提高定向井钻井速度工艺探讨

1、30518钻井队 马煜提高定向井钻井速度的工艺探讨 马煜 吴广宇 30518钻井队 马煜 一、前 言 二、优化钻井参数、优选喷嘴组合及钻头对钻井速度的影响 1、优化钻井参数加快钻井速度 2、优选喷嘴组合、提高水力破岩 3、改变井身结构、选择钻头尺寸、提高破岩效率 三、提高钻井液性能，减少起下钻遇阻、电测遇阻，加快钻井速度 四、优选钻具组合，加快钻井速度 1、常规钻具的优选 2、单弯导向复合钻具的优选 五、结论与认识 目目 录录30518钻井队 马煜 摘 要 本文主要通过对地层特点进行分析和总结，以及在定向钻井中存在的问题，并根据近年来的现场实践，介绍了钻具组合的优选；优化水力参数；优选喷嘴组合

2、及钻井液性能对钻井速度的影响，从而起到进一步加快钻井速度的目的。30518钻井队 马煜主题词：定向井 钻井速度 工艺 钻具组合 钻井液性能 30518钻井队 马煜 前 言 一30518钻井队 马煜 随着定向井钻井技术的日益完善，特别是单弯导向复合钻井技术在现场的成功运用，使得钻井速度大大提高，但是由于井下情况千变万化，不同区块不同地层存在着较大的差异，在靖安油田特别是直罗、富县组地层粘土矿物极易吸水分散垮塌；延长组地层粘土矿物吸水膨胀且不易剥蚀垮塌，容易产生缩径现象，导致起下钻、电测遇阻延长了建井周期，况且面对钻井市场的日益饱和，市场竞争力越来越大，这就要求我们必须降低钻井成本，提高钻井速度。

3、30518钻井队 马煜 本文通过优化水力参数，钻头的选型；对地层岩性进行分析、总结，制定出一套成熟的钻井液体系；通过对单弯复合导向钻具在定向井中的成功运用，有效的节约成本，降低劳动强度，提高定向成功率，加快钻井速度。30518钻井队 马煜优化钻井参数、优优化钻井参数、优 选喷嘴组合及钻头选喷嘴组合及钻头 对钻井速度的影响对钻井速度的影响二30518钻井队 马煜 合理调整钻井参数不仅能有效的控制井眼轨迹，而且可以提高钻井速度。下表为03年和04年所钻的6口井数据对比如下：1. 优化钻井参数加快钻井速度30518钻井队 马煜井号井段进尺钻压转速纯钻机速杏70-28 1167165248520074

4、32：1515.04杏70-27 120415823781807429：1512.92杏70-26 103315925592207436：3015.32杏77-31 1295168238718013420：1019.19杏54-34 1117150538820013417：5521.66杏77-301026161458822013426：5021.9130518钻井队 马煜 由上表可以看出：在其他参数不变的情况下，钻压的增加可以有效的提高机械钻速，转速的增加对机械钻速的影响较大，转速升高机械钻速增大。根据近年来我队所钻井数据可以看出钻头的进尺与钻压、转速有着直接的关系，当钻压与转速超过250K

5、N时，将严重影响钻头的寿命（在杏55-33井中使用216SKH447G钻头，钻压240260KN，转速134，进尺只有377米，而其他同类型钻头进尺都在700米以上）. 在单弯复合钻进中，应尽量选择有保径效果的钻头（如江钻钻头和上海钻头SKH447G）.30518钻井队 马煜 2. 优选喷嘴组合，提高水力破岩 钻头喷嘴的选择应考虑设备及地层因素，特别是胶结松散，欠压实地层采用当量直径较小的喷嘴组合产生高泵压，利用水力破岩，提高钻头水马力，能有效的提高机械钻速。30518钻井队 马煜 第四系黄土层胶结松散，成岩性差，分散度高，欠压实对流体的冲蚀作用敏感。在表层钻进中采用喷嘴回水装置，利用小排量、

6、高泵压、低钻压、高转速，能有效的提高机械钻速，并且利用了小排量防止了表层漏失现象，避免了等水现象。机械钻速由原来的3040米/小时升高到70100米/小时以上。如下表：30518钻井队 马煜 井 号表 层井 深钻头喷 嘴 组 合泵 压排量纯钻 机械 钻速W44-023162.263468+8+011 15 2:00 81.13X18-o11192.103468+10+010 15 2:15 85.38X17-010194.403468+10+010 15 1:55 101.4330518钻井队 马煜3.改变井身结构，选择钻头尺寸，提高破岩效率在符合设计条件及井下情况下，将表层钻头由346mm改

7、变为311mm，在相同钻压下，可以有效增加钻头吃入地层深度，提高破岩效率。30518钻井队 马煜提高钻井液性能，减提高钻井液性能，减 少起下钻遇阻、电测少起下钻遇阻、电测 遇阻，加快钻井速度遇阻，加快钻井速度三30518钻井队 马煜 通过对04年的28口井总结、分析，在年初的五口井施工中出现了起下钻遇阻、电测遇阻的现象，遇阻地层主要层位是直罗组、富县组、延长组。五口井遇阻情况如下：30518钻井队 马煜井 号 遇阻井深遇阻地层杏4828415直罗组 杏4829520594直罗组 杏5032980富县组 杏5131980富县组 杏553313801615延长组 30518钻井队 马煜 直罗组地层

8、，中上部为泥质砂岩，下部为砂质泥岩，砂岩段易吸水膨胀，造成缩径阻卡，而中下部泥质砂岩粘土矿物含量高，极易吸水分散垮塌，是电测遇阻的主要层段。30518钻井队 马煜 富县组地层为杂色泥岩层，厚度不等，粘土矿物含量高，极易吸水分散垮塌。30518钻井队 马煜 延安、延长组地层主要为砂岩和泥岩互层，砂岩中粘土含量高，极易吸水膨胀，而井壁不易分散剥蚀，钻井过程中易发生缩径，起下钻易发生遇阻现象。30518钻井队 马煜 通过对电测遇阻的五口井总结与分析以及对接单根或起下钻遇阻情况的分析与总结，我队形成了具自我特色的钻井液体系，有效地预防了接单根、电测遇阻现象，降低了固相含量，从而提高了机械钻速，缩短了钻

9、井周期，加快了钻井速度，我们采用了如下措施：30518钻井队 马煜采用了分池处理，不同层位应用不同配方的钻井液体系.30518钻井队 马煜 2.二开钻进采用了采用了以絮凝效果为主的聚合物钻井液体系，配方为：清水+PAM0.2%，钻井液性能为：密度1.01.01g/cm3,粘度2832s，PH值7.0；有效地控制了固相含量及地层的造浆，提高了机械钻速。30518钻井队 马煜3. 在进入直罗组和富县组地层时为了防止泥岩中的粘土矿物吸水分散垮塌，在进入该层位30米前加入了KPAM等防塌剂，对泥岩进行封固，增强防塌能力，同时坚决杜绝将大量清水直接入池或者大幅度调整钻井液性能，尽量保持泥浆性能的稳定性，

10、配方为：清水+KPAM0.2%+MMP0.2+SM-1 (0.1%)，性能控制在1.01.01g/cm3，粘度控制在3235s，PH值7.0；30518钻井队 马煜 4. 在延安组和延长组钻进时为了防止粘土矿物吸水膨胀，产生缩径以及防止上部地层的垮塌，采用了以絮凝和防塌为主的钻井液配方：清水+PAM0.2%+KPAM(0.10.2%),其性能控制在：密度1.01.02g/cm3，粘度3135s，PH值7.07.5；30518钻井队 马煜 5. 为了保证电测顺利和保护油气层，在进入油气层50米前转化泥浆体系，尽量减小失水，降低固相含量，增强携砂能力，使钻井液具有良好的流变性，配方为：清水+CMC

11、0.2%+SM-1(0.3-0.4%)+白土(34) )，其性能控制在：密度1.031.05g/cm3,粘度4060s，失水8ml, PH值89，切力1.52.0，同时将完井泥浆储存起来以备下一口完井时使用。30518钻井队 马煜6. 在完井起钻时使用了液气大钳，并及时灌满井内钻井液，防止了地层压力失控和井壁垮塌现象，在起钻进入直罗组前注入稠泥浆进行封堵，粘度控制在7585s，保证了起下钻和电测的顺利。30518钻井队 马煜 四四 优选钻具组合优选钻具组合加快钻井速度加快钻井速度30518钻井队 马煜 扶正器是控制定向井井眼轨迹的主要工具之一，经过多年的探索与总结，各自形成了具有自己特色的施工

12、方案，单扶正器、双扶正器、多扶正器在定向井中的运用技术日益成熟，特别是单弯复合钻进技术的引进，使定向井技术更加完善。单弯复合导向钻井技术能队井斜，方位作出适时的调整，有效的控制了井眼轨迹，同时使钻具在井下的受力状况得到改善，大大的降低了钻具的疲劳破坏，节约了成本，加快了钻井进度。30518钻井队 马煜1.1.常规钻具的优常规钻具的优选选直井段钻进主要采用的钻具组合有：钟摆钻具和直螺杆加直接头来进行防斜，在洛河组钻进时由于地层倾角的影响，钟摆钻具有时不能有效的控制井斜，经常采用低钻压吊打措施，影响了机械钻速的提高，而直螺杆加直接头就能有效的克服不能施加钻压的难题，在直井段井斜不超过2度时，能有效

13、的控制井斜，大大的提高 30518钻井队 马煜 井号项目W52-032W51-033W52-023W52-024钻进井段123.73494125.57500147.73705145.78704纯钻时间12：0011：5023：3022：00机械钻速30.8631.6523.7125.37测深1/井斜212/0.7222/0.9237/2.1215/1.2测深2/井斜288/1.6281/1.0293/2.2262/1.5测深3/井斜374/1.5366/0.7369/2.4348/2.0测深4/井斜440/1.2433/1.0418/1.8433/2.5测深5/井斜470/0.9487/1.1

14、474/1.9471/2.6钻压70706010050150转速74+LG74+LG134134钻具组合LG+直接头LG+直接头钟摆钻具钟摆钻具30518钻井队 马煜 在斜井段钻进中主要钻具组合有：稳斜钻具（1.21.5米配合接头+单扶正器;双扶正器稳斜钻具）和增斜钻具（0.31.0米配合接头+单扶正器; 双扶正器及多扶正器增斜钻具结构），相对来说单扶正器结构比双扶正器、多扶正器钻具结构受钻井参数的影响要大，应根据地层及井段合理选择方位超前角。30518钻井队 马煜单弯导向复合钻具的优选 由于单弯复合钻具结构的增斜率为1.54度/100米，因此应根据设计位移的大小合理选用复合导向钻具的使用井段

15、及造斜点的选择，在大井组定向井施工中当直井段井斜不易控制或者预计与其他井有相碰趋势时，可采用单弯导向复合钻具结构来控制井斜或者绕障施工，可有效的减少起下钻次数，降低劳动强度。单弯稳斜和增斜钻具结构如下：30518钻井队 马煜钻具组合： 216mm钻头0.25m+165mm单弯（115或1）螺杆（带有扶正器）+431NC460 (定向直接头)+ 165mm非磁钻铤9.0m+214mm扶正器1.25m+165mm钻铤+ NC4614100.44+127mm加重钻杆+127mm钻杆 216mm钻头0.25m+165mm单弯（115或1）螺杆（带有扶正器）+431NC460 (定向直接头)+ 165m

16、m非磁钻铤9.0m+165mm钻铤+ NC4614100.44+127mm加重钻杆+127mm钻杆单弯螺杆导向增斜钻具：单弯螺杆导向增斜钻具：30518钻井队 马煜单弯螺杆导向稳斜钻具：单弯螺杆导向稳斜钻具： 钻具组合：216mm钻头0.25m+165mm单弯（115或1）螺杆（带有扶正器）+431NC461 + 214mm扶正器1.25m+431NC461(定向直接头)+165mm非磁钻铤9.0m+165mm钻铤+ NC4614100.44+127mm加重钻杆+127mm钻杆30518钻井队 马煜（1）.在直井段定向段增斜段钻进中使用增斜钻具，在直井段能控制井斜,当两井具有相碰趋势时，能及时

17、进行绕障施工，避免两井相碰，减少一次起下钻；增斜钻进中能及时调整井斜、方位，当井斜、方位达到预定值时，起钻下入常规稳斜钻具。该钻具的增斜率为24度/100米，方位变化率为-33度/100米，为了防止后期下入常规钻具时进行大段划眼，扶正器外径选择在211213mm。30518钻井队 马煜 （2）在造斜段增斜段钻进中可使用增斜钻具和稳斜钻具，稳斜钻具的应用，一般选择在设计位移小于100米的定向井中，该钻具的增斜率为-21度/100米；方位变化率为-12度/100米，在大位移井中不能使用该钻具组合。30518钻井队 马煜（3）使用增斜钻具应尽量使用222mm钻头，防止下入其他常规钻具时进行大段划眼。 总之，在使用单弯复合