相比提速效果見表3所示。

由表3可知，H8088井個性化PDC鉆頭的成功應用，突破了肯基亞克油田長期困擾的機械鉆速低的瓶頸難題。大幅度提高了全井段平均機械鉆速，鉆井周期也大幅度縮短，創下肯基亞克油田?311.2 mm井段最優鉆井指標。

表3 H8088井二開?311.2 mm井段與鄰井提速效果比較

四、結論

(1)H8088井二開?311.2 mm井段二疊系地層軟硬互層、壓實性強、存在多套地層壓力系統，PDC鉆頭沖擊破壞性強、直井段易斜、地層易漏，鉆井參數無法有效強化、機械鉆速偏低。

(2)針對不同地層選型了尖圓混合齒和HYPER圓錐齒的個性化PDC鉆頭，優化了鉆具組合和鉆井液體系，形成了?311.2 mm井段二疊系地層鉆井提速的關鍵技術。

(3)應用效果表明?311.2 mm全井段平均機械鉆速4.77 m/h，為鄰井平均機械鉆速的3倍，鉆井周期縮短18 d，創下同套地層同井段最高平均機械鉆速和最短鉆井周期的紀錄。

(4)為肯基亞克油田的?311.2 mm井段鉆井提供借鑒與技術參考，推薦采用3～4只PDC鉆頭完成二開?311.2 mm井段。