蒙古国塔木察格区块钻井提速配套技术

【摘要】经过数年的摸索，根据蒙古塔木察格区地质地下特点，研究应用了复合钻井技术、钻具防断技术、钻头、钻具结构、钻井参数优选等多项技术，建井明显缩短，提速效果明显。

【关键词】塔木察格 钻井技术 复合钻进

针对蒙古塔木察格区块多断块、非均质、地层倾角大、地层研磨性强、可钻性差、砾岩层发育，部分地层欠压的油藏特点，我公司制定了塔木察格地区钻井提速方案，通过钻井新工艺、新技术的应用，钻井速度和井身质量不断提高。2008年较2007年相比，在钻机数量和平均井深同等条件下，钻井口数翻了一番；2009年较2008年相比，在平均井深增加197m情况下，机械钻速提高46.8%，建井周期缩短了4.41d，提速效果明显。主要是应用并推广了如下技术措施：

1 钻头、钻井参数优选

使用的钻头必须能够适应不同的地质条件，有较长的使用寿命和理想的使用效果。能够完成大段井眼的钻进，钻头的选型，应能适应高转速，适应不同的钻井方式，同样有效的钻进，钻头的切削齿密度应根据地层的可钻性，马达的工作参数，可提供的扭矩，转速，以及钻压等因素进行选择，以使机械钻速最大，工作时间最长。下面主要根据PDC钻头和牙轮钻头的工作原理和工作方式进行选型。

针对塔木察格区块多断块、非均质、地层倾角大、地层研磨性强、可钻性差、砾石层发育，部分地层欠压的油藏特点，为了发挥PDC钻头提速的优势，2007年在塔木察格开展了PDC钻头优选试验，先后试验了R系列PDC钻头、FM系列PDC钻头、B系列PDC钻头、MD系列、FT系列等PDC钻头，但是效果不是太明显。2008年先后试验了河北廊坊产的TH系列PDC钻头，对四翼、五翼、六翼不同型号的PDC钻头进行优选，试验了5口井，提高了机械钻速，取得了较好的效果。

最后优选了4翼Φ220mm TH1643N（AB）、五翼Φ215.9mmTH1654D（AB）和6翼Φ215.9mmTH1365（AB）的PDC钻头，特别是215.9mm五翼TH1654D（AB）P D C钻头，在塔19-260-t204井试验了TH1654D（AB） 型号的PDC钻头，创造了单井进尺1981m，机械钻速22.8m/h的最好记录，该型号单只钻头进尺最高达到2000m以上，减少了起下钻次数，缩短了钻井周期。1.1 牙轮钻头的优选

钻井时岩石的破碎过程是异常复杂的，因为破碎工具的形状是多种多样的，而施加的又是动载，其大小及方向均随时间而改变。在井底的岩石还受岩石围压、钻井液压等多种力的作用，通过实验室的模拟实验，对钻井过程中岩石破碎的特点进行分析表明：“压入的破碎”在破碎过程中起主要作用。牙轮钻头的牙齿在轴向载荷作用下压入岩石（冲击动载过程），使齿破碎的坑穴不断扩大，加上水力作用不断剥离和清除岩屑，冲蚀并扩大岩石的破碎体积。对于切削或磨削型的钻头（刮刀钻头或金刚石钻头），既有在钻压作用下对岩石的压入，又有在钻头扭矩的作用下对岩石的切削。所有同时与井底岩石相接触的齿顶面积总和构成了牙轮钻头的承压面积。当牙轮沿井底滚动时岩石被破碎。钻井时岩石破碎的效率决定于牙齿上的比载荷和钻头的转速。如果比载荷太小或转速过高，都有可能达不到完全的破碎。

根据综上所述：选择牙轮钻头主要是选择适合高转速的不同井段需要的切削齿比较大的牙轮钻头，根据现在目前状况各钻头厂家的型号有很多，经过现场试验对比分析，我们从下表选择部分井进行对比，江汉钻头厂生产的HJ517G、HJ537G、HJ617G镶齿牙轮钻头，该系列钻头比较适合塔木察格区块下部地层钻井的需要，不但速度高，而且使用寿命长。同时试验应用了HJ437钻头作为钻穿大磨拐河组下部和南屯组井段的钻头，因为该钻头是金属滑动密封，因此也比较适合复合钻进的需要。

总之，优选钻头要与所钻的地层适应，达到较好的配伍性，即经济的使用钻头又提高了机械钻速，适当地降低成本，这个井眼形成阶梯井眼，上大下小，有利于岩屑的上返，保证了井筒的干净，通过换钻头，减少了短起下的频次，休正了井眼，确保了井眼的相对规则，达到了优化钻头的使用的目的。

2 复合钻井技术

复合钻进工艺技术主要在施工中采用弯外壳螺杆钻具加钻头，合理配置螺旋扶正器，使转盘钻进和螺杆钻进相结合，在直井段采用旋转钻进，在纠斜段采用滑移钻进，可以随时调整井斜和方位。在定向井施工中一套钻具结构即可完成造斜段和稳、降斜段施工。可以连续有效地控制井眼轨迹。

根据施工区块的实际情况，首先我们选择天津立林产的9LZ172×7.0Ⅱ-WD的0.75度螺杆，在塔19-330-t206井和塔19-260-t204分别进行现场试验。

通过现场试验应用，单弯0.75度螺杆机械钻速明显高于常规钻进，从2008年8月份开始全面推广使用复合钻井技术，克服了该区块地层倾角大，控制井眼轨迹困难、地层可钻行差等不利因素，在上部地层及时反扣井斜，控制好井眼轨迹，在下部地层根据岩性的变化，随时调整钻井参数，在加快钻速的同时，保证了井身质量，为提高钻井速度，起到了显著的效果。

3 钻具防断技术

由于塔木察格区块下部地层地质特点，钻具在井内长时间的横向振动、纵向振动、扭转振动会造成钻具的疲劳破坏，发生钻具断裂，对钻井施工危害大，常会引起卡钻等工程事故的发生。针对钻具失效，开展了防断技术研究。

一是钻具失效主要发生在钻铤公扣根部断裂，主要原因是疲劳破坏。钻铤公扣是钻具受力的薄弱环节。钻铤规范使用符合API标准的数字扣，增强了螺纹的抗弯曲强度。

二是开展了地层岩性和钻具断裂关系的研究，找出了地层岩性及硬度对钻头、钻具的影响规律。

三是采用阶梯型井身结构，优选钻具组合，在钻头顶部位置连接液压双向减震器，以减小下部钻具的震动。

四是加强钻具的现场管理，首先搞好钻具下井前的各项检查工作，防止坏钻具下井；

其次搞好丝扣的清洗，确保丝扣清洁、干净，调好丝扣密封脂，涂抹均匀；按照标准扭矩进行上卸扣；错位倒换修路具；大钻具按标准规定用时进行批量更换；最后是坚持定期探伤。

通过以上工作，有效的减少了钻具刺、裂、断情况的发生。

塔木察格钻井提速工作取得了阶段性的成绩，在下一轮的工作过程中，科技创新任重道远，大庆钻五塔木察格项目部将继续发扬大庆精神、铁人精神，积极开展科研攻关，脚踏实地，真抓实干，为塔木察格增储上产、大庆原油4000万吨持续稳产做出新贡献。

作者简介

周毅，男，1981年3月21日出生，2005年7月毕业于中国地质大学（武汉），大学本科，工程师，现工作在大庆钻探工程公司国际事业部蒙古项目部。