高陡构造克深206井钻井提速配套技术.pdf

第 3 5卷 第 5 期 2 0 l 3年 9月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI LLI NG PRODUCTI ON TECHNOLOGY V0 1 ． 35 No ． 5 S e p．2 01 3 文章编号 1 0 0 07 3 9 3 2 0 1 3 0 5 0 0 2 90 4 - __】 【j 同 陡构造克深 2 0 6井钻井提速配套技术 许 京国 郑淑 杰 陶 瑞东 刘 立超 张 志湖 王 狮军 1 ． 渤 海钻探 第三钻 井工程公 司， 天津3 0 0 2 8 0 ； 2 ． 大港油田公 司石 油工程研 究院， 天津3 0 0 2 8 0 引用格式许京国， 郑淑杰， 陶瑞东， 等 ． 高陡构造克深2 0 6井钻井提速配套技术 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 3 ， 3 5 5 2 9 ． 3 2 ． 摘要克深 2 0 6井是库车坳陷克拉 苏构造带克深区带克深 1 2号构造的一口五开生产评价直井， 该井面临着上部地层倾 角大易井斜、 吉迪克组含砾地层机械钻速低、 古近 系库姆格列木群盐膏层段 易卡钻、 白垩系巴什基奇克组机械钻速低、 压力窗口 窄、 井壁不稳、 易卡易漏等钻井技术难题。针对上述难点， 应用了P D C优选技术、 垂直钻井技术、 穿盐膏层钻井液体系优选等钻 井提 速配套技 术。通过应用钻 井提速 配套技术 ， 克深 2 0 6井钻 井速度 实现 了大幅度 的提 高 ， 钻 井周期 2 5 0 d l l h ， 较 区块平均周 期 相比缩短 4 7 ． 5 ％。克深 2 0 6井钻 井提速 配套技 术为今后 克深 1 2构造钻井施工作业提 供 了宝贵的经验。 关键词克深 1 ． 2构造 ；深井 ；垂直钻井 ；油基钻井液；盐膏层 ；P DC钻头优选 中图分类号 T E 2 4 2 文献标识码 A Aux i l i a r y t e c hn o l o g y o f d r i l l i ng s pe e d i mpr o v i ng f o r W e l l Ke s h e n 一 2 0 6 wi t h hi g h a nd s t e e p s t r uc t ur e s X U J in g g u 0 ， Z H E N G S h u j ie ， T A O R u id o n g ， L IU L ic h a 0 ， Z H A N G Z h ih u ， W A N G S h n 1 No ． 3 Dr i l l i n g C o m p a n y ， B HDC ， 7 7 a n j i n 3 0 0 2 8 0 ， C h i n a ； 2 ． P e t r o l e u mE n g i n e e r i n gR e s e a r c hI n s t i t u t e ， Da g a n gOi lfi e l dC o m p a n y “， T i a n j i n 3 0 0 2 8 0 ， C h i n a Ab s t r a c t We l l Ke s h e n 一 2 0 6 i n Ke l a s u t e c t o n i c z o n e i s a fi fth s p u d p r o d u c t i o n e v a l u a t i o n we l 1 ． T h e we l l f a c e s l a r g e d i p a n g l e a n d e a s y i nc l i na t i o n i n u p pe r f o r ma t i o n， l o w ROP o fJ i di ke gr a ve l f or m a t i o n， e a s y pi pe s t uc ki ng ofPa l e o ge ne Ku muge l i e mu gr o up s a l t l a ye l o w R O P o f C r e t a c e o u s B a s h i j i q i k e f o r ma t i o n ， n a o w p r e s s u r e w i n d o w , we l l b o r e i n s t a b i l i t y , e a s y l e a k a g e a n d o t h e r d r i l l i n g d i ffic u l t i e s ． I n v i e w of t h e di ffi c ul t i e s a bo ve ，t hr o ug h t he us e of PDC b i t o pt i mi z a t i o n t e c h no l o gy , ve r t i c a l we l l d r i l l i ng t e c h nol o gy ,a n d s a l t l a ye r d r i l l i n g fl u i d s y s t e m o p t i mi z a t i o n ， t h e d ri l l i n g s p e e d o f We l l Ke s h e n 2 0 6 i s i mp r o v e d s i g n i fi c a n t l y ． T h e d r i l l i n g c y c l e i s 2 5 0 d a y s a n d 1 1 h o u r s ， b e i n g s h o e n e d b y 4 7 ． 5 ％， c o mp a r e d wi t h t h e s a me b l o c k d r i l l i n g c y c l e ． Th e t e c h n i q u e p r o v i d e s a v a l u a b l e e x p e rie n c e f o r f u t u r e d r i l l i n g o p e r a t i o n i n Ke s h e n 1 2 d e e p t e c t o n i c ． Ke y wo r d s Ke s h e n 1 2 s t r u c t u r e ； d e e p we l l ； v e i c a l d r i l l i n g ； o i l b a s e d r i l l i n g fl u i d ； s a l t l a y e r ； P DC b i t s e l e c t i o n 克深 2 0 6井位 于塔里 木盆地库 车坳 陷克拉苏 构造带克深 区带 克深 1 ． 2号构造带上 ， 克深 1 ． 2构 造 是典 型的 山前高 陡构 造 ， 地层倾 角在 4 5 。 左 右 ， 具 有 可钻性 差及 自然造斜 能力 强等 特点 ， 钻 井过 程 中容易造成井斜 ；第三 系吉迪 克组含砾地层 钻头选 型 困难 ， 大 段砾 石层 缺乏有 效 的提速 手段 ；三开井段 为古近 系库姆格列 木群 巨厚 盐膏层 1 2 9 7 1 T I ， 以巨厚层状 白色盐岩为主 ， 夹褐 色盐 质泥岩 、 膏质泥岩 、 泥岩 、 泥膏岩 ， 盐膏层压力 系数 高 、 易蠕变 ， 钻 井过程 中易发 生卡钻和井漏 。为提 高机械钻速 ， 缩短钻井周期 ， 降低钻井成本 ， 在 系统 研究 克深 1 ． 2构造前期完成井 的基础上 ， 结合克深 2 0 6井所钻遇地层 的特性 ， 制订了克深 2 0 6井钻井 提速综合配套技术方案。实钻表明， 克深 2 0 6 井应 用钻井提速综合 配套技术方案后使 机械钻速提高 了 6 6 ． 8 ％ 基金项 目中石油渤海钻探公 司科技 攻关项 目 “ 塔 里木山前及 塔北优 快钻 井技 术研 究与应用” 编号 2 O 1 2 z Dl 3 Y 部分成果。 作者简介许京国， 1 9 6 7 年生。1 9 9 0 年毕业于中国石油大学 华东 钻井工程专业， 工程硕士， 现从事钻井技术管理工作， 高级工程师。 电话 0 2 2 2 5 9 2 7 6 4 7 ， 1 3 8 2 1 5 2 8 0 3 0 。E - ma i l x u j g c n p c ．c o m． c n 。 3 0 石油钻采工艺 2 0 1 3年 9月 第 3 5卷 第 5期 1 克深 2 0 6井概况 克深 2 0 6 井所钻遇地层 自上而下依次是西域组 、 库车组 、 康村组 、 吉迪 克组 、 苏维依 组 、 库姆格 列木 群 、 巴什基奇克组 、 巴西改组。该井设计井深 6 8 7 0 m， 完钻井深 6 8 7 0 m L 4 J o该井通过实施钻井提速综 合配套技术 ， 克服了山前上部高陡地层易斜、 第三系 吉迪克组含砾地层机械钻速低、 古近系库姆格列木 群盐膏层段易卡钻 、 白垩系巴什基奇克组机械钻速 低 、 压力窗 口窄 ， 井壁不稳 、 易卡 、 易漏等难题 ， 实现 了安全提速。 2 钻井技术难点 1 表层多为松散的不成岩砾石 ， 钻进过程 中蹩 跳钻严重 、 钻头选 型困难 ， 易发生钻具损坏 、 钻头早 期损坏事故。 2 上部地层倾角大 ， 地层造斜能力强 ， 常规防斜 打直技术难 以控制井斜 ， 而且钻井速度慢 ， 钻井周期 长 ， 井身质量差 。 3 吉迪克组含砾地层可钻性差 ， 钻头选型困难 ， 大段砾石层缺乏有效的提速手段。 4 古近系库姆格列木群 巨厚盐膏层蠕变易卡 钻 ， 易井漏 ， 盐膏层溢 、 漏 、 卡钻风险大 ；盐底卡层 成功率仅为 8 0 ％， 由于地层十分复杂 ， 盐 、 膏 、 膏泥 、 盐 泥及泥岩混层且埋藏深 ， 地层压力 系数 高 。 需钻 井液密度大于 2 ． 2 5 g ／ c m 才能平衡地层压力 。钻进 过程 中 ， 需要调整好钻 井液密度 ， 才能够满足支撑 井壁 ， 防止井壁蠕变缩径 ， 避免 当量密度过高 、 压漏 地 层 。 3 钻井提速综合配套技术 3 ． 1 钻头优选技术 1 二 开井 段 04 4 4 ． 5 r n i i 1 井 眼 2 0 0 ～ 1 8 0 2 m 。 该井段上部地层岩石 可钻性好， 通过优选钻井参数 是提高钻井速度的重要手段 ， 优选水力参数 、 组合喷 嘴 ， 充分改善井底流场， 发挥机械水力联合破岩 的作 用， 提高钻井速度。优选百施特 M1 9 5 5 S S C R型 P D C 钻头 ， 钻进井段 2 3 7 ～ 1 8 0 2 m， 进尺 1 5 6 5 m， 纯钻时间 1 4 1 h ， 机械钻速较高， 达到 1 1 ． 1 r n ／ h ， 钻至中完井深。 2 三开井段 03 3 3 ． 3 8 mm井眼 1 8 0 2 ～ 5 2 2 5 ． 6 6 m 。该井段裸眼段较长 ， 上部康村组地层含砾石夹 层 ， 钻头选型 刮很关键 。 三开共用 P D C钻头 6只， 其 中使用迪普的 D M7 5 2型 P D C钻头 ， 钻进井段 1 8 2 8 ～ 3 3 8 3 m， 进尺 1 5 5 5 m， 纯钻时间 1 2 7 ． 3 3 h ， 平均机械 钻速 1 2 ． 2 1 m／ h 。克深 2 0 6井第三 系吉迪 克组砾岩 段是提高机械钻速的关键井段， 地层岩性主要以泥 岩 、 粉砂质泥岩为主 ， 局部夹蓝灰色泥岩标 志层 ， 下 部厚层 、 巨厚层泥岩 、 粉砂质泥岩夹粉砂岩和泥质粉 砂岩 ， 中段以含砾细砂岩 、 含砾 中砂岩 、 细砂岩和粉 砂岩为主， 局部夹粉砂质泥岩和泥质粉砂岩 ， 经研究 选用攻 击性较强 的 6刀翼瑞德 E l 2 0 1 进 口钻头 ， 实 现单只钻头进尺 3 6 3 ． 6 m， 机械钻速 4 ． 3 6 m／ h ， 单 只 钻头钻穿砾石层 ， 比邻井机械钻速高 9 ～ 1 0倍。 3 四 开 2 4 1 - 3 mm井 眼 5 2 2 5 ． 6 6 ～ 6 4 6 8 ． 4 7 m 。该井段裸眼段长 ， 主要岩性是盐膏层 ， 可钻性好 但地层复杂 ， 盐层蠕变缩径， 需长时间的划眼以保证 安全 ， 本段 选择迪普 DM6 6 5型 P DC钻 头 ， 钻进井 段 5 2 2 5 ． 6 6 ～ 6 3 6 7 ． 1 7 m ， 进尺 1 1 4 1 ． 5 1 r n ， 纯钻时间 2 7 4 ． 5 h ， 平均机械钻速 4 ． 1 6 m ／ h ， 使用效果较好 。 4 五 开 1 6 8 ． 3 mm 井 眼 6 4 6 8 ． 4 7 ～ 6 8 7 0 m 。 五开巴什基奇克组地层研磨性强 、 可钻性差 ， 优选进 15贝克休斯 Q 4 0 6 F和 HC 4 0 6 Z型号的 P DC钻头 ， 钻 进井段 6 4 7 9 - 6 8 7 0 m， 进尺 3 9 1 m， 纯钻 时间 5 4 5 ． 8 h ， 平均机械钻速 0 ． 7 2 m ／ h ， J lb , N完成本井段施工， 克 深 2 0 6井钻头使用效果见表 1 。 表 1 克深 2 0 6井钻头使用效果对比 井 号m c 量 棼 妻 萤 善 由表 1可知克深 2 0 6井通过钻头优选 ， 钻井速 度 明显提高， 与之前完成井相比， 平均单井钻头使用 数量减少 6 ． 3 3只， 平均机械钻速提高 6 6 ． 8 ％， 平均单 只钻 头进 尺提高 2 9 ． 2 ％， 为本井率先在塔里木 山前 实现重大提速突破打下了坚实的基础。 3 ． 2 垂直钻井技术 克深 2 0 6井二 、 三开井段分别应用 了渤海钻探 V DT垂直钻井技术 和斯伦 贝谢 的 P o w e r - V垂直钻 井系统 。 1 V DT垂直钻井技术 ’ 。在二开井段 0 4 4 4 ． 5 mm井眼 ， 应用了渤海钻探公司生产的 B H． 5 0 0 0 VD T 垂直钻井系统 ， 钻井进尺 1 6 0 2 m 井段 2 0 0 - 1 8 0 2 m ， 通过使用 B H 一 5 0 0 0 V DT垂直钻 井系统， 加快钻井速 度 ， 钻井参数 钻压 1 2 0 - 1 5 0 k N， 转速 1 2 0 r ／ mi n ， 有效 许 京国等 高陡构造克深 2 0 6井钻井提速配套技术 3 1 解放了钻压， 机械钻速高达 1 0 ． 1 8 m／ h ， 有效防止了井 斜 ， 二开井段最大井斜角 1 ． 8 。 ／ 1 8 0 0 i n ， 起到了上 部高陡构造地层防斜打快的效果。此外该垂直钻井 系统性能还有待于进一步完善 ， V DT垂直钻井 系统 在井底 高温 、 高压作用下 ， 工作状态不稳定 ， 易失效 ， 最多纯钻 3 2 ． 5 h工具就失效 ， 二开井段因井下仪器失 效起钻 7次 ， 造成起下钻频繁 ， 影响了钻井时效。若 该套设备加以改进， 还有提速的空间。 2 P o w e r - V垂直钻井技术 J 。克深 2 0 6 井三 开井段 1 8 0 2 ～ 5 2 2 5 ． 6 6 1 T I 地层倾角大 ， 为控制好井 眼轨迹 、 提高山前高陡地层 防斜打快的 目的， 通过应 用斯伦 贝谢 的 P o we r V垂直钻井系统 ， 强化 了钻 井 参数， 钻井参数为钻压 2 0 0 ～ 2 2 0 k N， 转速 1 1 0 r ／ min 。 与邻井相比更能有效解放钻压， 提高机械钻速。 该 井使用 P o we r - V垂直 钻井系统 ， 最 高单趟进 尺 1 5 5 5 m， 三开井段平均机械钻速高达 7 ． 0 6 m ／ h ， 特别是 在第三 系吉迪克组砾岩段 ， 结合应用攻击性较强 的 瑞德 E l 2 0 1 型 P D C钻 头 ， 实现单 只钻头进尺 3 6 3 ． 6 m， 机械钻速 4 ．3 6 m ／ h ， 单只钻头钻穿砾石层段。保 证 了三开的井身质量 ， 最大井斜角 1 ． 6 。 在 5 1 0 0 I I 1 井深处。缩短 了三开井段的钻井 周期 ， 提速效果 明 显 ， 仅用 5 5 ． 9 2 d钻完三开 3 4 2 3 ． 6 6 1 T I 进尺 ， 比设计 周期缩短了 2 9 ． 0 8 d 。三开井段创克深 2号区块 4项 纪录钻至同一井深最快纪录 ；钻至三开 中完井深 最快纪 录， 比克深 2区块平均周期提前 5 1 ． 8 3 d ；盐 上井段平均机械钻速最快纪录 ；三开井段平均机械 钻速最快纪录， 最高 日进尺 2 8 3 m。 3 ． 3 穿盐膏钻井液体系优选 四开钻进地层 属古近系库姆格列木群 ， 该地 层 十分复杂， 盐 、 膏 、 膏泥 、 盐泥及泥岩混层且埋藏深 ， 地层压力 系数 高 ， 需钻井液 密度大于 2 ． 2 5 g ／ c m 才 能平衡地层压力。钻进过程中， 调整好钻井液密度， 既能够满足支撑井壁 ， 防止井壁蠕变缩径 ， 又避免了 当量密度过高压漏地层。在四开井段 O 2 4 1 _ 3 mm井 眼 5 2 2 5 ． 6 6 ～ 6 4 6 8 ． 4 7 m 存在盐膏层 ， 实践证明油基 钻井液是钻穿盐膏岩层较好的钻井液体系， 克深 2 0 6 井穿盐膏层选用 了油基钻井液 V e r s a C l e a n ， 其配方 为 有机 土 5 ． 7 k g ／ m 石 灰 2 8 ． 5 k g ／ m 主乳 化剂 l 2 L ／ m3 辅乳 化剂 2 5 L ／ m3 2 5 ％ 氯化钙水 溶液 8 4 L ／ I I 1 3 降滤失剂 l 1 ． 3 k g ／ m 柴油 。其优点是钻井 液体系不受地层盐类污染 ， 性能稳定 ， 能够很好地抑 制盐层蠕变 ， 同时通过调节乳化剂的加量 ， 抗温能力 能够达到 2 0 0℃以上， 特别适合深井、 高温高压井的 使用。应用效果表明V e r s a C l e a n油基体系有效地加 快 了本井段 的钻井速度 ， 平均机械钻速 与邻井对 比 有较大幅度提升 表 2 。 在钻开盐层时 ， V e r s a C l e a n油基体系不但带出了 完好 的盐屑 ， 而且所钻井眼非常规则 ， 使得在起下钻 以及下套管等一系列施工过程非常顺利 ， 提高了施 工作业效率 ， 同时由于油基钻井液具有 出色的润滑 性 ， 延长 了钻头使用 寿命 ， 减少 了起下钻 的次数 ， 提 高了机械钻速。 V e r s a C l e a n油基钻井液的可压缩性和稳定性很 强 ， 可有效地降低裸 眼段的当量循环密度 ， 而且 日常 维护量在同等条件下也小于其他钻井液体系。采用 降滤失剂 V e r s a t r o l H T和 S o lt e x 可有效降低 H T H P 滤失量， 配合 E c o t r o l R D使用， 不但改善了滤饼质 量 ， 而且也对于渗透性漏失起到了很好 的预防作用。 表 2 克深 2 0 6井与克深区块其他井 四开钻井周期对比情况 3 ． 4 事故复杂控制技术 1 在 四开盐膏层钻进过程中 ， 为防止发生井下 复杂， 配套使用顶驱， 坚持每钻进 3 ～ 5 m上提划眼， 确保井眼畅通后 ， 再继续钻进施工 。盐膏层可钻性 较好 ， 机械钻速高 ， 使用小钻压 吊打 ， 防止井斜超标。 2 在五开井段 1 6 8 ． 3 0 mm井 眼 6 4 6 8 ． 4 7 ～ 3 2 石油钻采工艺 2 0 1 3年 9月 第 3 5卷 第 5期 6 8 7 0 m 存在较大井控风险 ， 易发生漏失及卡钻等事 故复杂 ， 采取了下列技术措施 ① 目的层 白垩系巴什基奇克组 ， 巴一段和 巴二 段裂缝发育较好 ， 钻进过程中密切 注意井下情况 ， 及 时调整钻井液密度 ， 搞好井控安全工作 ， 防止井喷、 井漏等事故 、 复杂的发生 。 ②钻进期 间曾发生井漏 ， 经多次堵漏不成功后 ， 将钻井 液密度 降至 1 ． 8 9 g ／ c m ， 并加 入 随钻堵漏 材 料 ， 井漏才能得以控制。 ③ 目的层压力窗 口窄 ， 属于压力敏感地层 ， 易出 现掉块 ， 因此要求钻具在小井眼中静止时间不超过 2 mi n ， 活动钻具 不小于 5 I 1 3 ， 尽量 减少钻具在井底 的时间。循环时应连续转动钻具 ， 严禁长时间定点 转动钻具 ， 采取缓慢下划 、 上提或倒划的方式活动钻 具 ；接单根前 ， 采用技术划眼 ， 确认上提下放正常后 方可接单根 ， 裸 眼起下钻时， 吊卡坐上转盘面后及时 启动转盘活动钻具 。 3 在钻具使用方面， 根据钻具的使用时间按时 探伤 ， 对辅助钻具在使用中及时倒换卸开释放应力 ， 在允许 的情况下及时更换 ， 三开更换 O2 0 3 ． 2 mm钻 铤 2次。 4 严格执行技术指令 ， 严禁违章操作 ， 从而降低 了事故 、 复杂的发生。 4 认识与建议 1 通过钻头优选 ， 克深 2 0 6井钻井速度 明显提 高， 与之前完成井相比， 平均机械钻速提高 6 6 ． 8 ％。 2 应用垂直钻井技术 ， 实现上部高陡构造地层 全钻压钻进 ， 大幅度提高了高陡构造地层 的钻井速 度 ， 保证了上部井段 的井眼质量 ；建议尽快完善国 产垂直钻井系统的T作稳定性 ， 并使产品系列化。 3 油基钻井液 V e r s a C l e a n是穿 盐岩层较好 的 钻井液体系 ， 克服 了盐岩层井眼蠕变缩径 、 卡钻 、 井 漏等潜在风险 ， 实现了安全提速 ；该井应用的油基 钻井液是 国外产品 ， 服务费用昂贵 ， 建议 国内钻井液 公司尽快开发性能相同的国内产品。 4 应用事故复杂控制技术 ， 保证 了本井安全高 效地施工 ， 提高了钻井速度 ， 缩短了钻井周期。 参考文献 [ 1 ] 汝大军， 张健庚， 周胜鹏， 等 ． B H--V DT 5 0 0 0垂直钻井 系统在克深 2 0 3井的应用 [ J ]． 石油钻采工艺， 2 0 1 2 ， 3 4 4 1 3 ． [ 2] 中国石油勘探与生产分公司． 复杂深井钻井技术及应 用 [ M]． 北京石油工业出版社， 2 0 0 9 ． [ 3] 张辉， 高德利 ． 钻头选型方法综述 [ J ] ． 石油钻采_ Y - 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