川西深井提速的实践与认识

1、第 32卷第 6期钻采工艺Vo132No6DRILLING PR0DUCTION TECHNOL0GY川西深井提速的实践与认识夏家祥(中石化石油工程西南公司四川钻井分公司)夏家祥川西深井提速的实践与认识钻采工艺，2009，32(6)：14摘 要：通过川西深井钻井提速的现状、存在问题分析，结合已开展的新工艺、新技术、新工具的应用效果，提出了川西深井钻井提速要发挥钻井设备、钻井参数优选、欠平衡技术和高效 PDC钻头的应用等技术集成和加强组织管理来实现。实践表明，该钻井配套技术已使钻井周期和机械钻速两项指标与 20062007年 已钻井相比有了较大的提高。实钻表明，新型 PDC钻头复合钻井及欠平衡钻

2、井技术是川西深井提速的关键，科学的组织管理是川西深井钻井提速的有力保障。关键词：深井；机械钻速；欠平衡钻井；PDC钻头；复合钻井中图分类号：TE22文献标识码：ADOI：103969jissn1006768X200906001川西目前勘探开发的重点是三叠系须家河组地层，一般井深在 46005400 m左右。在深部储层的勘探开发中，新 851、856井 、新 2和 202井取得了重大油气突破，展示了川西地区深部储层的勘探开发具有良好的前景。随着川西地区深部油气藏 的勘探工作进展和含气层段的不断发现，中石化西南油气田提出了“建设双百亿”气田，实现“跨越式发展 ”的奋斗目标。提高川西地区深井的钻探速

3、度，加速发现具有工业开采价值的油气井已成当前川西地区急待解决的首要任务。一、 川西地区深井施工技术难点1技术难点(1)川西地层地质结构复杂，岩性致密，砂泥岩频繁互层，地层岩性在纵向上和横向上差异很大，造成钻头选型困难，见表 1。表 1 川西地区地层岩性及其可钻性级值表地层组段主要岩性可钻性级值地层级别第四系种植土，砂砾层剑门关组杂色砂岩、砂砾层与棕红色等厚互层248469 一蓬莱镇组棕红色泥岩，褐灰色粉一细砂岩不等厚互层，中下部砂岩增厚348536遂宁组棕红色泥岩夹褐灰色细砂岩376554V上沙溪庙组上部为紫色、灰褐色夹褐色、灰绿色粉、细砂岩，中下部为灰415633V下沙溪庙组绿色细、中粒夹有

4、石英砂岩与紫红、灰绿色泥岩互层433667千佛岩组杂色泥岩与灰色细粉石英砂岩、粉砂岩不等厚互层505673自流井组灰深灰色泥岩与浅灰色岩屑石英互层，局部夹煤线588717白田坝组、须五段灰黑色泥岩夹粉细砂岩及煤层497623V须四段浅灰色细中粒岩屑石英砂岩夹黑色泥岩和煤线，底部为一套4砂砾岩 96649V须三段黑色泥页岩夹灰色细粒岩屑砂岩与煤层542700V须二段浅灰、灰白色细一中粒岩屑石英砂岩夹黑色泥岩581747小塘子组深灰色泥岩与浅灰色适应砂岩互层610768 收稿日期：20090709；修回日期：20091103作者简介：夏家祥 (1963一)，1984年毕业于西南石油学院石油钻井工程

5、专业，中石化石油工程西南公司四川钻井分公司副经理兼总工程师，从事钻井生产技术管理工作。地址 ：(618000)四川德阳庐山南路，电话08382505349，Email：jxmyehina163corn钻采工艺2009年 ll1月 2 DRILLING PR0DUCT10N TECHN0L0GYNOV2Oo9表 2 川西地区 4口深井漏失情况统计井号漏失井段(FI1)地层漏失情况及处理措施川 x5裂缝性漏失，漏速 18750m h，配置堵漏浆，漏失得到控制，62井373028须四段共漏失井浆525mx5压差所致，漏速1592m h，配置堵漏浆，固井，共漏失井浆65井47

6、624780须二段10506m裂缝性漏失，漏速 2436m h(动 )8496,Inh(静 )，配置26768526813千佛岩与白田坝界面堵漏浆， 漏失得到控制，共漏失井浆 30m裂缝性漏失，漏速465150m h(动)，配置堵漏浆，漏失得到X851井382789382883须三段与须四段界面控制，共漏失井浆 1521m4830484086须二段微裂缝性漏失，漏速437m h(动)，提黏切后仍有微漏，共漏失井浆 1332m关井期间发生了微裂缝性漏失，漏速 201m h，加入高效复合X853井505086须二段堵漏剂得到控制，共漏失井浆 193m(2)喷、漏、塌、卡等井下复杂情况时有发生，见气

7、分离器快速有效除去钻井液中的气体，可降低钻表 2。沙溪庙组和须家河组地层 中钻遇裂缝发育地井液处理费用。层时，井喷同时伴有井漏发生。在须家河组四、二段(2)钻井液净化系统：配齐三除一筛，除去钻井存在裂缝性漏层，且多数情况下漏层即为气层，喷、液中有害固相，减少井下复杂以及对设备和钻具的漏同层经常发生。全井段实钻中掉块较多，特别是损害。须家河组地层，严重影响钻井安全。(3)井控装备达到规范级别要求 。(3)高密度条件下受机泵条件限制，喷射钻井(4)针对气井井口在长时问工作后易发生漏窜难以充分发挥作用。气问题，选择油层套管与井口为硬密封的套管头。(4)为防止井斜，钻井参数组合使用受到限制，(5)在几

8、口深井钻进过程中，由于设备原因而也限制了机械钻速的进一步提高。产生的停待也占相当一部分比例，因此要加强设备、(5)须家河组基块致密，裂缝普遍发育，钻遇潜钻机装备的保养维护，确保生产的正常进行及提速在裂缝漏失层几率大。须二段储层的渗透率很低，的要求。属于致密砂岩储层。2钻头选型(6)在新场地区的上沙溪庙、下沙溪庙地层实(1)蓬莱镇与遂宁组井段。该段岩石可钻性施氮气钻井时，易发生井壁垮塌现象，引起卡钻及埋高，无砾石等夹层，很适合 PDC钻头钻进。钻事故，阻碍了气体钻井的应用。(2)沙溪庙至白田坝井段。该段地层硬度高，2。钻井时效研磨性强，选用进口高效钻头。统计 20062007年完钻 的 7口深井

9、平均钻井(3)须五至须三井段。须五一须四段选用 PDC周期为 38635d，与西南分公 司提出的深井 180 d钻头为主，在须四底部砾石层至须三井段，用牙轮钻完钻相距一倍多。最短的钻井周期为 x2井：头为备用方案。PDC钻头选进 口高效钻头。2313d、最长的为马 x1井：53681d。在扣除停待(4)须家河二段 。进入特别坚硬的须家河二时间、组织停工时间和钻杆测试时问后，平均钻井周段，推荐使用 01651瑞德公 司 PDC钻头 ，它具有期 35185d，最短的钻井周期为 X2井 ：22758d、最100TRex复合片；DiamondBackM。金刚石背齿技长的为马 X1井 ：47434 d。

10、术，这项技术大大提高了钻头的寿命。备用 01651二、川西深井提速的工艺牙轮 MX一30DX(IADC：537)。3螺杆 +PDC复合钻井技术技术措施与对策(1)第四系一剑 f-J关组。该井段井眼尺寸大1设备配套要适应川西地层特点(一般为 06604)且下部有砾石层，不采用复合钻(1)旋转防喷器和井口全封钻井液出口管：通进工艺。过该配套，有效减少关井停钻除气时间，降低停钻造 (2)蓬莱镇组一上沙溪庙组 。该井段是岩性整成井内卡钻等复杂情况出现的可能性，并可通过泥 体比较均匀的泥岩和砂岩地层，对 PDC钻头具有较第32卷第 6期钻采工艺Vo132No6DRILLINGPR0DUCrJ0N TEC

11、HN0LOGY3 好的可钻性。D3165井眼配合 D2445或 0216直(3)下沙溪庙组一须三地层。从实钻经验看，螺杆，能较好发挥马达特性，提高该地层的机械钻PDC钻头在该地层使用效果不理想，但若改进 PDC速；从地压系数看，该层段地压梯度在 110150钻头的抗研磨特性，使其具有长寿命特点，以减小深MPa100m。从钻压、转速敏感性实验数据看，该层井段的起下钻等辅助作业时间，螺杆 +PDC钻头的段钻速对转速敏感，非常适合在高转速下钻进 (见复合钻进的提速效果应该较为显著。用 0197直螺图 1)。杆，能较好发挥螺杆马达的特性。(4)须二地层为主要目的层，不推荐采用螺杆+PDC的复合钻进。从

12、上面各个层段分析可知，川西深井申应主要在蓬莱镇、上沙溪庙组推广应用复合钻井技术，在千佛崖组开展复合钻井应用试验，在其它层位和配合钻头的改进尝试开展复合钻井。综上所述，川西地区复合钻进技术建议方案如转速 (rrain)表 3。图1 新9093井直井段转速敏感性曲线图 (J。p)表 3川西地区井身结构及复合钻进技术方案项目钻头尺寸 (mm)螺杆型号及钻进地层钻遇层位钻达层位开6604K2jLP顶部二开3461D244或 0216直螺杆J3PJS顶部0197直螺杆或 0203直螺杆，复合钻进地层 Js+三开2413x，建议针对 J2qT3x尝试复合钻进试验J2sT3XT3X顶部四开1651T1X开4

13、064K2jJ3P顶部二开3165D244或 0216直螺杆J3PJs顶部三开2410197直螺杆或 0203直螺杆，复合钻进地层 J2S+X，J2sT3Xr3x。顶部3建议针对 J2qT，x尝试复合钻进试验四开1651T x4欠平衡钻井液相欠平衡施工要点：钻遇水层、气层就提高钻井液密度，由上至下根据地层压力梯度与预测油气显示情况逐层提高钻井液密度的方法，以点火口火焰始终维持在 5 m左右 ，泥浆池液面不增不降为原则，在保证井内井壁稳定情况下，保证井内安全前提条件，最大限度地释放地层压力。钻遇油气显示后，视情况适当控制井口回压，回压控制以立管压力、循环罐液面、火焰等的变化为依据，井口回压一般控

14、制在 03MPa，当井 口压力超过 5MPa时 ，应停转盘、停泵，上提钻具，关半封闸板，钻井液通过井队标准节流管汇进行循环排气，井队安排专人负责节流阀的操作和套压观察，并作好记录，接单根时适当提高回压，保持井底欠压值相对稳定。5加强组织管理是提速的重要保障钻井工程是一个系统工程，必须严密组织才能实现钻井大提速。实现钻井提速除负责钻井施工的井队外，还有钻井液、地质录井、固井、测井、欠平衡钻井、甲方监理等多家协作配合单位。要实现钻井提速，一是必须全体参与单位都积极行动起来；二是在川西深井地质情况复杂条件下，需要各协作方积极运用先进的新工艺技术。因此，必须要有强有力的组织。在上级 的有力领导下，统一

15、各协作单位共同搞好钻井提速的指导思想。组织落实后，抓落实是钻井提速的关键。实时召开川西深井钻井提速专题研讨会，对川西深井地层与钻头使用情况进行调研，提出钻头优选方案。鼓励施工单位积极应用新技术，配套钻井提速的经济补偿鼓励政策。深井提速试验领导小组组织钻井钻采工艺2009年 11月 4 DRILLING PRODUCTION TECHNOLOGYNOV2009施工设计审查。对技术方案、设备保障、物资供给、新 1O井完钻井深 比新 2井深 265m，平均机械组织程序、复杂情况技术应急等方面提出具体要求。钻速 295mh，比新 2井提高 6298 ，实现了44钻井公司成立钻井提速领导小组，简化指挥程

16、个月完井，钻井周期比新 2井少用 9867 d，缩短了序，靠前管理，从组织上为钻井大提速提供保障，实4259，成功实现了在川西地区半年完成一口深井现生产组织大提速。的目标任务。见图2。加强横向协调，提高预见性。减少决策失误和新场地区试验 3口井 ，平均完钻井深 5168m，组织不力造成的停钻，是提高钻井效率的重要保证。平均钻井周期为 536个月 ，比对比井平均完钻井深三、钻井提速效果5084m，平均钻井周期 1197个月降低了 55；平均机械钻速为 247 mh，比对 比井平均机械钻速在新 10井钻井施工工程 中运用了已有的研究169mh提高了 46。成果，取得了较高的机械钻速。新 10井在

17、268大邑地区试验井平均完钻井深 5168m，平均钻484721m井段所获得的机械钻速以及与之前川西井周期为 879个 月，比对比井平均完钻井深钻速最高的新 2井对 比表明：5160 m，平均钻井周期 919个月降低了43。平1钻头类型优选试验均机械钻速略低于对比井，主要原因是试验井比对在约 1900420013井段 ，新 10井的平均钻速比井完钻井深深 240 m和 435 In。为 309mh，而新 2井为 165mh。新 10井 比新 2四、结论与建议井提高了 873。新 10井共使用了 5只钻头，而新 2井共使用了 13只钻头 ，新 10井 比新 2井共节(1)钻井集成技术的应用在川西

18、钻井提速中起约了 8次起下钻时间，节约钻井工期 8d左右。了重要作用，形成了一套川西地区超深井钻井技术，须三下部钻进，新 10井共用 3趟钻 3只钻头 ，试验井的钻井周期和机械钻速两项指标与 2006而新 2井共用 12趟钻 ，节约 9次起下钻 ，平均机械2007年已钻井相比有了较大的提高。钻速由 062 mh提 高到 099 mh，提 高了(2)钻头技术是川西深井提速重要的一环，通5968 。过对地层岩石力学参数的研究，确定了蓬莱镇须2PDC钻头 +螺杆复合钻进四井段以 PDC钻为主头 ，须三须二以牙轮钻头为新 lO井在二开钻进过程中选用 5LZ241中转速主的原则。大扭矩的井下动力钻具，配合 PDC钻头复合钻井 ，(3)螺杆 +PDC钻头复合钻井技术对地层有一使得机械钻速有大幅度提高，二开第一只钻头平均定的要求，蓬莱镇组上沙溪庙组是最适合螺杆 +机械钻速达 2065mh。PDC钻头复合钻井的井段。同样，新 202井二开平均机械钻速 21mh(井(4)液相欠平衡钻井是新场地区钻井提速的重段 3432000m)，创川西片区同井段最高机械钻要方式，可在新场地区蓬莱镇须三段全面推广。速纪录。(5)在常规井斜控制中坚持使用大尺寸下部钻3液相欠平衡钻井效果具组合，包括 02794钻铤及 1244螺杆 ，不仅有效进入沙溪庙，由于地层压力高，根据新场构造地