降本增效“一趟鉆”

文／朱米福 李 睿

2020 年，中國石油冀東油田淺層目的層區塊應用“一趟鉆”鉆井技術共計37 井次。與非“一趟鉆”鉆井對比，平均機械鉆速提高26%，平均鉆井周期縮短2 天，鉆井提速提效顯著。

●“一趟鉆”技術助力冀東油田產能建設降本增效。 供圖/冀東油田

所謂“一趟鉆”，是指在泥巖、砂泥巖互層以及砂礫巖互層井段，通過優化鉆井參數，分析鉆進過程中鉆時、鉆壓變化規律，精準井眼軌跡控制，可以利用一支研磨性強的高效鉆頭，一次下井打完一個開次的所有進尺。這不僅可以減少單井鉆頭用量，而且可以減少起下鉆頻次和時間，縮短鉆井周期，達到大幅度提升產能建設速度、降低鉆井成本的效果。

攻關鉆頭

起初，冀東油田“一趟鉆”技術僅應用在砂巖、砂泥巖互層的定向井中，應用的井段受限。在鉆遇到礫巖、火山巖和復雜巖性時，必須起鉆更換鉆頭。因為PDC 鉆頭耐磨性不足，磨損嚴重。

PDC 鉆頭主要用于鉆進軟到中硬的均質地層。而火山巖可鉆性在5-7 級，屬于中到中硬地層。冀東油田館陶組火成巖井段夾層多，可鉆性級別低的2 級，高的7 級，極不均質，同時下部地層以含礫砂巖和砂礫巖為主。這不僅要求鉆頭要有較高的抗沖擊性，而且要求有較高的抗研磨性。

冀東油田鉆采工藝研究院堅持從源頭入手，組織技術團隊專題攻關，積極探尋耐磨性和抗沖擊性能好的鉆頭，并在實踐應用中不斷創新完善，提高鉆頭的使用壽命。

針對PDC 鉆頭在不同構造中，切削齒的磨損程度不同，影響鉆頭壽命的問題，攻關團隊加大與石油院校的合作力度，廣泛收集各個構造測井資料，建立可鉆性預測模型，摸清破巖機理，對PDC 鉆頭的刀翼數、刀翼排列、寬度及方向，切削齒直徑、密度、形狀及類型，冠部輪廓剖面形狀、噴嘴數量及布局等進行優化設計。

通過多次現場試驗與推廣應用，冀東油田完成了多個構造高效鉆頭的應用，利用螺旋刀翼和螺旋保徑、中高密度布齒，鉆頭壽命得到了保障。現在，目的層館陶組單支鉆頭進尺達到了1500 米。

集成配套

“一趟鉆”鉆井技術的核心除了一支性能優異的鉆頭外，還需要穩定的井眼條件、高效高速鉆進完成一個開次進尺。因此，它需要優質的鉆井液、精準的井眼軌道設計以及導向鉆井系統。

冀東油田鉆采工藝研究院設計人員在研究中始終懷抱對儲層的熱愛，深入學習、探究和了解、洞悉構造和地層，做到儲層需要什么工程上就全力做好技術支撐，不斷建立關鍵節點的控制體系。

關鍵節點一：初期，在鉆井工程方案設計時，與地質人員充分結合，做到工程地質“一體化”。特別是水平井，不僅要掌握儲層巖性、厚度，而且要通過多次的井眼軌跡優化，有效控制“狗腿度”和井斜。同時，根據實際鉆探情況，及時對實鉆井眼軌跡進行修正和控制，以“高效鉆頭+螺桿+LWD/近鉆頭導向工具”的鉆具組合，進行井眼軌跡監測控制和地質導向，保證水平井按照地質要求精確著陸，且沿油層水平鉆井，提高水平井油層鉆遇率。

關鍵節點二：隨著井斜角的增加，井壁受到剪切應力的影響較大，容易坍塌掉塊。攻關團隊通過開展儲層配伍性研究，優選優質的鉆井液鉆進，將井徑擴大率控制在12%以內，在提高井壁的承壓能力的同時，最大限度保護了儲集層，防止對儲層造成傷害。

關鍵節點三：通過優化復合鉆進時鉆壓、排量的變化，計算摩阻扭矩，了解鉆遇地層的延伸能力，滿足不同水平段段長特性的儲層。

通過實施“一井一工程”，加強水平井全過程管理，冀東油田不再以單一技術“橫掃千軍”，而是整合優質技術，配套應用，有的放矢，建立優化配伍機制。

攻關團隊通過綜合運用巖石力學、數值模擬、油田化學等多學科及前沿理論，做到技術集成配套，讓有效的井壁穩定促進復雜巖性的穩定破巖，并制定了相應的技術措施，形成了復雜巖性優快鉆井配套鉆井技術。

持續創新

目前，冀東油田“一趟鉆”鉆井技術已廣泛應用到直井、定向井、水平井等各類井型。其中，定向井“一趟鉆”技術采用高效鉆頭+MWD+螺桿，水平井“一趟鉆”技術采用高效鉆頭+螺桿+LWD/近鉆頭導向工具。

如今，冀東油田已經做到二開215.9毫米井眼“一趟鉆”技術的全面應用。尤其在泥巖、砂泥巖互層以及館陶組火山巖、砂礫巖互層井段，平均進尺1800 米，單支鉆頭進尺最大2652 米。

2020 年，南堡23-平2308 水平井完鉆井深3044 米，應用“一趟鉆”技術，鉆井周期僅7.92 天，機械鉆速46.12米/小時，打破同區塊同類型井紀錄；蠶2-平12 水平井完鉆井深2399 米，采用“一趟鉆”鉆井技術，全井平均機械鉆速44.43米/小時，創該區塊鉆井提速新指標。

冀東油田鉆采研究院科研人員解放思想，創新突破，2020 年在深層三開井應用“一趟鉆”技術5井次。相比二開井“一趟鉆”技術，它面臨著更多復雜的鉆井情況，但最終獲得了可喜成果。

南堡280-22 定向井完鉆井深4131 米，采用“一趟鉆”鉆井技術，三開215.9 毫米井眼單支鉆頭進尺1229 米，全井平均機械鉆速13.59 米/小時。在南堡280區塊第一批實施三開“一趟鉆”鉆井的3 口井，相比其他井平均機械鉆速提高10%。

柳北—平14 水平井完鉆井深3394米，采用“一趟鉆”鉆井技術，三開215.9 毫米井眼單支鉆頭進尺807 米，全井平均機械鉆速9.87 米/小時。相比同區塊以往的實施井，“一趟鉆”鉆井平均機械鉆速提高5%。

通過持續優化，2020 年冀東油田共實施“一趟鉆”鉆井技術37 井次，整體節約鉆井成本370 萬元，為產能建設降本增效和新井“早完井、早投產、早拿油”提供了有力的技術支撐。

冀東油田鉆采工藝研究院正在進一步深化細化三開井“一趟鉆”技術的攻關應用，將在優快鉆井的道路上持續發力，相信2021 年定能再創佳績。