三塘湖致密油藏鉆井提速研究與應用

龔江川 蒙有鵬 張蘭州 張偉 李云志

摘 要：三塘湖盆地致密油勘探開發前景廣闊，開發逐年提高，設計多為深井和水平井，針對以上區塊鉆井過程存在的問題，成立三塘湖致密油藏鉆井提速技術研究組，系統調研分析完成井資料，重點開展鉆具組合優化、PDC鉆頭優選、井塌機理和處理方法、水平井安全鉆井技術、自激諧振水力脈沖等技術研究，達到安全快速鉆井。

關鍵詞：致密油水平井;安全快速;三塘湖

1 前言

近兩年三塘湖油田相繼在條湖組（P2t）和哈兒加烏（C2h）火成巖致密油藏取得重大發現，特別是2015年以來在馬56區和馬67區針對該致密油藏部署12口井，為加快勘探開發進度，進行該區塊提速研究工作。

2 鉆井難點分析

①小泉溝組、條湖組及以下地層傾角28-48°，常規“塔式”鉆具、直螺桿“單二”結構鉆具對鉆壓敏感，防斜打快矛盾突出;②上部大段砂礫巖，易造成PDC鉆頭先期損壞，導致行程鉆速低;下部火山巖發育，研磨性強、可鉆性差，機速低;③井塌、井漏等事故復雜多發，小泉溝、條湖裂縫性發育，易發生井漏;條湖組凝灰巖破碎、地層膠結不穩易發生坍塌。

3 主要研究內容

3.1 優化井身質量控制方案，應用MWD復合鉆井技術，實現防斜打快

3.1.1 地層自然造斜規律

通過調研多口井資料顯示，在2000米左右増斜較快，且方位不變，常規鉆具防斜困難，參數得不到強化。

3.1.2 井身質量控制方案的優化

3.1.3 應用效果

應用MWD復合導向，防斜、提速同步進行，2015年復合導向進尺比例占總進尺的72.7%;井身質量均控制在設計范圍內，除個別井下部井段復雜之外，采用MWD全程跟蹤。

3.2 針對上部大段砂礫巖、下部火成巖，應用個性化鉆頭配合中低速螺桿、自激諧振射流技術，提高機械鉆速

3.2.1 巖石可鉆性分析

巖石可鉆性研究，采用取自馬朗凹陷巖芯進行試驗測試，對于牙輪和PDC鉆頭，依據可鉆性與聲波時差的相關性，建立可以用來計算可鉆性極值的關系模型：Δtp-聲波時差。

3.2.2 PDC鉆頭優選

①上部地層可鉆性好，但砂礫巖對鉆頭沖擊大，針對礫石層段應用FX56鉆頭;②針對下部強研磨地層應用FX64D鉆頭，兼顧進攻性和耐久度。

3.2.3 針對二疊系和石炭系致密地層應用高速牙輪鉆頭

3.2.4 應用中低速螺桿

優選大扭矩中低速螺桿，提高PDC鉆頭工作穩定性;下部難鉆地層強化鉆壓，增加鉆頭吃入地層深度，提高鉆頭破巖能力，選用7頭螺桿，轉速在80-120轉。

3.2.5 應用自激諧振脈沖射流鉆井技術進一步提高機速

3.2.6 優化后效果

①PDC鉆頭應用效果，牛東110井二開創單只鉆頭最長進尺記錄，對比鄰井同井段平均機械鉆速提高87.36%。牛東110井中下部井段對比鄰井同井段平均機械鉆速提高47.49%;②高速牙輪鉆頭使用效果;③脈沖射流技術應用效果：馬65條湖組應用自激諧振脈沖工具配合脈沖PDC鉆頭MCXT416P-6，對比鄰井平均機速3.42m/h提高2.25m/h，提高幅度47.36%。馬68在哈爾加烏組應用自激諧振脈沖工具配合脈沖PDC鉆頭MCXT613P-6，機速比鄰井牛東110井提高42%。

3.3 優化鉆井液配方，提高防塌、防漏性能;針對水平井應用弱凝膠體系，提高水平段泥漿的攜砂能力

3.3.1 地層穩定性、漏失性研究

①火成巖地層礦物組分多，粘土礦物含量少，為鉆井液濾液侵入提供了通道和水化空間泥頁巖水化剝落造成井壁失穩;②二疊系、石炭系火成巖裂縫以微裂縫、中小裂縫為主，并且存在一定的孔隙，鉆井過程中容易出現嚴重漏失。

3.3.2 確定直井鉆井液體系配方，解決二疊系及下部井段井塌井漏難題

根據吐哈常規體系特點和室內實驗評價結果，確定出滿足三塘湖深部地層井壁穩定要求的聚合物、聚磺鉆井液體系配方，隨鉆801。

3.3.3 優化后效果

通過優化和完善鉆井液配方，復雜事故率逐年降低;在水平段應用弱凝膠體系，成功解決長水平段的巖屑攜帶問題，水平段長度記錄不斷突破。

4 成果應用情況

整體應用效果：①應用12口井，其中水平井6口;平均井深3399.50m，平均機速5.30m/h，平均鉆井周期55.02天，復雜損失率0.29%，事故損失率0;②通過提速技術的研究與應用，各項技術指標大幅提高，2015年完成井相比以前平均井深增加了42.33m，平均鉆井周期縮短了12.46天，縮短幅度18.46%，平均機械鉆速提高1.13m/h，提高幅度27.02%。