北部湾盆地涠西区块优快钻井技术

申 琳，雷新超，苏志波

（1. 中石化海洋石油工程有限公司上海钻井分公司，上海 201206；2. 中石化海洋石油工程有限公司，上海 200120）

中国海域包括近海和南海的油气资源十分丰富，是我国重要的油气分布区。近年来北部湾盆地在涠洲组、流沙港组见油气显示，揭示该区具有一定的勘探开发前景[1]。

涠西区块是中石化的重点勘探区块，地层自上而下钻遇的地层为：第四系， 新近系上新统望楼港组，新近系中新统灯楼角组、角尾组、下洋组，古近系渐新统涠洲组，始新统流沙港组及古新统长流组。因涠西区块为复杂断块油气藏，为了使井眼能钻穿目的层的高点或能钻遇多个目的层位而采用定向井。但海上作业费用昂贵，优快钻井技术成为降低勘探作业成本的核心技术之一。

1 钻井施工技术难点

（1）浅部地层成岩性差，造浆严重，易形成虚厚泥饼，造成起下钻困难。

（2）涠洲组，特别是涠洲组二段易坍塌、掉块，易引发井下复杂情况。

（3）大井眼定向滑动钻进造斜率低。

（4）位移大，施工后期存在井眼清洁困难，摩阻扭矩大，滑动钻进效率低的情况。

（5）预探井测井项目多，并且为节省电测周期，对井眼质量要求高，以便能够满足电缆测井要求。

2 优快钻井技术方案

针对以上钻井施工技术难点，通过优化井身结构、钻头选型、井身剖面优化和控制、应用扭冲等钻井新工具、新工艺等措施，保障施工的顺利进行，形成了配套齐全的优快钻井技术，为实现涠西区块低成本勘探开发奠定了基础。

2.1 优化井身结构

根据地层压力、必封点以及大量的钻井实践，形成了适合涠西区块的井身结构。762 mm隔水管入泥6 ~ 7根，封固软泥层；444.5 mm井眼钻至600 ~ 1 000 m，下339.7 mm套管，建立井口，形成井控能力，也便于下一开次的定向井钻进作业；311.2 mm井眼钻穿涠二段，下244.5 mm套管封固易垮塌的涠二段泥岩地层，隔离下部油气层段，满足后续开次地质取资料要求；215.9 mm井眼钻涠洲组油气层段，并按照要求钻进至涠四段，根据油气显示情况下177.8 mm尾管。

2.2 钻头选型

在311.2 mm井段，地层主要包含望楼港组（松软泥岩）、灯楼角组（泥岩夹黄色细砂岩，底部为灰黄色砂砾岩、细砾岩夹灰色泥岩）、角尾组（上部灰绿色泥岩；下部细砂岩、中砂岩、砾岩夹薄层灰色泥岩、粉砂质泥岩）、下洋组（上部为泥岩，中下部为大套砂砾岩、含砾粗砂岩、夹泥岩）、涠二段（以泥岩为主，含粉砂）。根据不同层位的岩性特点，推荐19 mm齿、5刀翼的IADC M223的PDC钻头，主攻地层中存在的砂岩及压实较好的大段泥岩，取得较高的机械钻速和钻头寿命。

在215.9 mm井段，地层主要包含涠三段（以中砂岩、细砂岩、粉砂岩为主，褐色、褐灰色泥质岩互层）、涠四段（浅灰色粗砂岩、细砂岩夹灰色泥岩）。根据不同层位的岩性特点，推荐19 mm齿、5刀翼的IADC M223的PDC钻头及16 mm齿、5刀翼的IADC M323的双排齿PDC钻头，主要针对涠三段和涠四段储层砂泥岩地层，取得较高的机械钻速和钻头寿命。

2.3 井眼轨迹控制技术

（1）表层使用塔式钻具组合，防斜打直。

为提高上部井段的机械钻速和实现防斜打直，采用“三牙轮钻头＋钻铤”的常规钻进方式防斜，钻进时控制好钻井参数，采用小钻压、大排量钻进。

（2）311.2 mm造斜井段控制好造斜率，确保井眼轨迹平滑。

为了实现按照预定的井眼轨迹平滑，确保所钻轨迹能够精准中靶，采用“PDC钻头＋1.5°单弯螺杆＋LWD+MWD”的钻具组合。在钻进施工过程中，运用动态排量法来保证造斜率稳定并满足设计要求。定向段初期造斜时降排量，初期降至2 400 L/min，随着井斜角增大（0° ~ 15°），排量逐渐提升至3 000 L/min；定向段中期时，井斜角在 15° ~ 35°，将排量控制在 3 200 ~ 3 400 L/min ；定向段后期，井斜角大于35°以后，采用大排量（3 500 L/min）钻进。

（3）215.9 mm井段优选钻具组合，提高复合钻进比例，实现井眼轨迹高效控制。

该井段为稳斜段，为提高机械钻速，通过优化钻具组合和钻井参数来实现井眼轨迹的高效控制。钻遇的地层为涠三段、涠四段。涠三段、涠四段地层倾角在10° ~ 20°之间，因此采用“PDC钻头＋1.25°单弯螺杆＋φ210 mm扶正器”单弯双稳的钻具组合来强化对复合钻进轨迹的控制，实现多复合钻进，少滑动钻进，提高机械钻速。

2.4 优选钻井液体系

表层段钻井液体系可以采用海水或膨润土浆钻进，必要时配稠浆清洗井眼。造斜井段采用KCL/PAM强抑制、强封堵协同增效钻井液体系，主要通过K+对泥岩的抑制作用和PAM对有害固相的包被作用，达到控制泥岩分散，有效控制泥浆有害固相的目的[2]，该区块某口井的钻井液性能见表1。

目的层段需要保护油气层，采用“成膜封堵”概念，把各种大小可变形颗粒及胶体封堵材料复配，发挥协同效应，提高封堵性，得到低渗透率滤饼，延长钻井液对井壁浸泡的垮塌周期。钻井液配方为：4% ~ 5%膨润土 + 6% ~ 8%KCl +0.3%NaOH + 0.2%Na2CO3+ 0.2%PAM + 1%PACLV + 0.5%AP-1 + 3%SYP + 3%DYFT + 1%LPF +1%LSF + 2% ~ 3%SMP + 1% ~ 2%海水降滤失剂 +3%超细CaCO3+ 1%纳米乳液 + 1%非渗透。

2.5 优选提速提效工具

（1）扭冲工具

表1 该区块某井钻井液性能表

扭冲工具其主要工作原理：由钻井液驱动内部旋转冲击副产生圆周往复冲击，作用在PDC钻头上并与其剪切破岩方向一致[3]（图1）。

图1 扭冲工具工作原理图

常规钻井主要输出扭矩和钻压提供钻头机械能量，克服岩石抗压强度达到破碎岩层的目的。而扭冲复合快钻工艺技术在常规钻井的基础上，给钻头增加了机械冲击能量，能够克服仅为岩石抗压强度1/10 ~ 1/5的抗拉强度，单位体积岩石破碎比功小，因此，扭冲复合快钻工艺技术能够提高钻井速度[4]，表2为扭冲工具参数表。

扭冲工具可以消除PDC钻头的卡滑问题，稳定钻进过程，保护和延长钻头的使用寿命，是一种安全、快速的钻井工具。

表2 扭冲工具参数表

（2）双心随钻微扩眼工具

该工具具有微偏心结构，可接到钻柱中实现随钻微扩眼，工具具有上、下两组螺旋扩眼刀翼，下刀翼组负责钻进期间的随钻扩眼或下钻过程中的正划眼，上刀翼组负责起钻过程中的倒划眼[5]（图2）。其偏心式设计可以使工具在钻进过程中将井眼进行微扩，而在滑动钻进期间，又不影响工具顺利穿过钻头形成的井眼。

图2 双心随钻微扩眼工具示意图

3 现场应用效果

3.1 提速效果明显

通过使用优快钻井技术，在该区块某井中取得了良好的提速效果。215.9 mm井段复合钻进比例达97.15%，自311.2 mm井段开始至215. 9mm井段通井结束，实际施工周期比设计周期缩短8.01 d，较设计周期缩短28%。

3.2 轨迹控制精度高

该井井眼轨迹非常平滑，紧贴设计轨道，平均狗腿度：2.71°/30 m，最大狗腿度3.825°/30 m，造斜率严格控制在设计范围之内。中靶精度高，A靶靶心距2.74 m，B靶靶心距0.74 m，完全满足设计要求（图3）。

图3 该井实测井眼轨迹（红色）与设计井眼轨道（黑色）对比

3.3 井眼质量高

全井井眼规则，井眼扩大率较小，起下钻顺利，在完井测井作业期间，所有测井项目均一次完成。该井311.2 mm井段，在大井眼、浅层造斜、井斜较大、斜井段较长的情况下，采用常规电缆测井一次成功。

4 结论与建议

（1）通过优选钻头、BHA、配合优质高性能钻井液，采用常规的导向钻井技术可以满足勘探开发需求，达到工程施工目的，同时能够取得提速提效的效果。

（2）随着位移的增加，后期滑动钻进的时候出现托压现象，建议在后期施工的井中可使用水力振荡器等减摩工具，提高滑动钻进效率，进一步提高机械钻速。

（3）在涠二段遇到大段砾石层导致钻头磨损较为严重，建议在后续井中可对钻头进行针对性改进，提高钻头寿命。