论文部分内容阅读
摘 要：TK684井位于塔河油田六区，储层埋藏深，钻遇地层层序多而复杂，施工难度较大。在施工过程中，从钻井工程技术和钻井液措施两方面入手，成功运用PDC+螺杆钻具钻进技术，安全优质高效地完成了钻井施工任务。
关键词：塔河油田 优快钻井 PDC+螺杆 钻井液
一、TK684井基本情况
TK684井是西北油田分公司部署在塔河油田六区的一口开发井，位于库车县境内，井口位于TK661井南西254°18′15.69″，平距1597m；TK670CH井口北西315°30′2.15″，平距726m。2011年7月18日开始设备搬迁安装，7月23日7：00第一次开钻，9月18日17：00全井完钻，完钻井深5684.26米。纯钻时间393：25台时，平均机械钻速14.32m/h，台月效率2944.22m/台月。井身结构表见表1。
二、钻井技术难点
本井钻遇地层从上至下依次为库车组、康村组、吉迪克组、苏维依组、巴什基奇克、巴西盖组、舒善河组、亚格列木组、侏罗系、哈拉哈塘组、阿克库勒组、柯吐尔组、卡拉沙依组、巴楚组、鹰山组。钻遇的地层层序多，地层岩性复杂，主要表现为：康村组以上地层成岩性较差，易发生缩径或垮塌卡钻；吉迪克组富含石膏，易造成钻井液发生石膏浸，使钻井液性能变差，含膏泥岩吸水后发生缩径。库姆格列木群一巴什基奇克组砂岩发育，易形成虚厚泥饼而缩径，且施工过程中钻速快，细砂颗粒分散在钻井液中造成固相污染，钻井液性能维护困难。石炭系地层压力偏高，泥页岩吸水后易失稳，发生井壁掉块导致井径扩大。奥陶系碳酸岩地层溶洞、裂缝发育，易发生井漏、井涌等复杂情况。井身质量要求高，工程设计要求最大井斜角≤3°，水平位移<60m，全角变化率≤2.75°/25m，井径扩大率≤20%。
三、优快钻进技术
1. 钻井工程技术措施
1.1优化钻具组合及钻进参数。开钻时钻压由小到大，先轻压吊打，根据钻铤出导管鞋数量增加逐步增加钻压，保证井眼开直。一开井段444.5mm井眼正常钻进参数：钻压80—200kN，转盘转速60-90rpm；钻头出导管鞋30米后，排量逐步增大到最大值，保证钻井液的携岩和水力辅助破岩效果。
1.2优选PDC+螺杆。PDC钻头高转速、低钻压的要求，充分发挥PDC钻头剪切破岩机理，获得较高的机械钻速，并且可以降低转盘转速，减少钻具承受的扭矩，延长钻具寿命。在TK684井的钻进施工过程中，先后2次使用该项技术。第一次在二开井段1214-3900m，使用百施特12-1/4"MS1952SS钻头（水眼7*17.5mm），5LZ244.5×7.0型天津立林生产的螺杆，进尺2686m，纯钻时间80.5小时，机械钻速33.37m/h。第二次在三开井段3900-5576m，使用百施特8-1/2"MS1952SS钻头（水眼5*17.5mm），5LZ172×7.0型大港中成生产的预轮廓等壁厚螺杆，仅用时12天完成三开井段的钻进任务，比钻井工程设计工期提前17天，创造了塔河油田同种型号（8 1/2"MS1952SS）单只PDC钻头进尺1676米的新纪录，最高日进尺364m，平均机械钻速6.9m/h。在TK684井中使用PDC+螺杆钻井工艺，与在同区块采用转盘钻进方式相比，机械钻速可提高10%-30%（视地层不同）。
（3）合理的施工进尺安排。二开井段先用12 1/4″牙轮钻头钻进，使用江汉HAT127型钢齿牙轮钻头，进尺708.11m，牙轮钻头进尺不必太多也不能太少。在库车组以后，PDC钻头优势明显，传统钻头进尺太多，浪费时间，若进尺太少，井底不干净，不能给PDC钻头良好的井底环境，牙轮钻头主要用于扫塞，将井底清洗干净，在保证一定进尺的情况下，为PDC入井确保一个好的井底条件。
2. 钻井液措施
2.1一开井段。基本配方：基浆7%～8%土粉+0.4%～0.6%Na2CO3+
0.1%～0.2%NaOH水化24小时；混合胶液0.4%～0.15% NH4HPAN +0.2%KPAM混合基浆后，使性能达到设计要求后钻进。钻进过程中主要以等浓度胶液维护，强化体系的强抑制性，以0.5%-1%KPAM胶液大量补充泥浆量，补充大分子包被剂提高粘度，防止上部交接疏松地层发生垮塌，同时提高钻井液的携岩清洁效果。
2.2二开井段。钻井液工作的重点是提高钻井液的抑制性，抑制泥页岩水化膨胀，降低钻井液失水，常温常压失水控制在8-6ml左右，以确保形成的泥饼薄而韧，防止渗透性好的砂岩段形成厚泥饼，因此采用低固相聚合物钻井液体系。在钻进过程中，钻井液处理剂的使用以DBF-2，KPAM，PMHC、铵盐等为主，保证包被与抑制并举，又可降低失水，形成良好的泥饼，加入0.2%的RH-4，以防止钻头泥包。该井段钻井液的主要工作是严格控制钻井液固相含量，把钻井液的无用固相含量控制在8%以内，保证低固相、低密度是该井段钻井液的中心任务。
2.3三开井段。三开井段是本井的重点也是难点所在。该井段钻遇地层为白垩系、侏罗系、三叠系、石炭系，其中白垩系地层泥岩易水化膨胀，三叠系、石炭系中的泥页岩地层易吸水失稳，发生掉块、坍塌；白垩系、侏罗系地层中砂岩具有较高的渗透性，易形成厚泥饼导致缩径阻卡。采用聚磺防塌钻井液体系能有效解决此类问题。
四、结论与认识
1.采用合理的钻具组合和钻井参数、钻井液性能和适当短起下钻，解决了中上部地层起下钻过程中的严重遇阻问题。
2.使用螺杆+PDC钻头复合钻井技术，大幅度提高了钻井效率。在TK684井的钻井施工中，成功运用此项技术，快速优质地完成施工任务。
3.优选钻井液体系和采取井壁稳定技术措施解决了三叠系、石炭系地层钻进中存在的严重井壁失稳问题。
作者简介：李广，2007年7月毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事石油钻井相关工作。
关键词：塔河油田 优快钻井 PDC+螺杆 钻井液
一、TK684井基本情况
TK684井是西北油田分公司部署在塔河油田六区的一口开发井，位于库车县境内，井口位于TK661井南西254°18′15.69″，平距1597m；TK670CH井口北西315°30′2.15″，平距726m。2011年7月18日开始设备搬迁安装，7月23日7：00第一次开钻，9月18日17：00全井完钻，完钻井深5684.26米。纯钻时间393：25台时，平均机械钻速14.32m/h，台月效率2944.22m/台月。井身结构表见表1。
二、钻井技术难点
本井钻遇地层从上至下依次为库车组、康村组、吉迪克组、苏维依组、巴什基奇克、巴西盖组、舒善河组、亚格列木组、侏罗系、哈拉哈塘组、阿克库勒组、柯吐尔组、卡拉沙依组、巴楚组、鹰山组。钻遇的地层层序多，地层岩性复杂，主要表现为：康村组以上地层成岩性较差，易发生缩径或垮塌卡钻；吉迪克组富含石膏，易造成钻井液发生石膏浸，使钻井液性能变差，含膏泥岩吸水后发生缩径。库姆格列木群一巴什基奇克组砂岩发育，易形成虚厚泥饼而缩径，且施工过程中钻速快，细砂颗粒分散在钻井液中造成固相污染，钻井液性能维护困难。石炭系地层压力偏高，泥页岩吸水后易失稳，发生井壁掉块导致井径扩大。奥陶系碳酸岩地层溶洞、裂缝发育，易发生井漏、井涌等复杂情况。井身质量要求高，工程设计要求最大井斜角≤3°，水平位移<60m，全角变化率≤2.75°/25m，井径扩大率≤20%。
三、优快钻进技术
1. 钻井工程技术措施
1.1优化钻具组合及钻进参数。开钻时钻压由小到大，先轻压吊打，根据钻铤出导管鞋数量增加逐步增加钻压，保证井眼开直。一开井段444.5mm井眼正常钻进参数：钻压80—200kN，转盘转速60-90rpm；钻头出导管鞋30米后，排量逐步增大到最大值，保证钻井液的携岩和水力辅助破岩效果。
1.2优选PDC+螺杆。PDC钻头高转速、低钻压的要求，充分发挥PDC钻头剪切破岩机理，获得较高的机械钻速，并且可以降低转盘转速，减少钻具承受的扭矩，延长钻具寿命。在TK684井的钻进施工过程中，先后2次使用该项技术。第一次在二开井段1214-3900m，使用百施特12-1/4"MS1952SS钻头（水眼7*17.5mm），5LZ244.5×7.0型天津立林生产的螺杆，进尺2686m，纯钻时间80.5小时，机械钻速33.37m/h。第二次在三开井段3900-5576m，使用百施特8-1/2"MS1952SS钻头（水眼5*17.5mm），5LZ172×7.0型大港中成生产的预轮廓等壁厚螺杆，仅用时12天完成三开井段的钻进任务，比钻井工程设计工期提前17天，创造了塔河油田同种型号（8 1/2"MS1952SS）单只PDC钻头进尺1676米的新纪录，最高日进尺364m，平均机械钻速6.9m/h。在TK684井中使用PDC+螺杆钻井工艺，与在同区块采用转盘钻进方式相比，机械钻速可提高10%-30%（视地层不同）。
（3）合理的施工进尺安排。二开井段先用12 1/4″牙轮钻头钻进，使用江汉HAT127型钢齿牙轮钻头，进尺708.11m，牙轮钻头进尺不必太多也不能太少。在库车组以后，PDC钻头优势明显，传统钻头进尺太多，浪费时间，若进尺太少，井底不干净，不能给PDC钻头良好的井底环境，牙轮钻头主要用于扫塞，将井底清洗干净，在保证一定进尺的情况下，为PDC入井确保一个好的井底条件。
2. 钻井液措施
2.1一开井段。基本配方：基浆7%～8%土粉+0.4%～0.6%Na2CO3+
0.1%～0.2%NaOH水化24小时；混合胶液0.4%～0.15% NH4HPAN +0.2%KPAM混合基浆后，使性能达到设计要求后钻进。钻进过程中主要以等浓度胶液维护，强化体系的强抑制性，以0.5%-1%KPAM胶液大量补充泥浆量，补充大分子包被剂提高粘度，防止上部交接疏松地层发生垮塌，同时提高钻井液的携岩清洁效果。
2.2二开井段。钻井液工作的重点是提高钻井液的抑制性，抑制泥页岩水化膨胀，降低钻井液失水，常温常压失水控制在8-6ml左右，以确保形成的泥饼薄而韧，防止渗透性好的砂岩段形成厚泥饼，因此采用低固相聚合物钻井液体系。在钻进过程中，钻井液处理剂的使用以DBF-2，KPAM，PMHC、铵盐等为主，保证包被与抑制并举，又可降低失水，形成良好的泥饼，加入0.2%的RH-4，以防止钻头泥包。该井段钻井液的主要工作是严格控制钻井液固相含量，把钻井液的无用固相含量控制在8%以内，保证低固相、低密度是该井段钻井液的中心任务。
2.3三开井段。三开井段是本井的重点也是难点所在。该井段钻遇地层为白垩系、侏罗系、三叠系、石炭系，其中白垩系地层泥岩易水化膨胀，三叠系、石炭系中的泥页岩地层易吸水失稳，发生掉块、坍塌；白垩系、侏罗系地层中砂岩具有较高的渗透性，易形成厚泥饼导致缩径阻卡。采用聚磺防塌钻井液体系能有效解决此类问题。
四、结论与认识
1.采用合理的钻具组合和钻井参数、钻井液性能和适当短起下钻，解决了中上部地层起下钻过程中的严重遇阻问题。
2.使用螺杆+PDC钻头复合钻井技术，大幅度提高了钻井效率。在TK684井的钻井施工中，成功运用此项技术，快速优质地完成施工任务。
3.优选钻井液体系和采取井壁稳定技术措施解决了三叠系、石炭系地层钻进中存在的严重井壁失稳问题。
作者简介：李广，2007年7月毕业于西南石油大学石油工程专业，现从事石油钻井相关工作。