坨770区块优快钻井技术

来源:用户上传      作者: 陈金

　　[摘 要]坨770井是胜利石油管理局一口重点探井，位于济阳坳陷东营凹陷坨-胜-永断裂带，胜北大断层下降盘坨770砂体。坨庄地区沙河街地层，石英含量高，岩石强度大，研磨性强，在钻进过程中，容易发生蹩钻、跳钻现象，导致钻头寿命大大降低，机械钻速受到较大影响，因而增加钻井成本。本井采用合理正确的钻井液体系，有效保护油气层，保证钻井施工安全。
　　[关键词]坨770井 上海中曼PDC钻头 优化钻具组合 聚磺防塌钻井液
　　中图分类号：TE242 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）21-0051-02
　　1、概述
　　1.1 地质概况
　　坨770井是口三开评价井，井型：直井，设计井深4090m。位于济阳坳陷东营凹陷坨-胜-永断裂带，胜北大断层下降盘坨770砂体。本井区南部紧邻油气资源丰富的董集洼陷，东为民丰洼陷，油源条件较好。北为陈家庄凸起，本井区来自凸起之上的碎屑物源充足。由陈家庄古高地风化剥蚀的大量碎屑物质，沿大断层下降盘堆积形成了各种扇体，这些砂砾岩体夹持在厚层的生油岩中，非常有利于油气的聚集。胜北断层下降盘在沙三段沉积时期以深湖-半深湖相的暗色泥岩为主，油源条件较好。北为陈家庄凸起，由陈家庄古高地风化剥蚀的陆源碎屑不断注入形成多套滑塌浊积岩，这些浊积岩埋藏于有机质丰富的暗色泥岩之中，靠岩性的封闭能够形成自生自储的岩性油藏。本井区沙三段、沙四段发育了多套分布范围广的深水滑塌扇三角洲砂砾岩体，易形成岩性圈闭；这些岩体夹在巨厚的生油岩中，有利于油气聚集成藏。本井钻遇地层从上到下依次为新生界第四系平原组，新近系明化镇组和馆陶组，古近系的东营组、沙河街组（沙一段、沙二段、沙三段、沙四段）。
　　1.2 难点分析
　　（1）坨770地区沙河街地层石英含量高，硬度大，研磨性强，蹩跳钻现象严重，普通PDC钻铤钻头受到制约；使用牙轮钻头，为减轻钻进中蹩、跳钻现象，只能轻压钻进，使得机械钻速大大降低，难以实现提高经济效益的目的。
　　（2）由于地层结构的杂乱无规律、软硬互夹层多、换层频繁以及破碎层硬、脆、碎的特性，使得在钻探施工过程中钻头寿命低下，频繁起下钻易导致井壁坍塌、掉块等事故经常发生，钻进时效难以提高。而在复杂地层条件下钻进，钻井液体系选择不正确，不能有效保护油气层，容易造成井下复杂情况。
　　2、坨770井各开技术总结
　　2.1 一开技术总结
　　为了确保直井防斜打直，除优选使用合理的钻具结构以外，还注意表层开空时，用气动小绞车平衡水龙带的重量，方补芯入转盘吊打开空，确保表层打直，为以后施工打下良好的基础。一开采用小循环方式钻进，下入6根8寸钻铤和3根7寸钻铤，保证下部钢度，防止井斜，小钻压吊打完钻铤后挂双泵钻进，保证井眼开放，利于套管下入。打完进尺加入一定增粘药品提高泥浆粘度，防止泥浆粘切低沉沙快，导致套管下不到底。
　　2.2 二开技术总结
　　二开396-1635m井段采用φ311.1mm3A（ST127）+φ228.6mm钻铤*26.73m+φ308mm扶正器*1.89m+φ203.2mm钻铤*52.47m+φ177.8mm钻铤*25.65m+φ158.8mm无磁*9.10m +Ф127mm钻杆的钻具结构， 二开时采取轻压吊打的方式打出表层120米后，在恢复正常钻压进行全面钻进，扶正器起到修井壁和吊打纠斜的作用，有力的保证了二开井段的井身轨迹，同时下入无磁钻铤，便于测斜监控井身轨迹，做好直井的防斜工作。使用三个20mm的水眼，双泵快速钻进，便于更好的携带出砂子。
　　1635-3059m井段采用φ311.1mmPDC*0.35m+φ228.6mm钻铤*26.73m+φ203.2mm钻铤*25.65m+φ308mm扶正器*1.89m+φ203.2mm钻铤*26.89m+φ177.8mm钻铤*25.65m+φ158.8mm无磁*9.10m+φ127mm钻杆的塔式钻具结构，钻压控制在6t以内，同时及时测斜监控井身轨迹，该钻具组合保证该井段井斜不超过1度，直井防斜取得了较好的效果，很好的保证了直井井身轨迹，为三开钻进技术套管防磨起到了较好的作用。
　　经过调研坨庄地区已钻井井史资料，对坨770井的邻井，在沙河街地层不同钻头的平均机械钻速，和纯钻进时间，进行分析比较，最后优选上海中曼的PDC钻铤钻头（M5566HJ），水眼：φ20*5+φ22*2，进尺：1424m，创造该区块单只钻头进尺记录，纯钻进时间163.5小时，平均机械钻速8.71m/h，机械钻速提高50%以上，大幅度提高了机械钻速，缩短钻井周期，节约钻井成本。
　　2.3 三开技术总结
　　三开井段第一趟钻使用φ215.9mm3A*0.25m+φ177.8mm钻铤*25.63m+φ213mm扶正器*1.86m+φ165mm钻铤*112.29m+φ158.8mm无磁*9.1m+配合接头*0.5m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆的钻具组合，使用H517G牙轮钻头，因技术套管磁性较大，跳钻现象严重，机械钻速仅2.39m/h，钻进120m后起钻换PDC钻铤钻头，进尺未见明显变快，钻进至3396m，起钻下入φ215.9mm3A*0.25m+φ172mm直螺杆*7.63m+φ165mm钻铤*112.29m+φ158.8mm无磁*9.10m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆的钻具组合，使用江汉钻头厂生产的MD517X牙轮钻头，钻速提高1倍，但因动力转速较高，对牙轮钻头提前损坏，导致后期施工机械钻速较低。后期施工一只使用江汉钻头厂生产的HJT517GK牙轮钻头。
　　三开井段泥岩段较多含少量砾岩，钻时较慢，在3674.43m至井底，由于地层倾角较大，出技术套管后，井斜开始增长，井斜较大，最大达到6.33度，采用了双偏双母接头，钻具结构：φ215.9mm3A*0.25m+双偏双母接头*0.61m+φ177.8mm钻铤*16.95m+φ213mm扶正器*1.86m+φ165mm钻铤*84.23m+φ158.8mm无磁*9.1m+配合接头*0.5m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆，起到了较好的降斜效果，井斜在井深3550米6.33度，到井深3775m井斜降至3.27度，下部井段稳斜，保证了井身质量。 　　2.4 取芯井段（3669.03-3674.43m）技术措施
　　钻进至3669.03m，按照设计要求进行取芯，钻具组合：φ215.9mm取心钻头+φ194mm取心筒*9.07m+φ165mm钻铤*56.18m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆。钻进参数：钻压：60KN，转速：70r/min，泵压：14MPa，排量：25L/min。
　　2.4.1 钻进前准备
　　（1）循环和处理钻井液达到设计要求。
　　（2）检查好地面设备、刹车系统、传动系统、指重表、泵压表等。
　　（3）待一切正常后开始钻进。
　　2.4.2 造心
　　钻压（20～30）kN，做到轻启动，慢加压，送钻均匀，造心进尺（0.2～0.3）m后，让顶部岩心形成“和尚头”，便于顺利进筒，方可正常钻进。
　　（1）送钻要均匀，取心钻进中途不得停泵，停转，不上起钻具。
　　（2）钻进过程中，时刻注意钻压、泵压变化，判断工具及钻头工作情况，注意气温变化对指重表读数的影响。
　　（3）转盘负荷变轻，悬重只降不回升，钻时猛增，发生此情况，可能堵心，应采取措施果断停钻割心。
　　2.4.3 割心
　　（1）割心层位选择
　　一般选岩心不太硬，成柱性好的地层割心。
　　（2）割心操作
　　钻进完后，刹住刹把原钻压磨心（10～12）min，将岩心根部磨细，然后缓慢上起钻具。利用卡箍岩心爪与岩心的摩擦力以及岩心缩径套的锥面，使爪抱住岩心而拔断。拔心时要注意观察指重表变化。
　　2.4.4 起钻和出心
　　起钻操作要平稳，禁止转盘绷扣，防止岩心掉入井里。出筒时，顶岩心要谨慎，不要把岩心弄乱。
　　3、分段钻井液维护处理措施
　　3.1 一开井段
　　一开井段地层胶结松散，可钻性好，成岩性差，易坍塌，钻井液必须有适当的粘度，有较高的动塑比，减小对井壁的冲刷，保证井下安全。
　　（1）开钻前准备足量预水化膨润土浆（（5～6）%膨润土+（0.2～0.3）%纯碱+（0.05～0.1）%HV-CMC）。
　　（2）开钻前仔细检查钻井液循环系统、加重系统、固控系统、钻井液储备系统，必须满足钻井施工需要。
　　（3）一开井段所钻遇地层胶结松散，可钻性好，钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁，确保安全钻进为目的。
　　（4）钻进时采用稀胶液进行维护。
　　（5）钻完表层进尺后，充分循环，并配置高粘切封井浆封闭井眼。
　　3.2 二开井段
　　（1）该井段主要钻遇地层为明化镇组、馆陶组、东营组、沙一、二、三上中。二开上部地层胶结松散，可钻性高，钻井过程中应注意砂岩厚泥饼的阻卡。钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁，确保安全钻进为目的。
　　（2）将一开钻井液用清水和胶液冲稀至膨润土含量40g/L左右二开。开钻将钻水泥塞污染的钻井液放掉或加入纯碱清除钙离子，其余钻井液地面净化处理后，作正常钻进使用。
　　（3）调整钻井液性能达到设计要求，正常维护及处理钻井液的处理剂尽可能按比例配成胶液加入，切勿将处理剂干粉直接加入循环钻井液中，以防在处理剂完全生效前就被固控设备除去。钻进中及时补充PAM胶液，细水长流维护钻井液，尽量不单独加清水，增强钻井液的抑制性。
　　（4）钻进中调整好钻井液，使维护钻井液性能稳定。随着井深的增加，不断补充钻井液增粘剂，以达到携岩要求。利用PAM调节流变性，抑制页岩、岩屑分散，用聚合物降滤失剂、KFT等控制滤失。
　　（5）井深2800m左右将钻井液转化聚磺钻井液，提高钻井液的抗温防塌能力。
　　（6）使用好固控设备，严格控制钻井液中的劣质固相含量和低密度固相。防止钻屑重复研磨，确保低固相含量，同时适当控制钻井液的失水，防止井壁形成虚、厚泥饼，造成阻卡。
　　（7）为了有效预防缩径阻卡，工程与钻井液应密切配合，执行勤短起下的措施。在开泵和起下钻过程中，要平稳操作，防止引起井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂情况。
　　3.3 三开井段
　　（1）本段钻遇地层为沙三下、纯上亚段、纯下亚段。储层注意防油气侵；钻井液的主要任务为防塌、防卡、防喷、防漏、保护油气层。实际钻进中根据现场压力及时调整钻井液密度，确保钻井施工安全。在进入本段前必须强化防塌措施。一是使用胺基聚醇提高钻井液滤液的抑制性，防止泥页岩吸水膨胀；二是使用低荧光磺化沥青，提高地层的防塌能力；四是根据实际情况，选择适当的钻井液密度，以提供正压差，防止井壁的物理坍塌；五是尽可能减少起下钻及开泵压力激动，减小对井壁的伤害。
　　（2）要提高钻井液的高温稳定性能力，控制高温高压失水在12ml以内。起钻不能拔活塞，以免抽喷；制定好各项措施，防喷。
　　（3）良好的固控设备和高的运转率是保证钻井液质量的前提，因此，必须使振动筛、除砂器、除泥器、离心机等与钻井泵同步运转，严格控制钻井液中的劣质固相含量。
　　（4）现场注意油气显示情况和压力监测情况，及时调整钻井液密度，防止井喷事故的发生。加重要均匀，每个循环周不能超过0.03 g/cm3，防止压漏地层和压差卡钻事故。
　　（5）在开泵和起下钻中，要平稳操作。起钻灌好钻井液，防止井喷或井下其它复杂情况发生。
　　（6）每次性能调整前必须做小型试验。
　　4、认识与建议
　　（1）通过本文，我们得出在坨770地区东营组、沙一段、沙二段和沙三上等井段钻进中使用上海中曼PDC钻头可获得较高的机械钻速，破解了坨庄沙河街地层机械钻速偏低的技术难题。
　　（2）我们采用合理的钻具组合，优化钻进参数，很好的保证了井身轨迹。
　　（3）我们采用合理的钻井液体系，聚磺钻井液，根据实际情况，调整钻井液性能，保证了钻进作业顺利进行，保证了井下安全。
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