高陡构造克深206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 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

高陡构造克深206井钻井提速配套技术

许京国1郑淑杰2陶瑞东1刘立超1张志湖1王狮军1

（1.渤海钻探第三钻井工程公司，天津 300280； 2. 大港油田公司石油工程研究院，天津 300280）

克深206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PDC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206井钻井速度实现了大幅度的提高，钻井周期250 d11h，较区块平均周期相比缩短47.5%。克深206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。

克深1-2构造；深井；垂直钻井；油基钻井液；盐膏层；PDC钻头优选

克深206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45°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［1］；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［2］；三开井段为古近系库姆格列木群巨厚盐膏层（1 297 m）［3］，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206井所钻遇地层的特性，制订了克深206井钻井提速综合配套技术方案。实钻表明，克深206井应用钻井提速综合配套技术方案后使机械钻速提高了66.8%。

1 克深206井概况

克深206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6 870 m，完钻井深6 870 m［4］。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80%，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2.25 g/cm3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 Ø444.5 mm 井眼（200～1 802 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M1955SSCR型PDC钻头，钻进井段237～1 802 m，进尺1 565 m，纯钻时间141 h，机械钻速较高，达到11.1 m/h，钻至中完井深。

（2）三开井段Ø333.38 mm井眼（1 802～5 225.66 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［5-6］很关键，三开共用PDC钻头6只，其中使用迪普的DM752型PDC钻头，钻进井段1 828～3 383 m，进尺1 555m，纯钻时间127.33 h，平均机械钻速12.21 m/h。克深206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E1201进口钻头，实现单只钻头进尺363.6 m，机械钻速4.36 m/h，单只钻头钻穿砾石层，比邻井机械钻速高9～10倍。

（3）四 开 Ø241.3 mm 井 眼（5 225.66～6 468.47 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DM665型PDC钻头，钻进井段 5 225.66～6 367.17 m ，进尺 1 141.51 m，纯钻时间274.5 h，平均机械钻速4.16 m/h，使用效果较好。

（4）五开 Ø168.3 mm 井眼（6 468.47～6 870 m）。五开巴什基奇克组地层研磨性强、可钻性差，优选进口贝克休斯Q406F和HC406Z型号的PDC钻头，钻进井段6 479～6 870 m，进尺391 m，纯钻时间545.8 h，平均机械钻速0.72 m/h，顺利完成本井段施工，克深206井钻头使用效果见表1。

表1 克深206井钻头使用效果对比

由表1可知克深206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6.33只，平均机械钻速提高66.8%，平均单只钻头进尺提高29.2%，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206井二、三开井段分别应用了渤海钻探VDT垂直钻井技术和斯伦贝谢的Power-V垂直钻井系统。

（1）VDT垂直钻井技术［1,7］。在二开井段Ø444.5 mm井眼,应用了渤海钻探公司生产的BH-5000VDT垂直钻井系统，钻井进尺1 602 m（井段200～1 802 m），通过使用BH-5000VDT垂直钻井系统，加快钻井速度，钻井参数：钻压120～150 kN，转速120 r/min，有效解放了钻压，机械钻速高达10.18 m/h，有效防止了井斜，二开井段最大井斜角1.8 （°）/ 1 800 m，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，VDT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32.5 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）Power-V垂直钻井技术［8-9］。克深206井三开井段（1 802～5 225.66 m）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Power-V垂直钻井系统，强化了钻井参数，钻井参数为：钻压200～220 kN，转速110 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Power-V垂直钻井系统，最高单趟进尺1 555 m，三开井段平均机械钻速高达7.06 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E1201型PDC钻头，实现单只钻头进尺363.6 m，机械钻速4.36 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5 100 m井深处。缩短了三开井段的钻井周期，提速效果明显，仅用55.92 d钻完三开3 423.66 m进尺，比设计周期缩短了29.08 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51.83 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283 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2.25 g/cm3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Ø241.3 mm井眼（5 225.66～6 468.47m）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206井穿盐膏层选用了油基钻井液VersaClean，其配方为：有机土5.7 kg/m3+石灰28.5 kg/m3+主乳化剂12 L/m3+辅乳化剂25 L/m3+25%氯化钙水溶液84 L/m3+降滤失剂 11.3 kg/m3+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200 ℃以上，特别适合深井、高温高压井的使用。应用效果表明VersaClean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，VersaClean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。

VersaClean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Versatrol HT和 Soltex可有效降低HTHP滤失量，配合Ecotrol RD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206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Ø168.30 mm井眼（6 468.47～6 870 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1.89 g/cm3，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 min，活动钻具不小于5 m，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Ø203.2 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206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66.8%。

（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工作稳定性，并使产品系列化。

（3）油基钻井液VersaClean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。

［1］ 汝大军，张健庚，周胜鹏，等.BH—VDT5000垂直钻井系统在克深203井的应用［J］.石油钻采工艺，2012，34（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，2009.

［3］ 张辉，高德利.钻头选型方法综述［J］.石油钻采工艺，2005，27（4）：1-5.

［4］ 纪明师，张富成 ，张庆华，等. 砂砾岩地层钻头合理选型研究及应用［J］.石油钻采工艺，2005，27（3）：13-14.

［5］ 汝大军，张健庚，马哲，等. BH-VDT5000自动垂直钻井系统工具［J］.石油科技论坛，2012，（3）：64-65，68.

［6］ 徐超，夏宏南. Power—V垂直钻井技术及现场应用研究［J］. 长江大学学报自然科学版：理工卷，2012，10（9）：104-106.

［7］ 董波. 浅析PowerV垂直钻井技术在迪那2-1井的应用［J］. 科技资讯，2011，（6）：66-67.

［8］ 王春生，魏善国，殷泽新. PowerV垂直钻井技术在克拉2 气田的应用［J］.石油钻采工艺，2004，26（6）：4-8.

［9］ 安文忠，张滨海，陈建兵. VersaClean低毒油基钻井液技术［J］.石油钻探技术，2003，31（6）：33-35.

（修改稿收到日期 2013-08-11）

Auxiliary technology of drilling speed improving for Well Keshen-206 with high and steep structures

XU Jingguo1, ZHENG Shujie2, TAO Ruidong1, LIU Lichao1, ZHANG Zhihu1, WANG Shijun1
（1. No.3Drilling Company,BHDC,Tianjin300280,China;2. Petroleum Engineering Research Institute,Dagang Oilfield Company,Tianjin300280,China）

Well Keshen-206 in Kelasu tectonic zone is a fifth spud production evaluation well. The well faces large dip angle and easy inclination in upper formation, low ROP of Jidike gravel formation, easy pipe stucking of Paleogene Kumugeliemu group salt layer,low ROP of Cretaceous Bashijiqike formation, narrow pressure window, wellbore instability, easy leakage and other drilling difficulties.In view of the difficulties above, through the use of PDC bit optimization technology, vertical well drilling technology, and salt layer drilling fluid system optimization, the drilling speed of Well Keshen 206 is improved significantly. The drilling cycle is 250 days and 11 hours, being shortened by 47.5%, compared with the same block drilling cycle. The technique provides a valuable experience for future drilling operation in Keshen 1-2 deep tectonic.

Keshen 1-2 structure; deep well; vertical drilling; oil base drilling fluid; salt layer; PDC bit selection

许京国，郑淑杰，陶瑞东，等.高陡构造克深206井钻井提速配套技术［J］. 石油钻采工艺，2013，35（5）：29-32.

TE242

：A

1000–7393（2013） 05–0029–04

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：2012ZD13Y）部分成果。

许京国，1967年生。1990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：022-25927647，13821528030。E-mail：xujg@cnpc.com.cn。

〔编辑 薛改珍〕