興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術研究

雷明

一、概述

深層研磨性地層鉆井提速目前是鉆井領域的前沿課題。長城鉆探工程有限公司“興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術研究”項目，以“遼河油區鉆井提速提效關鍵技術研究與應用”項目為依托，通過調研分析興古、馬古及陳古深井鉆井施工經驗，總結出共性技術難點。針對興古、馬古及陳古區塊可鉆性差地層提速、深層托壓、提高鉆井時效等技術難點開展研究，完成井身結構優化、井身軌跡控制、鉆井參數優選，PDC鉆頭及高效螺桿優選，制定針對性技術措施，有效提升了井下故障預防和處理能力，形成興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術，提高可鉆性差地層機械鉆速，縮短鉆井周期，降低井下事故率，實現興古、馬古、陳古及雷家深井鉆井提速提效。

1、項目來源及評價情況

《興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術研究》項目來源于長城鉆探工程有限公司科研項目《遼河油區鉆井提速提效關鍵技術研究與應用》。

二、復雜難易程度

通過調研分析興古、馬古及陳古深井鉆井施工經驗，總結出的共性技術難點主要體現為：

（1）鉆井提速問題突出。深井潛山地層研磨性強，可鉆性差，機械鉆速相對較低;鉆頭選型存在瓶頸，PDC 鉆頭使用壽命短，大范圍推廣使用未取得突破;新型提速提效配套工具的研制和引進推廣還未深入。

（2）井身軌跡控制困難。在推進全井段使用PDC鉆頭的同時，受PDC鉆頭特性、五段制設計增多、井身軌跡復雜等條件影響，遼河油區水平井、大斜度井定向段摩阻扭矩大，托壓嚴重，施工困難日趨顯現。

（3）井下故障率高。由于地層巖性復雜、裂縫發育等因素，導致深井井漏、井塌劃眼問題嚴重;潛山地層水平井鉆井液潤滑性差、摩阻大，處理劑降解快，鉆井液黏切不易控制，井眼清潔能力低;復雜深井設計井身軌跡復雜、裸眼段長、不同地層壓力體系并存，造成軌跡控制難度大、井壁穩定和井眼凈化困難、摩阻扭矩問題突出等實際問題，也直接導致遼河油區施工井井下故障頻發。

三、綜合技術指標完成情況

2018年，興古、馬古及陳古區塊共施工完成3口井，總進尺14072m。平均井深4691m，平均機械鉆速11.09m/h，同比2017年提高70.9%;平均鉆井周期66.9天，同比縮短43.6%;平均建井周期76.8天，同比縮短41.4%;平均事故復雜率1.14%，同比降低70.5%。

陳古8井、馬古15井、興古7-26-36井，三口井都創造了各自區塊最快施工紀錄，實現了較大技術突破。

四、新技術、新工藝推廣應用情況

1、PDC鉆頭及高效螺桿優選技術。鉆頭性能綜合防震設計提高鉆頭工作平穩性，增加水力平衡設置防止鉆頭泥包，使用高強度耐磨切削齒，提高鉆頭穿夾層能力。螺桿優選為深井、超深井等超硬地層設計的新型螺桿，轉速可達400-1000rpm，降低循環壓耗、提高排量及泵的效率，采用儲油補償密封傳動軸總成，提升傳動效率

2、井身結構優化設計。興古7-26-36井、陳古8井通過井身結構優化，由原三開Φ444.5mm*Φ311mm*Φ215.9mm井眼尺寸優化為Φ346mm*Φ241.3mm*Φ152.4m井眼，降低了施工難度。

3、井眼軌跡控制技術 主要通過將造斜點下移、雙靶點斜穿入靶降低降斜段曲率等手段優化軌跡，對下部降斜段施工困難的井段，應用旋轉導向技術控制井眼軌跡，解決下部井段定向托壓問題。

五、創新點、技術水平

1、PDC鉆頭及高效螺桿優選技術。馬古15井通過使用定制的個性化PDC鉆頭和優選的高效螺桿后，解決了鉆井提速難題。整個鉆井周期內的鉆井速度有了大幅提升，全井使用鉆頭17只，螺桿6只，平均機械鉆速12.37m/h，同比提高了90.6%。

2、井身結構優化：傳統的設計方法是自下而上，在此基礎上提出了自上而下的設計方法。表層套管下深由原設計封館陶組變為封到東營組上部砂礫巖地層。二開中完由見潛山面變為在保證技套鞋至潛山頂之間中生界地層無泥質含量情況下提前中完。降低施工風險。

興古7-26-36井、陳古8井通過井身結構優化，由原444.5*311*215.9井眼優化為346*241*152井眼。

井眼軌跡控制技術：優化井眼軌跡設計（造斜點下移，雙靶點斜穿降低降斜段曲率等）、計算鉆柱受力分析、應用旋轉導向技術、整體施工難度降低，提高了鉆井速度

3、集成應用大數據系統分析評價鉆井作業風險，制定有針對性的技術措施，有效預防井下故障。相對于傳統方式人工借閱地質資料、查詢鉆井井史的做法，應用大數據系統，具有效率更高、數據多元化、由靜態到動態的轉變。通過系統調取該區塊鄰井鉆錄井資料，分析該井所處位置地層特征、構造特征、儲層特征及斷層發育情況等地質數據，已完鉆井及在建井工程異常情況數據，制定更有針對性的技術措施。預防事故發生。

4、應用Wip工程地質一體化系統和GW AutoWarning工程預警系統，進行口井實時監測預警，運用實時數據與靜態數據，建立以井眼為中心的鉆井模型和地質模型，實現實時監控作業現場井下情況，對鉆井施工中可能出現的異常狀態預警，從而避免事故復雜情況發生。使后線的各級管理者、技術專家對生產作業過程的決策支持由“事后分析”提升到生產作業決策“事中控制”，最終達到“事前預測”

六、經濟效益評估對比分析

2018年，興古、馬古及陳古區塊共施工完成3口井，總進尺14072m。平均井深4691m，平均機械鉆速11.09m/h，同比2017年提高70.9%;平均鉆井周期66.9天，同比縮短43.6%;平均建井周期76.8天，同比縮短41.4%;平均事故復雜率1.14%，同比降低70.5%。

陳古8井、馬古15井、興古7-26-36井，三口井都創造了各自區塊最快施工紀錄，實現了較大技術突破。

通過推廣應用興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術，累計結余預算鉆井周期80天，暫估結余鉆井成本768.7萬元，其中馬古15井預計考核利潤726萬元。鉆井提速提效提高了深井單井創效能力，提高了鉆井利潤率。

七、結論及建議

研究形成的興古、馬古及陳古深井鉆井提速提效技術，對遼河油區實現各區塊深井提高鉆井速度、縮短鉆井周期、減少井下故障率、降低作業成本、有著十分重要的意義。

特別是在當前淺層油氣資源逐漸枯竭、國內外油氣田不斷向深層油氣藏發展、在市場競爭日益激烈的大環境下，對于提高公司深井盈利水平和市場競爭力有著重要作用，效益顯著，前景廣闊。