冀东油田高尚堡区块深井钻井的设计与施工

任贵河

[摘要]以高17-30井为例介绍冀东油田高尚堡区块深井钻井的设计和施工重点。高17-30井是冀东油田公司高尚堡作业区内的一口重点生产井，该井在钻井过程中存在着地层易漏失，地层可钻性差，地层压力及检测性标准差，钻井周期长，地层中含H2S等技术难题。为此，本井采用“螺杆+顶驱”复合钻进来提高机械钻速，优选适合此地层的钻头，采用硅基钻井液体系，确保该井顺利钻至设计井深。详细介绍该井工程设计、现场施工及钻井新技术的应用成果。高17-30井的成功施工，对该区块的同类深井的钻井任务，有一定的借鉴和指导作用。

[关键词]深井钻探 工程设计 井身结构 高17-30井

中图分类号：TE2文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320062－01

高17-30井是冀东油田公司高尚堡作业区内的一口重点生产井，井深为3945.00米，完钻层位在第三系沙河街组第3亚层，该井在2008年7月21日开钻，在2008年9月12日完钻，该井在钻探过程中主要有以下几个难点：

1．地层易漏失。在沙河街组地层中，由于长期的开采，地层某些区域地层压力严重下降，导致井筒内液柱压力大于地层压力，引起地层漏失，且漏失量比较大。

2．地层可对比性差。在沙河街组的地层中，地层岩性变化大，与邻井的地层对比差，层位比较复杂。

3．岩石的可钻性差。进入沙河街组后，泥岩与砂岩互层，软硬变化大，泥岩易水化剥落掉块，易塌，且泥岩非常致密，硬度大，对钻头的磨损厉害。

4．地层的倾角大，井深质量控制难度大，易斜。

5．钻井周期长，裸眼段比较长，工程施工难度大。

6．在沙河街地层中含有硫化氢，要控制地层压力。

高17-30井在施工过程中，应用了井身结构优化，螺杆钻具，复合钻进等先进的技术。全井施工顺利，提前完成了施工任务。

一、钻井工程设计

（一）井身结构优化

在高尚堡作业，高17-30井采用了现在冀东油田比较成熟的井身结构：

钻头程序：φ444.5mm+φ311.1mm+φ215.9mm；

套管程序：φ339.7mm+φ244.5mm+φ139.7mm；

由于地层的不确定性的因素很多，又要深井钻进时，井眼尺寸要足够大，而且要考虑经济方面的问题，所以在考虑井眼尺寸、套管尺寸的时候，要选择尺寸大小合适的。

高17-30井井身结构分析：

1．能有效保护油气藏，尽量采用较小钻井液密度，减小产层污染。

2．能避免漏、喷、塌、卡等井下复杂情况。

3．当发生溢流时，具有压井处理溢流的能力，在井涌压井时不压漏地层。

4．下套管过程中，井内钻井液液柱压力和地层压力之间的差值不致产生压差卡套管。

5．尽可能提高机械钻速、减少钻井成本。

6．有利于井眼轨迹控制，有利于精确中靶。

通常需要封隔并保护淡水层和非固结地层，易出故障的页岩层段，在钻遇异常高压层段前先封隔易漏失层位，在钻遇正常压力层段时先隔开异常高压地层，不同压力层系地层或需采用密度相差较大的钻井液来控制的地层不处于同一裸眼段：避免过长的裸眼。

（二）钻井方式优化

为了提高机械钻速，在钻头选型，钻具组合，钻井参数等方面进行了优化设计，加大了新技术的应用，特别是在三开泥岩的钻进过程中采用了“螺杆+顶驱”复合钻进的方法，大大提高了机械钻速，节约了成本，减少了钻井周期。

1．钻头选型：在一开钻进中，选用φ444.5mm的牙轮钻头，主要是从节省成本的方面的考虑。可以提高钻进的速度。二、三开使用的是经过设计改装过的PDC钻头。

2．钻具结构：钟摆钻具组合应用于一开，二开的钻进中 ，可以防斜，提高井身质量：三开后，应用螺杆导向钻具组合，有效控制井眼轨迹。保证施工正常。

3．钻井参数：

4．泥浆优选：一开选用基浆钻进，二开选用两性离子聚合物体系，三开选用硅基成膜钻井液体系。

5．固井设计：高17-30井具有井深、水泥用量大、同一裸眼中多产层多压力系统共存、地层压力高、地温高、井

下漏层多等特点，固井施工难度较大。该井设计采用的固井方法有常规固井及双凝水泥浆固井。

二、现场施工

完钻井深3942.00ｍ，钻井周期54ｄ，建井周期72ｄ，全井平均机械钻速9.1ｍ/ｈ，一开、二开、三开井径扩大率分别为14%、11%和12%。高17-30井自2008年6月27日开始侧钻，历时78ｄ，采用复合钻进方式钻至井深3942.00ｍ，因目的层发现良好油气显示，决定提前完钻。

（一）钻头的使用情况

高17-30井共使用钻头11只。使用比较成功的钻头包括一开DP2钻头（三牙轮)；二开与钻头厂家合作开发的适应本区块地层特点的FM658（PDC钻头)，此钻头的最高机械钻速可达70m/h，平均机械钻速在10m/h；三开钻头厂家合作开发B234H，可提高钻头抗泥包能力及抗磨损能力，平均机械钻速在2.7m/h。

（二）钻井液技术

按设计配好泥浆，随时检测好泥浆性能，维护泥浆性能的稳定。

三、钻井新技术的应用

复合钻井：高17-30井在钻进至沙河街组第3亚层时，应用了“PDC+螺杆”复合钻井技术，机械钻速显著提高，最高机械钻速可达3.2m/h取得了良好的经济效益。另外，复合钻井应用的钻压较小，有利于降斜。典型钻具组合为：215.9ｍｍPDC钻头+207ｍｍ螺杆+177.8ｍｍ无磁钻铤+215ｍｍ稳定器+177.8ｍｍ钻铤×11根+1270ｍｍ钻杆+顶驱。钻进参数：钻压80kN，转速30ｒ/ｍｉｎ+螺杆，排量30Ｌ/ｓ，泵压20MPa；钻井液性能：密度1.31～1.39kg/Ｌ，粘度48～52ｓ，滤失量2.0～2.6mＬ，初切力4.0～5.5Pa，终切力4.5～5.5Ｐａ，含砂量0.3%，pH值9.5。

四、认识与建议

1．高尚堡地区陆相地层适合使用PDC钻头；沙河街组地层研磨性强，需要研制保径效果更好，抗泥包系列钻头，提高钻头的使用寿命及减少起下钻时间。

2．为减少井下复杂情况的发生、合理设计井身结构及为保护油气层提供准确的基础依据，建议进一步加强地质构造、地层压力预测和检测技术的研究，建立准确的区块三个地层压力剖面。

3．较为准确的地质资料是合理井身结构设计的前提。

4．结构设计系数是随井深而变的，在设计中应采用随井深变化的设计系数值。

5．考虑各项因素，提出的改进和新增的井身结构系列应加强实践及应用。

参考文献：

[1]《高17-30井钻井与地质设计》，冀东油田公司，2008-7.

[2]《高17-30井钻井井史》，冀东油田公司，2008-9.

[3]《钻井手册》，石油工业出版社，1995-6.