希望油田提速技术探讨与应用

2016-12-09陈来军石文玉徐钟声

西部探矿工程 2016年11期

关键词：螺杆钻头泥浆

陈来军，石文玉，杜　平，徐钟声

（中石油西部钻探国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830026）

希望油田提速技术探讨与应用

陈来军*，石文玉，杜平，徐钟声

（中石油西部钻探国际钻井公司，新疆乌鲁木齐830026）

希望油田是阿克纠宾油气股份公司近几年开始开发的新区块，随着油田的大力勘探和深度开发，单井日产油汽量100m3以上，目前已经是油气公司增储上产的主力区块。2014年底以来，由于国际油价的冲击，全球大面积油气区域开发力度大大缩减，阿克纠宾油气区域亦不例外，减产增效，对钻井施工也提出了更高要求。快速安全高效钻井势在必行。为了抢占更多的工作量和创造更多的效益、达到降低成本、优快安全的目的，试验尝试了一系列新工具新方法。

希望油田；提速；工具优选；防斜打快

近几年，随着希望区块钻探力度的增大，阿克纠宾项目连续作业了CT59、CT60、CT63、L5等系列探井后，复合钻井技术、涡轮+孕镶PDC钻头技术、防斜快打技术等相应配套钻井技术也逐渐完善和提升，二开、三开机速均有大幅度提高，钻井周期约60～70d完成，均较设计提前15～20d，事故复杂发生率均在2%以下，加快了希望区块的开发力度和步伐。但由于近两年的钻井市场低迷，控本增效势在必行，因此再次将提速增效，提高机械钻速、缩短钻井周期、降低事故复杂发生率、更新技术工艺，研究和探索提速技术，降本增效，为公司在钻井市场低迷期减负增效，创造更大的利润率。

1　工程地质概况

希望油田位于哈国阿克纠宾市以南310km，让纳若尔油田以南60km左右，该油田所处构造为滨里海盆地东缘隆起带中区块北特鲁瓦背斜构造。自2003年开始实施钻探工作，到2008年发现石炭系KT-Ⅰ和KT-Ⅱ两套油藏，埋藏深度分别为2200～2400m和3000～3300m。该地区地层层序正常，地表出露第四系，主要以砂岩，砂质泥岩为主；中生代白垩、侏罗、三叠系泥岩发育，水化膨胀和分散造浆能力好；古生代下二叠系盐层、石膏发育，盐层厚度在200～1000m，石膏分布在盐层上下部分；下二叠系下部储层上部主要以泥质粉砂岩、白云质和铝土质泥岩及砂泥岩互层为主；石炭系储层为孔隙—溶洞型碳酸盐岩发育，泥岩夹层水敏性强，易水化剥落、坍塌，压力系数为1.10～1.12。由于该区除未钻遇塑性流动膏岩层外，地层层序及岩性与肯基亚克和让纳若尔油田相似，为此在井身结构、钻井液体系及配套技术方面（见表1）多借鉴成功经验。

表1　希望油田井身结构与钻井液体系应用情况

2　钻井现状及提速难点

2.1钻井现状

近几年陆续承钻的CT59、CT60、CT63、L5等均为KT-Ⅱ井，平均井深3506m，平均机速3.573.57m/h，平均钻井周期90.75d，虽然机速逐年有所提高，但提速不明显，整体周期过长，不能满足目前快速实现效益的节奏。

二、三开采用常规螺杆或涡轮复合钻进方式率已经基本接近100%，二开平均段长1100m，平均机速6.38m/h；三开平均段长850m，平均机速3.49m/h。机速还有很大提升空间，特别是三开阶段。

2.2钻井提速难点

（1）希望区块表层地层自然方位变化大，有呈现螺旋状井眼现象，对表完下套管存在较大安全隐患，所钻183、195等井均出现表套下至200～300m遇阻起套管通井情况；

（2）1200m后地层倾角大，易斜，轻压吊打严重影响机械钻速的提高，所钻7708井因追求速度井斜增至8°，下MWD纠斜，不符合近年优质提速增效的大环境；

（3）盐层段较长，对泥浆性能提出较高的要求，容易出现大肚子井眼，影响井身质量和固井质量；

（4）盐层上下石膏段压实性强，可钻性差，影响机械钻速的提高；

（5）三开后主要以硬质白云岩、铝土质泥页岩和灰岩为主，对钻头的选型较为敏感，选择合适的钻头对全井的提速起到关键性作用。

3　提速技术探讨及应用

3.1钻头优选应用

根据表层岩性特征及多年施工经验，钻至500m左右进行一次起钻，检查钻头与扶正器泥包情况并清洗，通扩划井眼防止表完中因螺旋井眼套管遇阻。下部地层主要以含砂质泥岩为主，牙轮钻进机速开始下降，是影响表层整体机速的主要因素，为此，借鉴肯基亚克与让纳若尔油田表层下部采用PDC钻头机速分别提高70.36%、91.57%的成功经验，运用在7572井表层的钻井中。

表2　表层牙轮与PDC钻头应用效果对比

从表2数据可以表明，7572井采用百施特厂家生产的GP19256 PDC钻头以平均机速23.88m/h，相比牙轮钻头平均机速提高30.78%，提速效果明显。同时上部地层运用的牙轮钻头可用于2口井，而PDC钻头可应用于多口井，从而可以大大降低钻头成本。

二开以下地层主要以泥岩、盐膏岩、灰岩为主，可钻性较好，适合5刀翼19mm和16mmPDC钻头复合钻进。目前市场主要有以下几种PDC钻头选择：①江汉尖圆混合齿311mmKS1952SGRX/KS1652SGRX；②国民油井双排齿耐磨型 311mmRSR516S和216mm216mmRSFX519M/SKFX616M；③史密斯216mmMDZi516高抗压复合型stinger齿PDC钻头；④由于目前市场以钻头大包形式为主流，主要选择性价比高的进口钻头，以往常用的百施特、DBS、新速通等PDC钻头基本不再使用。

其中在现场实际施工过程中二开江汉尖圆混合齿PDC和三开史密斯高抗压复合型stinger齿PDC钻头提速效果较佳，以复合钻进为主的PDC钻头应用情况将在下面的井下动力工具的优选应用中详细阐述。

3.2钻井工具优选应用

通过提速技术的不断完善，目前希望油田表完以后地层复合钻进率已经达到100%。经过多年的探索应用，该区块从国产常规螺杆、斯伦贝谢涡轮钻具、国民油井扭力冲击器到斯伦贝谢无偿调节抗扭高速螺杆，已经形成了多元化井下动力钻具优选网络。

从表3和表4数据显示：

（1）二开施工从常规螺杆到扭力冲击器再到斯伦贝谢抗扭高速螺杆，机械钻速从5.87m/h到7.8m/h，提高32.88%，周期呈阶梯状从20.54d缩减到9.88d，降低51.9%，从而得出斯伦贝谢抗扭高速螺杆+江汉PDC钻头提速效果明显，可以推广应用。但在7572井的国民油井+NOV-PDC“一趟钻”工程试验中，由于轻压吊打影响了机速和周期，该试验可以带MWD随钻进一步尝试验证提速效果。

（2）三开施工中从常规螺杆、涡轮、扭力到抗扭高速螺杆，机械钻速呈阶梯状从2.28m/h到6.25m/h，提高174.12%，斯伦贝谢螺杆+史密斯stinger齿PDC相比国民油井扭力+NOV-PDC平均机速提高14.57%，且实现“一趟钻”工程。三开周期从24.75d缩减到7.48d，降低69.78%，斯伦贝谢螺杆相比国民油井平均周期节省6.77%。

表3　二开钻井施工工具使用情况

表4　三开钻井施工工具使用情况

（3）从工具大包成本方面分析，二开斯伦贝谢抗扭高速螺杆+江汉PDC钻头累计5.8万美元，国民油井扭力+NOV-PDC累计费用7.6万美元，相比前者节约1.8万美元；三开斯伦贝谢螺杆+斯密斯PDC费用5.91万美元，国民油井扭力+NOV-PDC累计费用6.76万美元，相比前者节约0.85万美元。

综上从机速、周期和成本方面分析，斯伦贝谢螺杆+江汉PDC+史密斯PDC提速效果和经济效益明显，可以广泛推广应用。

3.3防斜打快技术应用

希望油田易斜井段主要发生在1200m之后，目前主要以“单二”钻具组合防斜为主，但随着MWD随钻测量费用的逐年降低，为保证优质井身质量提高机械钻速，二开井段带MWD随钻复合钻进技术开始推广应用。钻具组合的优选在8009井和7572井施工中效果比较典型。7572井“单二”“一趟钻”工程防斜吊打二开周期13.83d，8009井MWD随钻测量二开周期9.88d，节约周期3.95d，除去MWD大包服务费用约2万美元，采用MWD随钻技术提速增效空间大大提高。

三开主要以白云质灰岩为主，含灰色泥岩夹层，地层岩性相对比较均质，以往惯用”单二”钟摆结构防斜，2015年在8009井第一次尝试采用“单一”钻具组合配合斯伦贝谢高速螺杆+高抗压复合型PDC钻头大钻压复合钻进，如图1所示，井斜从平均2°降至0.5°，井身质量得到了有效控制。

3.4钻井液预防事故复杂技术应用

根据希望油田的地质岩性特征，以及工程施工中存在的表套遇阻、盐膏层大肚子及油层段井壁剥落坍塌的实际，现场优化了一套泥浆维护体系：

（1）一开两性离子聚合物泥浆关键是维持合适的粘度和切力，当泥浆粘度、切力高时，用FA-367与XY-27按1∶1的比例配成1.0%浓度复配胶液处理。目前通过泥浆站的建立，泥浆回收循环利用，一开多采用二、三开流变性好、粘切值适中的回收泥浆，既降低了事故复杂发生率，也降低了成本。

图1　三开“单一”组合与“单二”组合防斜效果对比

（2）二开泥浆维护处理的重点是提高泥浆的抗盐、抗钙能力。现场施工进入二开地层开始加盐，确保进入盐层前氯根浓度大于18×104mg/L，约60t盐。盐层中钻进每天通过漏斗干加300～500kg SMP-3和100～ 200kg FA-367的方案处理。同时还应加入适量烧碱，以维持合适的pH值（8左右）。

（3）三开泥浆维护处理的重点是改善泥浆的封堵防塌能力、保护油气层和保持泥浆性能的稳定。维护处理配方：清水10m3+700kgKCl+75kgFA-367+ 75kgXY-27+200kgSMP-2。

（4）确保FA-367全井连续使用，其主要作用是提高泥浆的抑制防塌能力、包被钻屑、控制粘土颗粒处于适度的分散—絮凝状态，以及改善泥浆流型、提高泥浆的剪切稀释能力。

现场具体性能维护见表5，通过泥浆体系的优化处理，井壁情况得到了针对性优化。希望油田近两年事故复杂从2014年7口井钻探1.49%发生率，2015年事故复杂发生率为零，钻井液事故复杂预防能力大大提升。