胜利油田大北地区中深井优快钻井模式研究

孙永浩

摘 要：胜利油田大北地区地层施工井普遍井深在3000米-3500米之间，部分区块馆陶组渗漏严重，东营、沙河街组地层倾角较大，该地区钻井施工常要面对漏失井塌风险和轨迹控制困难等问题。虽然大北地区投入开发多年，各项经济技术指标仍然较相似井型地区落后。为克服上述难题，有效提高经济技术指标，对该地区钻井模式进行了持续探索、总结和改进，通过大量施工井的实践不断完善技术措施，逐渐摸索出针对该地区大部分区块具有普遍适用性的优快钻井模式，对同类型井压缩建井周期、节约钻井成本具有一定的借鉴意义。

关键词：钻头优选;高渗透性地层;大地层倾角;优快钻井模式

1 地层特点和施工难点分析

大北地区位于济阳坳陷大王北鼻状构造带区域，岩层分布规律性较强，部分区块（如大北4-10、大10、大47等）馆陶组砂岩含量高，渗漏严重，易发生井塌，馆陶底至东营组上部存在10-25m左右的厚砾石层，钻头易受破坏。东营组较厚且造浆严重，而东营下部地层成岩性好，断层较少并且断面破碎程度低，以灰质泥岩为主，井壁较为稳定，不易产生掉块，东营组至沙河街组普遍地层底层倾角较大，井斜控制困难，同时方位也易漂移。该地区储层发育大都位于沙二段，以粉砂岩为主。

2 技术优化

2.1 钻头优选

大北地区施工井多为二开次长裸眼井。二开钻进至馆陶底至东营顶位置存在厚砾石层，在对2013年以前大北区块23口早期开发井的钻头统计表明，出于对厚砾石层的忌惮，为达到钻穿砾石层的同时防止掉牙轮故障的发生，该地区普遍在上部井眼选用了镶齿金属密封牙轮钻头。然而镶齿牙轮钻头不但价格较铣齿钻头昂贵，更由于尺形原因，对上部松软地层剪切能力明显弱于铣齿牙轮钻头。

通过对该地区砾石的捞沙分析，认为砾石层虽较整体厚，但多为不连续薄层分布，砾石层均质性和完整性较差，具备使用铣齿牙轮钻头钻穿的可能性。为此在大北11-斜51井施工中实验性采用了铣齿牙轮钻头进行上部井眼施工，实践证明，铣齿牙轮钻头完全有能力钻穿砾石层，在大北11区块施工的4口定向井全部采用了铣齿钻头进行施工，全部实现了钻穿砾石层的目的，不但结余了大量钻头成本，同时机械钻速显著提升。

针对该区块东营组较厚，易造浆易钻头泥包，沙河街组厚度大，需要钻头具备较高的耐用性。针对地层特点，选用刀翼间距较宽、沟槽较深，聚晶金钢石复合片较大（切削片直径19mm），水眼多且分布较均匀的钢体PDC钻头，这类钻头水利清洁能力强，不易被泥岩填塞，且钢体基体材质抗疲劳破坏能较好。

2.2 钻具结构优化

该块定向井段多位于东营组至沙一段，而稳斜段地层倾角普标较大，稳斜难度高，为此通过多口井的实践总结，发现采用动力钻具后加螺旋扶正器钻具组合对定向段造斜率影响不大，而在稳斜段稳斜效果较好，经过9口井的优选，发现选用扶正块直径210mm有效长度50mm左右的欠尺寸扶正器，不但在稳斜和降斜井段具有较好的稳斜效果，同时该钻具结构仍然保持一定的定向能力，可以进行适当的轨迹修正。

2.3 水力参数优化

东营组及以下地层选用PDC钻头施工时，结合钻井液密度采用最大钻头水功率标准来优选参数，利用水力能量清洗井底，及时的携带出钻头破碎的岩屑，避免重复破碎，提高机械钻速。井深超过3000m时，钻头压力降不低于2MPa，完钻立压在20MPa左右。

2.4 泥浆处理要点

大北地区块部分区块馆陶组地层含中粗砂岩发育，渗透性强，渗漏严重，实测最高漏速高达5.6m3/h，在大10-斜15井施工过程中曾在馆陶组加入随钻堵漏材料，但效果不佳，然而进入东营组之后，由于地层造浆能力较强，液相粘度自然提高，渗漏地层得到了自然堵漏。针对这一地质特点，在上部地层钻进过程中，钻井液控制核心是保证钻井液量稳定，为此必须保障连续供水，同时该井段不必加入随钻堵漏材料，在钻井液成形前快速穿过馆陶组以减少处理剂的损失，而进入东营组后利用地层造浆就可自然封堵漏层。东营及下部井段由于地层的较高稳定性，按设计要求控制钻井液性能完全能够实现安全快速钻井，这里不再赘述。

3 现场应用效果评价

该区域钻井模式全面推行至今，其核心技术手段已广泛应用于大北18到23等大北地区的多个区块的30余口施工井，每个区块虽因具体的地质特点和井型各有不同，技术措施也对应的做出部分調整，但总的技术思路和优化路径基本遵循了该区域钻井模式的指导方向。该区域钻井模式对于大北地区具有较为广泛适用性，模式全面应用后，大北地区施工井的主要经济技术指标有了大幅提升。

4 结论

①该区域优快钻井模式找准了制约大北地区经济技术指标的主要症结，结合地层特点针对性的对钻头、钻具结构、钻井液处理方式进行了改进，解除了该区域钻井施工中的部分认识错误，获得较好的经济效益;②针对大北地区大部分区块地层具有较高相似性的特点，以该区域优快钻井模式为框架形成的各区块施工模式具备较为广泛的适用性;③对于与大北地区相似的施工区域，该区域优快钻井模式具备较有价值的借鉴和参考意义。