松南地区火山岩水平井优快钻井技术.pdf

第 4 1 卷第 6期 2 0 1 3年 l 1月 石 油 钻 探 技 术 P ETROLE UM DRI I I I NG TE CHNI QUE S Vo1 ． 4l No ．6 NO V．， 2O1 3 钻井完井 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 3 ． 0 6 ． 0 1 2 松 南地 区火 山岩水 平井优快钻 井技术 巢贵业 中国石化东北油气分公司工程技术研究 院， 吉林长春 1 3 0 0 6 2 摘要 松 南火山岩地层抗压强度 高、 研磨性强 ， 裂缝、 断层发育 ， 导致水平 井钻 井过程 中易漏 、 易坍塌 ， 机械钻速 低 ， 周期长。为了进一步提 高松南火山岩地层的水平井机械钻速 、 缩短钻 井周期 、 降低钻 井成本 ， 以地层 可钻性级值 、 三压力剖面和节点分析法为依据， 采用钻头效益指数法和纵横弯曲梁理论及微单元力平衡分析法， 通过软件模拟优 选出KS 1 9 5 2 S G R等高效 P D C钻头， 优化出 1 5 2 ． 4 m i ll 小井眼三级井身结构、 能够提高中靶成功率的“ 直一增一稳一 增一平” 井眼剖面、 合适的靶前距及全井段复合钻井等优快钻井技术。该系列技术在松南地区5 1 2 火山岩水平井进 行 了现场应用， 全井平均机械钻速提高 了2 3 ． 9 ， 平均钻井周期缩短 了 2 5 ． 2 ， 取得 了很好的应 用效果。 关键词 火山岩 水平井 井身结构 机械钻速 松南地区 中图分类号 T E 2 4 3 ． 1 文献标 识码 A 文章编号 1 0 0 1 一 O 8 9 O 2 O 1 3 O 6 一 。 0 6 2 一 O 6 Op t i mi z e d Ho r i z o n t a l W e l l Dr i l l i ng Te c h no l o g i e s f o r Vo l c a ni c Fo r ma t i o n s i n S o ng na n Ar e a Ch a o Gu i y e E x p l o r a t i o n＆ De v e l o p me n t I n s t i t u t e o f Do n g b e i B r a n c h ， S i n o p e c ， C h a n g c h u n ， J i l i n ， 1 3 0 0 6 2 ， C h i n a Ab s t r a c t As t h e f e a t u r e s o f v o l c a n i c f o r ma t i o n s i n S o n g n a n Ar e a a r e s t r o n g a b r a s i o n， h i g h c o mp r e s s i v e s t r e n g t h， r i c h f r a c t u r e s a n d f a u l t s ， t h e d r i l l i n g o f h o r i z o n t a 1 we l l s i n t h e s e f o r ma t i o n i s l i k e l y t o e n c o u n t e r t h e l o s s o f c i r c u l a t i o n， c o l l a p s e ， l o w r a t e o f p e n e t r a t i o n ROP ， wh i c h l e a d s t o l o n g d r i l l i n g c y c l e t i me ． To i mp r o v e ROP。 s h o r t e n d r i l l i n g t i me a n d c u t t h e c o s t o f h o r i z o n t a l we l l s i n t h i s a r e a ， b a s e d o n ma x i mu m d r i l l a b i l i t y v a l u e o f f o r ma t i o n， t h r e e p r e s s u r e p r o f i l e s a n d n o d a l a n a l y s i s me t h o d s ， KS 1 9 5 2 S GR h i g h e f f i c i e n c y P DC d r i l l i n g b i t wa s s e l e c t e d a n d o p t i mi z e d t h e 3 一 s t a g e c a s i n g p r o g r a m i n s l i m h o l e s t h e h o l e s i z e o f 1 5 2 ． 4 mm i n t h e t h i r d s p u d i n g s t a g e ， t h e we l l t r a j e c t o r y i n c l u d i n g v e r t i c a l ， b u i l d u p ， s t a b i l i z i n g a n d h o r i z o n t a l s e c t i o n s ， p r o p e r d i s p l a c e me n t f r o m l a n d i n g p o i n t t o f i r s t t a r g e t p o i n t a s we l l a s c o mp o s i t e d r i l l i n g t e c h n o l o g y we r e o p t i mi z e d b y u s i n g s o f t wa r e mo d e l i n g ． Th e a p p l i c a t i o n o f t h e s e t e c h n i q u e s i n 5 we l l s i n S o n g n a n Ar e a s h o we d t h e a v e r a g e r a t e o f p e n e t r a t i o n i n c r e a s e d b y 2 3 ． 9 ， a n d t h e a v e r a g e d r i l l i n g t i me r e d u c e d b y 2 5 ． 2 ． Ke y wo r d s v o l c a n i c r o c k； h o r i z o n t a l we l l ； c a s i n g 松辽盆地深部地层营城组和火石岭地层发育大 段的火山岩 ， 岩性主要有流纹岩、 凝灰岩 、 玄武岩、 安 山岩、 英 安 岩 和 角 砾 岩 等 ， 岩 石 硬 度 高 高 达 5 0 0 MP a ， 可钻性级值高 最高达到 1 2级 ， 平均 7 ～ 1 0 ， 导致机械钻速低 、 钻井周期长， 严重制约了勘探 开发进程 。大部分火山岩气藏采用四级井身结构， 水平段采用 e 1 5 ． 9 mm钻头 ， 而松南地区火山岩水 平井采 用 该井 身结 构 钻进 时平 均 机械 钻 速仅 约 p r og r a m ； pe ne t r a t i o n r a t e； S on gn a n Ar e a 2 ． 5 m／ h ， 平均钻井周期长达 1 9 0 d 。为此 ， 笔者在 研究松南地 区火山岩地层特征和水平井钻井主要特 点的基础上 ， 以地层可钻性级值、 三压力剖面和节点 分析法为依据 ， 采用钻头效 益指数法和纵横弯 曲梁 收稿 日期 2 0 1 2 1 2 1 3 ； 改回日期 2 0 1 3 0 7 2 9 。 作者简介 巢责业 1 9 7 3 ， 男， 青海互助人 ， 1 9 9 3年 毕业 于长 春地质学校钻探专业， ．7 - 程 师， 主要从事钻完井工艺技术研究 。 联 系方式 0 4 3 1 8 8 5 3 1 8 0 5 ， c h a o g u i y e 1 6 3 ． C O F I1 。 第 4 1卷第 6 期 巢贵 业． 松南地区火山岩水平并优 快钻 井技 术 6 3 理论、 微单元力平衡分析法等 ， 研究形成了一套适合 于火山岩水平井的快速钻井技术， 提高了机械钻速 ， 缩短了钻井周期 ， 降低了钻井成本。 1 松南火山岩储层特征与水平井钻井 难点 1 ． I 储层特征 松南地区火山岩油气井主要钻遇地层有青 山口 组、 泉头组 、 登 娄库组 、 营城组、 沙河子组和火石岭 组 ， 主要 目的层为登娄库组和营城组 ， 其中上部为致 密碎屑岩 ， 下部为火 山岩。 致 密 碎 屑 岩 孔 隙 度 6 ． 0 9 ／ 6～ 1 4 ． O ， 平 均 1 0 ． 2 ； 渗透率 0 ． 0 1 3 3 ． 7 6 mD， 平均 8 ． 6 8 roD； 压 力系数 0 ． 7 2 ～O ． 8 7 ， 地温梯度 3 ． 4℃／ 1 0 0 m。储层 呈现弱水敏 、 中等速敏 、 中等盐敏 、 中等偏弱碱敏、 中 等酸敏。地层水矿化度为 2 2 4 2 ． 1 ～3 5 1 5 ． 5 mg ／ L， 水型为碳酸氢钠型。 火山岩产出层位主要在火石岭组、 营城组 ， 岩性 复杂、 致密 ， 地应力分布复杂 ， 层内非均质性强 ， 物性 条件变化大， 平均孔隙度 1 0 ． 2 ， 渗透率 0 ． 0 1 ～ 1 ． 0 0 mD， 油 藏为 常温、 低压 系统 ， 压力 系数 1 ． 1 ～ 1 ． 2 ， 地温梯度 3 ． 4℃／ 1 0 0 m。总体上储层物性较差 ， 大部分为低孔、 低渗一特低渗储层。 1 ． 2 钻井难点 储层天然裂缝发育 ， 易漏失 。营城组储层广泛 发育微裂缝 ， 在普通薄片及铸体薄片下观察到 的微 裂缝多为构造缝， 也包括少量溶蚀缝 。裂缝有粒缘 缝及粒间缝 ， 多为直缝 ， 也有部分呈网络状 ， 观察微 裂缝宽度 5 ～1 0 m。如腰深 3 井取心段共有各类 裂缝 6 0多条 ， 裂缝以直立缝为主， 有少量的网状缝 ， 缝长 0 ． 2 4 ～2 ． 0 9 m， 缝宽 0 ． 1 ～5 ． 0 mm。青 山口组 地层的漏失速率为 1 ． 5 ～4 ． 0 m。 ／ rai n ， 营城组地层 的漏失速率为 5 ～2 4 m。 ／ rai n 。 地层可钴 f生 级值高， 机械钻速低。青山口组 深约 1 6 0 0 m 以浅地层的可钻I生 级值低于 2 级 ， 一般为 1 级 左右。泉头组到登娄库组 深约 1 6 0 0 3 4 0 0 m 岩石 可钴I 生 级值为 4 ～8 级 ， 其中泉 4 段 4 ～6 级， 泉 3 段5 ～ 6 级， 泉 2 段中上部可钴 f生级值变大 ， 一般为 5 ～7级， 局部地区可达到 7 ～8 级， 泉 1 段 6 ～7 级。登娄库组地 层的可钻f生级值一般为 6 ～8 级， 中部可钻性变大， 有 的达到7 ～8 级。营城组地层裂缝发育的地方， 可钻性 级值达到 6 ～9 级； 在裂缝不太发育的地方 ， 可达到 9 ～ 1 2 级， 导致机械钻速低、 钻井周期长_ 1 ] 。青山口组上 部一泉头组平均机械钻速 1 ． 3 9 m ／ h ， 泉头组一 营城组 A点平均机械钻速 1 ． 2 4 m ／ h ， 营城组水平段平均机械 钻速 2 ． 1 4 m／ h 。 钻井液密度窗 口窄。青山口组以上地层坍塌压 力系数为 0 ． 4 ～ 1 ． 2 ， 泉头 组地层坍 塌压力 系数为 0 ． 5 ～ 1 ． 3 ， 登娄 库组 地层 坍塌 压力 系数 为 0 ． 4 ～ 1 ． 4 ， 坍塌压力系数无规律可循 ， 如果钻井液密度小、 井壁垮塌严重， 提高钻井液密度很容易发生漏失， 因 此钻井液密度选择难度大。如腰平 1 井钻至泉头组 地层时井壁发生大量掉块， 最大达到 4 minx4 mm， 此时钻 井液 密度为 1 ． 1 8 k g ／ L 。为了平衡坍 塌压 力 ， 将钻井 液密度提 高至 1 ． 2 2 k g ／ L， 即刻 发生漏 失， 共漏失钻井液 1 1 ． 5 r n 3 ， 漏速 1 1 ． 6 9 m3 ／ h ， 然后 加入堵漏剂进行静止堵漏建 立循环。当钻至井深 4 3 5 5 ． 0 0 m时再次发生井漏 ， 漏失速度 3 4 m。 ／ h ， 先 后进行 3 次静止堵漏才获得成功 ， 建立循环。 2 水平井优快钻井配套技术 2 ． 1 井身结构优化 依据节点分析结果 ， 考虑到对酸压等措施 的影 响因素， 依据套管和油管的配合 间隙和工艺技术要 求 ， 选择壁厚 7 ． 8 2 mm 的 N8 0外加厚 油管为主要 生产管柱 ， 选择 1 3 9 ． 7 mm 和 1 1 4 ． 3 mm套 管作 为主要 生产 套管。优化后 ， 采用三级井身结构 一 开 ， 采用 3 1 1 ． 1 mm钻头 ，下入 z 4 4 ． 5 mm套管 ， 固井 采 用 常 规 一 次 全 井 封 固 方 式 ； 二 开 ， 采 用 2 4 1 ． 3 minx 2 1 5 ． 9 mm钻头 ， 下入 1 7 7 ． 8 mm套 管 ， 固 井 采 用 分 级 全 井 封 固方 式 ； 三 开 ， 采 用 1 5 2 ． 4 mm钻头 ， 下人 j 5 1 1 4 ． 3 mm 套管或筛管 ， 采 用套管固井或预制管柱完井_ 3 ] 。 套管刚性通过校核 。水平井使用 1 1 4 ． 3 mm 壁厚 9 ． 1 7和 7 ． 7 2 ram 的 N8 0套管 ， 井 眼 曲率 2 3 ． 3 ／ 1 0 0 m， 计算出 j 6 1 1 4 ． 3 mm套管允许弯曲半径 为 1 1 5 ． 1 c m， 均小于井 眼曲率半径 2 4 6 ． 0 c m， 表明 套管能够安全下入 。 套管下入时的被卡风险评价。计算结果表明， 技术套管 的最大静压差为 6 ． 2 2 ～7 ． 3 0 MP a ， 远远小 于技术套管压差卡钻 临界值 1 8 ． 0 0 MP a ； 水平段套 管的最大静压差为 8 ． 7 7 ～1 1 ． 9 5 MP a ， 远远小于水 平段套管压差卡钻临界值 2 3 ． 0 0 MP a 。因此 ， 技术 套管和生产尾管下人时没有卡钻风险。 石 油 钻 探 技 术 2 ． 2 井眼轨道优化 2 ． 3 靶前距优化 松南地 区火山岩上部碎屑岩和下部火山岩地层 的造斜率有一定差异 ， 同时储层非均值性强 ， 深度预 测有时存在一定误差 ， 在钻井过程 中根据储层 的变 化及时调整着陆点 。如采用“ 直一增一稳一增” 的剖 面到着 陆点时井斜角达到 9 O 。 左右， 此时如果储层 变化需要调整着陆点， 调整段 只有 2 ～3 m， 很难实 现地质 中靶 。若采用“ 直一增一稳一增一平” 剖面到 着陆点时井斜角达到 8 5 。 左右 ， 此 时如果储层变化 需要调整着陆点， 基本能有 3 0 m 左右 的调整段可 以对着陆点进行调整以实现地质中靶_ 4 ] 。 通过软件模 拟可知 ， 当井深 达到 5 0 0 0 ． 0 0 m、 水平段为 1 2 0 0 ． 0 0 m 时， 双圆弧剖面摩阻与其他剖 面相 比要大 5 0 k N。但第一稳斜段可解决上直井段 和第一次造斜后实际井眼轨迹与设计轨道及井斜偏 差的问题 ， 提高井眼轨迹控制精度 。第二稳斜井段 ， 即探气顶段可克服地质不确定 因素， 以保证能准确 探知油顶位置 ， 保证着陆 ， 提高中靶成功率_ 5 ] 。 如果靶前距过大 ， 会造成进尺增加， 从而导致钻 井周期增长、 钻井成本增加 。如果靶前距过短， 会造 成钻进中摩阻增大， 易脱压， 从而可能延长钻井周期 和增加钻井投资。因此 ， 根据不同的靶前距与摩阻扭 矩计算结果 ， 水平段取 1 2 0 0 ． 0 0 m 时， 靶前距选择 3 0 0 4 0 0 r n 则施工时摩阻、 扭矩变化不大 见表 1 ， 因此选靶前距为 3 0 0 4 0 0 r n 。 2 ． 4 井眼轨迹控制技术 2 ． 4 ． 1直井段 钻井过程中要定点测斜 ， 每钻进 2 0 0 m测斜一 次， 井斜角当有超标的趋势时要加密测斜 ， 同时要及 时采用吊打或定 向纠斜等措施严格控制井斜角。松 南地层由上到下逐渐变硬 ， 当钻遇地层交界面时先 以小钻压 8 0 1 0 0 k N 、 低转速 6 0 r ／ rai n 钻进 1 ～ 2 m， 校正轨迹后再逐步恢复到正常钻井。 钻具组合 4 2 4 1 ． 3 mm钻头4 2 0 3 ． 2 mm钻铤 表 1 不同靶前距对应的摩阻、 扭矩计算结果 Ta bl e 1 S i mu l a t e d f r i c t i o n a nd t o r qu e f o r di f f e r e nt di s t an c e t h a t f r o m l a ndi ng p oi n t t o fir s t t ar g e t po i n t 靶前距／ m 摩阻／ k N 扭矩／ k N 13 3 3 4 3 5 3 3 3 5 2 4 2 6 2 7 2 8 注 1 指 钻 柱 与 井 壁 的犀 阻 系 数 。 2 根 4- 1 6 5 ． 1 mm无磁钻铤 1 根≠ 1 5 8 ． 8 mm钻铤 1 6根4 1 2 7 ． 0 mm钻杆 。 钻井参数 P D C钻 头 ， 钻压 1 O ～4 0 k N， 转 速 1 0 0 r ／ rai n ， 排量 4 0 L ／ s ； 牙轮钻头， 钻压 2 2 0 k N， 转 速 7 5 r ／ mi n ， 排 量 3 6 L ／ s 。 螺杆4 1 z 7 ． 0 I I l I n无磁承压钻杆4 - 4 1 z 7 ． 0 r n l T l 无磁 短节4 1 2 7 ． 0 1 T l I n无磁承压钻杆4 1 2 7 ． 0 I i l r n加重 钻杆3 O根4 1 2 7 ． 0 mm斜坡钻杆。 钻井参数 钻压 1 0 0 1 2 0 k N， 转速 5 0 6 0 r ／ mi n ， 排量 3 0 L ／ S ， 泵压 1 7 MP a 。 2 ． 4 ． 2造斜段 2 ． 4 ． 3水平段 采用 无线 随钻测斜 仪 MWD 和 地质导 向仪 器 ， 增加着陆点的可控性 。严格控制井眼曲率 ， 设计 增斜率 6 o ／ 3 0 m， 按照“ 略高勿低” 的原则 ， 选择 1 ． 2 5 。 单弯螺杆钻具 ， 其理论造斜率为 8 0 ／ 3 0 m， 实钻过程 中的平均造斜率为 6 ． 8 2 。 ／ 3 0 m， 满足施工要求 。现 场施工时 ， 如果实钻造斜率低于设计造斜率 ， 就通过 更换钻具组合或增 大螺杆弯角来增大造斜 率； 如果 实钻造斜率高于设计造斜率 ， 则采用复合钻井的方 式降低造斜率。 钻具组合 4 2 1 5 ． 9 1 T I I T I 钻头 4 - 4 1 7 z ． 0 1 T l I n 1 ． 2 5 。 采用“ L WD4-岩 屑录井 气测 录井 钻 时变 化” 动态控制水平段轨迹 。着陆点控制措施 略高勿 低 ， 前高后低 ， 寸高必争 ， 早扭方位 ， 稳斜探顶 ， 动态 监控 ， 矢量中靶 。水平段控制措施 钻具稳平 ， 上下 调整 ， 多 开转盘 ， 注意短起下钻， 动态监控 ， 留有余 地 ， 少扭方位 。 钻 具 组 合 4 1 5 2 ． 4 m mP D C钻 头 4 1 2 0 ． 0 1T II I 1 1 ． O 0 。 螺 杆 1 根 4 1 4 7 ． 0 mm 稳 定器 回压 阀 4 1 z 0 ． 0 m m无磁钻铤 1根 L WD 8 ． 9 mm钻 杆1 5 1 根加重钻杆6 9 根4． 8 8 ． 9 I n l T l 钻杆。 第 4 1卷第 6 期 巢贵业． 松 南地区火山岩水平井优快钻 井技术 钻井参数 钻压 6 0 8 0 k N， 转速 4 5 5 0 r ／ rai n ， 排 量 1 4 ～1 7 L ／ s ， 泵压 2 2 2 4 MP a 。 2 ． 5 钻头优选 根据地层可钻性选择钻头 ， 就会取得高钻速 、 大 进尺、 低成本的效果 。为此 ， 了解松南气 田所钻遇的 地层级别与钻头类型 的对应关系 ， 就可以确定所钻 井段的级值与适合于该级别地层 的钻头类型。充分 考虑岩石特性与钻头 的相互关系 ， 就可 以选择每一 个层段所使用 的钻头类型。 二开登 娄库组 以上地 层软硬 夹层 多 、 含有砾 岩 ， 抗压强度 2 0 0 2 8 0 MP a 、 可钻性级值为 7 ～8 。 因此要提高机械 钻速 ， 要 求钻头 的复合 片和支 撑 体不仅要 有高研磨 性和抗 冲击韧性 ， 同时要适 应 高钻压的需要 ， 因此选择抗研磨能力强、 抗 冲击 韧 性高和 对钻 压适 应 范 围宽 的 WHMGE 4 6 卜 5 型 、 KS 1 9 5 2 S G R型和 M1 6 7 5 R J 型 P D C钻头为二开主 要钻头 。三 开 营城组 火 山 岩地 层火 山角砾 岩 发 育 ， 可 钻 性 级 值 大 于 l 0级 ， 抗 压 强 度 大 于 3 0 0 MP a 。 因此 ， 要求钻 头掌背、 牙齿 、 保 径耐磨性 要好 。要延 长钻头 的使 用寿命 ， 要 求钻 头 的轴 承 要稳定 ， 布齿时防止崩 、 断， 同时需要金刚石保径 、 强化掌背 、 轴承保 护、 提高稳定 性 。因此 ， 选择 稳 定 性 和 耐 磨 性 比 较 高 的 MX LD S 5 5 D X型 和 GF i 5 0 YO D1 VR D J型多 翼 P D C钻 头 为三 开 的主 要钻头 。 火成岩储层裂缝发育 。由于天然裂缝发育 ， 造成钻 井过程中漏失量较大、 漏速较高 平均漏速达2 3 ． 7 ～ 3 3 ． 0 m。 ／ h ， 直接影响了钻井周期及气井产量。 通过对正交试验数据进行分析 ， 发现 当压力小 于 7 MP a 时 ， 影响漏失量的主要 因素是软性材料 ； 压力大于 7 MP a时 ， 影 响漏失量 的主要 因素是 硬 性材料 。说 明封堵裂缝 性漏 失时 ， 骨架 材料 的结 构作用更加 突 出， 堵漏浆 中的硬 性材料 在更低 的 压力下 即可发挥作 用 ； 同时说 明封堵材 料粒度 只 有与裂缝宽度相匹配才 能有效架桥并增 强封堵后 承压能力 ] 。因此 ， 通 过大 量试验 确定 了堵漏 钻 井液的配方 ， 见表 2 。 表 2 不 同裂缝宽度 的堵漏钻井液配方 Tab l e 2 For mu l a s o f pl u g g i n g d r i l l i n g flui d s f o r d i f f e r e nt f r a c t u r ewi d t h s 2 O ． O 2 0 ． 0 2 O ． O 1 8 ． 5 1 7 ． 5 同时， 对 5 mm裂缝堵漏钻井液进行储层伤害 试验评价 ， 评价结果为 原始渗透率为 5 ． 2 7 mD， 恢 复渗透率为 4 ． 5 3 mD， 渗透率恢复率达到 8 6 。 2 6全井 段复 合 钻井 技术 3 现场应用 复合钻井技术依靠转盘与井下动力钻具 的复合 运动驱动钻头共同破岩 ， 提高破岩效率 。同时该技术 应用预弯曲井下动力钻具 ， 增加 了对钻头导向能力的 控制， 使钻头产生克服地层造斜力的侧向力， 从而推 动钻头沿设计轨道钻进 ， 实现直井中的防斜打快和斜 井 中的轨迹 控 制。该技 术 配合 高效 P D C钻 头 与 MWD等工具_ 6 ] ， 可提高机械转速、 减少 因钻头寿命 短而起下钻等浪费的时间、 缩短钻井周期、 节约钻井 成本 。与常规钻井技术相比， 复合钻井技术平均单只 钻头进尺从 2 3 9 ． 2 1 1T I 增加至 5 8 2 ． 3 2 m， 单只钻头平 均机械钻速从 3 ． 6 9 m／ h提高至 7 ． 5 7 m／ h 。 2 ． 7 防漏堵漏钻井液 截至 2 0 1 2年 8月底 ， 水平井优快钻井技术在松 南地区 5口火山岩水平井 中进行 了应 用。结果表 明 平均机械钻速 由 2 ． 6 0 m／ h提高至3 ． 2 2 m／ h ， 提 高了 2 3 ． 9 ； 平 均 钻井 周 期 由 1 8 9 ． 5 4 d缩 短 至 1 4 1 ． 8 0 d ， 缩短了 2 5 ． 2 。其 中， 二开井段平均机械 钻 速 由 3 ． 0 7 m／ h 提 高 至 3 ． 6 7 m／ h ， 提 高 了 1 9 ． 7 ； 平均钻井周 期 由 6 1 ． 5 9 d缩短至 6 O ． 4 0 d ， 缩短了 1 ． 9 。三开井段平均机械钻速由1 ． 7 5 m／ h 提高至 1 ． 9 6 m／ h ， 提高了 1 2 ． 1 8 ； 平均钻井周期 由 8 3 ． 5 0 d缩短至 5 5 ． O 0 d ， 缩短了 3 4 ． 1 3 。下面 以 YD 8 HF井为例 ， 对比、 分析该火山岩水平井优快 钻井技术的应用效果。 ．．．竺 宴 堡 亨 有 2 2 条 断 层 ， 以 宴 ， 3 ． 1井 身 结 构 邻 断 层 间 距 大 多 为 3 0 0 ～ 5 0 0 m。裂缝发育方 向受 多种因素控制， 具有多期次 、 多方 向的特点 ， 营城组 YD 8 HF井采用三级井身结构 ， 其 中二开为 了 石 油 钻 探 技 术 降低下套管时的摩阻和固井环空动液柱压力采用复 合井眼 。优化后的井身结构 ， 由于减小了钻头对井 眼总体的破碎容积， 有利于提高钻井效率 ； 同时 ， 由 于套管尺寸的减小相应减小 了套管质量 ， 缩减 了套 管费用。井身 结构优化 的 YD 8 HF井 与未优化 的 YP 8 井对比见表 3 。 表 3 Y D 8 H F井和 Y P 8井的井身结构对 比 Ta b l e 3 Ca s i n g pr o gr a m c o mpa r i s o n o f W e l l YP8 a n d YD8HF 3 ． 2 井 身剖面 由于松南火 山岩上部碎屑岩和下部火山岩地层 的造斜率有一定差异 ， 同时储层非均质性强 ， 深度预 测常存在一定误差 ， 如果采用之前 的“ 直增稳 增” 剖面 ， 钻进至着陆点时井斜角达到水平段的井斜 角大小 ， 此时如果储层变化需要调整着陆点 ， 调整段 只有 2 ～3 m， 轨迹调整难度非常大 ， 往往采用填井 侧钻从而延长钻井周期。优化后的“ 直一增一稳一 增一平” 剖面， 钻至着陆点时井斜角比水平段的井斜 角小 4 。 左右 ， 此时如果储 层变化则需要 调整着 陆 点 ， 有 3 0 m左右的调整段 ， 可以对着陆点进行调整 以实现地质中靶 。井身剖面优化的 Y D8 HF井与未 优化 的 Y D8 井对比见表 4 YP 8井靶前距 3 0 5 m， 施 工过程中摩阻扭矩 比较大， 因此 YD 8 HF井将靶前 距优化为 3 5 3 m 。 表 4 Y D 8 H F井与 Y P 8井井身剖面对比 Tab l e 4 W e l l pr o f i l e c o mp a r i s o n o f W e l l YP8 a n d YD8 HF 直井段 增斜段 稳斜段 增斜段 水平段 0 4 2 ． 8 O 4 2 ． 8 O 8 8 ． 2 O 8 9 ． 7 5 3 ． 3 优选钻头及复合钻井 未采用钻头优选和复合钻井措施的 Y P 8 井， 二开 井段共使用钻头 1 3只 其中 H C钻头 3 只， 牙轮钻头 1 O 只 ， 总进尺 2 8 4 9 ． 5 0 m， 总纯钻时间9 0 2 ． 6 5 h ， 平均 钻速 3 ． 1 5 m／ h ； 三开井段共使用钻头 2 3只 全部为 牙轮钻头 ， 总进尺1 2 6 9 ． O 0 m， 总纯钻时间8 2 5 ． 4 1 h ， 平均钻速 1 ． 5 4 m／ h 。 进行 了钻头优选并采用了复合钻井 的 YD 8 HF 井 ， 二开井段共使用钻头 1 0只 ， 总进尺 3 2 2 5 ． 8 0 m， 总纯钻时间 6 8 5 ． 2 5 h ， 平均机械钻速 4 ． 7 1 m／ h 。与 YP 8井同井段相 比， 钻头减少 3只， 平均机械钻 速 提高 4 9 ． 5 2 9 ／ 6 。YD8 HF井三开井段共使用钻头 1 1 只， 总进尺 1 4 0 0 ． 2 1 m， 总纯钻时间 5 9 3 ． 8 3 h ， 平均 钻速 2 ． 3 6 m／ h 。与 Y P 8井 同井段相 比， 钻头减少 1 2只， 平均机械钻速提高 5 3 ． 2 5 。 3 ． 4 防漏堵漏钻井液 未采用防漏堵漏钻井液的腰平 9井共发生 3 次 漏失 第 1次井漏井深 3 8 9 0 ． 2 0 m， 共漏失钻井液 6 4 ． 1 2 m。 ， 堵 漏耗 时 8 2 0 mi n ； 第 二 2次井漏井 深 4 0 2 2 ． 3 0 m； 共漏 失 钻 井 液 7 8 ． 2 3 m。 ， 堵 漏 耗 时 6 7 Ⅲ Ⅺ ∞ Ⅲ 4 ． ． O 搦 ∞ 々u 1 第 4 1 卷 第 6期 巢贵业． 松 南地 区火山岩水平井优快钻井技术 1 1 1 5 rai n ； 第 3次井漏井深 4 2 5 9 ． 3 O 1 T I ， 共计漏失 钻井液 4 1 7 ． 4 3 1 T I 。 ， 堵漏耗时 7 8 3 0 mi n 。固井过程 中再次发生漏失 ， 导致水泥浆封固段低返 8 6 0 1T I 。 YD 8 HF井当钻进至井深 3 6 9 1 ． O 0 m 时发生漏 失 ， 漏速为 2 5 m。 ／ h 。根据邻井相关地质 资料判定 为裂缝性漏失 ， 缝宽约 2 1 T i m， 采用 2 mm裂缝堵漏 液 配方 为井 浆 4 YHS 一 1 5 9 ／ 6 C a C O。 5 X W- 1 2 G X D～ 1 5 G 一 2 进行堵漏 。将 配 制好的堵漏钻井液注入井内， 采取间歇关挤堵漏工艺 进行堵漏 ， 恢复钻井 ， 井下正常， 堵漏成功， 堵漏耗时 3 8 0 mi n 。下套管前对二开井段进行承压堵漏 ， 配制 堵漏浆 配方为井浆4 YHS 一 1 5 C a C O 5 9 ／ 6 X W-- 1 2 G X D一 1 5 G QJ 一2 2 8 0 m3 ， 密 度 1 ． 3 2 k g ／ L， 用于封堵 4 0 1 3 7 0 0 I n 井段的易漏失层 。 堵漏浆调整到合适的黏度后 ， 首先将 2 3 0 m3 堵漏浆 泵入到井 内， 再关闭防喷器 ， 以恒定的小排量泵入堵 漏浆1 m3 ， 稳定 1 5 ～3 0 m i n ， 记 录立 管压力变 化情 况 ， 井底承压 7 ． 1 MP a 当量密度 1 ． 5 1 k g ／ L ， 而 固 井水泥浆密度 1 ． 4 5 k g ／ L就满足 固井要求 ， 说 明承 压堵漏成功 ， 固井水泥浆能返至地面。与腰平 9井 相 比， YD S HF 井 平 均 每 次 的 堵 漏 时 间 缩 短 4 7 ． 9 5 h ， 固井后水泥浆能够正 常返至地面 ， 可见该 防漏堵漏钻井液的效果非常明显。 4 结论 1 在松南地区火山岩地层， 采用优化 的小井眼 三级井身结构 三开井段井眼尺寸为 1 5 2 ． 4 mm 能 提高机械钻速 、 缩短钻井周期、 降低钻井成本 。 2 优化后的“ 直一增一稳一增一平” 井 眼剖面， 解决了“ 直一增一稳” 井眼剖面探顶后调整段短的问 题 ， 克服了上部碎屑岩、 下部火山岩造斜率差异导致 的探油顶不确定问题 ， 能保证准确探知油顶位置 ， 提 高 中靶成功率 。 3 使用通过试验确定的防漏堵漏钻井液能解 决松南地区由于天然裂缝发育 ， 钻井过程 中漏失严 重 、 漏速较高及堵漏时间长 的难题 。所使用 的防漏 堵漏钻井液 ， 具有良好 的承压能力和配伍性 ， 渗透率 恢复率达 8 6 ， 能大幅度缩 短堵漏 时间， 同时降低 因水泥浆低返影响气井寿命 的风险。 4 以岩心测试确定的地层可钻性为依据优选 的钻头， 能够大幅度提高机械钻速 、 增大单只钻头进 尺。但是 ， 一般情况下缺少非 目地层段的岩心， 此时 以测井参数确定 的地层可钻性与实际存在差距 ， 因 此如何利用岩屑确定地层 的可钻性 ， 将是今后需要 研究的重点 。 参考文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 穆 国臣， 陈 晓峰 ， 王雪． 松南地 区深井钻井提速难点与对策 口] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 6 1 9 2 2 ． Mu Gu o c h e n， Ch e n Xi a o f e n g， W a n g Xu e ．Di f f i c ul t i e s a nd a p p l i e d t e c hn i c a l s t r a t e g y i n d e e p we l l d r i l l i n g i n S o n g n a n Ar e a [ J ] ． P e t r o l e u m Dr i l l i n g Te c h n i q u e s ， 2 0 1 1 ， 3 9 6 1 9 2 2 ． [ 2 ] 陈安明， 张进双 ， 白彬珍 ， 等． 松辽盆地深 井钻井技术 难点与 时 策[ J ] ． 石油钻探技术 ， 2 0 1 1 ， 3 9 4 i 1 9 一 I 2 2 ． C h e n An mi n g ， Z h a n g J i n s h u a n g ， B a