LG地區(qū)X井快速鉆井配套工藝技術(shù)

摘 要

摘要：LG地區(qū)X井是中國石油天然氣集團公司布置在該構(gòu)造上的一口風(fēng)險探井，存在井深、巖石可鉆性差，參考資料較少，鉆遇異常高壓可能性.大，井底溫度高，縱向上地層壓力系統(tǒng)多，硫化氫含量
摘要：LG地區(qū)X井是中國石油天然氣集團公司布置在該構(gòu)造上的一口風(fēng)險探井，存在井深、巖石可鉆性差，參考資料較少，鉆遇異常高壓可能性.大，井底溫度高，縱向上地層壓力系統(tǒng)多，硫化氫含量普遍較高等鉆井工程風(fēng)險。針對深井安全鉆井的難點，開展了氣體鉆井、螺桿帶PDC鉆頭、防斜鉆井等綜合配套技術(shù)試驗研究，并提出如下建議；①在井下出現(xiàn)油、氣、水顯示，已危及鉆井安全，或供氣量不夠、井底沉砂超過20m，接單根困難以及有阻卡現(xiàn)象，應(yīng)及時轉(zhuǎn)換為鉆井液鉆井；②采用空氣錘不僅能夠保證良好的井身質(zhì)量，而且能保持較高的機械鉆速，應(yīng)繼續(xù)在Ø311.2mm井段中推廣應(yīng)用鐘擺、滿眼鉆具防斜技術(shù)；③加強總結(jié)，不斷完善LG構(gòu)造上的深井、超深井安全快速鉆井配套技術(shù)。
關(guān)鍵詞：深井探井；勘探碳酸鹽巖；氣體鉆井；螺桿鉆具PDC鉆頭
1 鉆井難度分析
    X井是LG構(gòu)造上的一口風(fēng)險探井，設(shè)計井深為6316m，鉆井工程風(fēng)險難度較大。
    1) 井深、巖石可鉆性差，鉆井速度低。
    2) 參考資料較少，鉆遇異常高壓可能性大，風(fēng)險大。
    3) 井底溫度高，預(yù)測井底溫度為173℃，給鉆井液的高溫穩(wěn)定性、固井水泥及鉆井液體系提出了非常高的要求。
    4) 縱向上地層壓力系統(tǒng)多，存在多個不同的壓力系統(tǒng)的產(chǎn)層段，鉆井中容易發(fā)生淺層油氣、地層水以及井漏、井塌等難題。
    5) 該區(qū)域飛仙關(guān)組、長興組等地層硫化氫含量普遍較高。
2 碳酸鹽巖地層鉆井技術(shù)指標取得重大突破
在X井大力推廣氣體鉆井、螺桿(轉(zhuǎn)盤)帶PDC鉆頭等鉆井新工藝、新技術(shù)，技術(shù)指標得到了飛躍性突破。該井完鉆井深為6530m，實現(xiàn)了碳酸鹽巖地層100d上5000m、145d完鉆，全井零事故、零污染，順利實現(xiàn)中靶，平均鉆機月速為1352m/臺月、機械鉆速為6.40m/h，創(chuàng)中國石油天然氣集團公司川慶鉆探工程公司在川渝地區(qū)的多項鉆井新紀錄。其中氣體鉆井、PDC鉆頭鉆井進尺達5534.83m，占全井總進尺的84.76%，平均機械鉆速8.84m/h。該井新工藝新技術(shù)進尺是黃金1井的1.85倍、東升1井的1.41倍，新工藝新技術(shù)平均機械鉆速較黃金1井提高87.29%、東升1井提高40.76%(見表1)。
表1 新工藝新技術(shù)鉆井技術(shù)指標表
井號
完鉆井深(m)
氣體鉆井
PDC鉆頭鉆井
進尺(m)
平均機械鉆速(m/h)
新技術(shù)占全井進尺(%)
進尺(m)
機械鉆速(m/h)
進尺(m)
機械鉆速(m/h)
黃金1
6182
1544.33
7.31
1446.45
3.42
2990.78
4.72
43.38
東升1
6288
2576.18
12.26
1354.26
3.26
3930.44
6.28
62.51
LG1
6530
3303.62
19.59
2247.98
3.95
5534.83
8.84
84.75
3 鉆井配套工藝技術(shù)
3.1 氣體鉆井技術(shù)
    該井用23d安全鉆進3303.62m，占鉆井總進尺的50.59%，加上轉(zhuǎn)換鉆井液等輔助作業(yè)時間共32d，氣體鉆井平均機械鉆速為19.59m/h、鉆機月速為3087m/臺月。
    1) 純空氣鉆井。該井在井段791～3440.60m推廣了純空氣鉆井技術(shù)[1～5]，鉆井進尺為2649.60m，平均機械鉆速為24.17m/h，其中1只空氣錘錘頭鉆井進尺為1712.82m，平均機械鉆速為26.95m/h。氣體鉆井層位：遂寧組-珍珠沖組，最大井斜為5.6°。該井在氣體鉆井中有不同程度的垮塌，鉆至井深3440.60m結(jié)束空氣鉆井。
   2) 氮氣鉆井。該井在井段3589.00～4243.02m推廣、試驗了氮氣、氮混氧氣體鉆井技術(shù)，鉆井進尺為654.02m，平均機械鉆速為10.53m/h。
    3) 氣體鉆井防斜技術(shù)研究。在該井氣體鉆井中采用空氣錘、鐘擺鉆具結(jié)構(gòu)鉆井，井斜得到了有效控制?？諝忮N鉆井過程中鉆壓低，防斜效果好，空氣錘具有比牙輪鉆頭更好的防斜打快優(yōu)勢，全井段井斜低于2.57°。在3601.32～4049.16m井段采用空氣鉆頭雙穩(wěn)定器鉆具組合，防斜效果良好，井斜最大為3.42°，平均井斜為1.80°，在4049.16～4243.02m井段采用空氣鉆頭塔式鉆具組合，井斜迅速增加，最大井斜為8.93°，全段平均井斜為7.13°，空氣錘、雙穩(wěn)定器鐘擺鉆具組合具有較好的防斜效果。
3.2 PDC鉆頭鉆井技術(shù)
    PDC鉆頭鉆井技術(shù)在川渝地區(qū)廣為應(yīng)用，針對LG構(gòu)造的特點，在雷口坡組至龍?zhí)督M地層開展了六刀翼、七刀翼PDC鉆頭的對比試驗，PDC鉆頭進尺達2247.98m，占鉆井總進尺的34.43%，平均機械鉆速為3.95m/h，較八刀翼PDC鉆頭鉆井速度提高30%。
    1) 在該井共試驗了六刀翼PDC鉆頭2只、七刀翼PDC鉆頭2只，PDC鉆頭鉆井進尺為1617.98m，平均機械鉆速為3.83m/h(見表2)。 
    2) 六刀翼Ø150mmPDC鉆頭現(xiàn)場試驗。該井在深井段飛仙關(guān)組-龍?zhí)督M碳酸鹽巖地層，試驗了1只六刀翼Ø150mmPDC鉆頭，平均鉆速為4.29m/h，成功穿越長興組288m進入龍?zhí)督M地層完鉆，試驗井段為5900～6530m，進尺為630m，鉆井液密度為1.38g/cm3，平均機械鉆速是同井使用牙輪鉆頭的2.63倍。
3.3 深井、高溫鉆井液技術(shù)應(yīng)用
    該井用氮氣鉆至井深4243.02m轉(zhuǎn)換為抗高溫鉆井液體系，該體系滿足了深井、高溫小井眼安全快速鉆井。
    1) 性能穩(wěn)定，維護處理周期長。該井鉆至井深4243.02m替入抗高溫鉆井液后，一直鉆至完鉆井深6530m，其中小井眼井段669m，在使用抗高溫鉆井液期間，鉆井液性能穩(wěn)定，維護時間少。
    2) 弱凝膠特性強，機械鉆速高。嚴格控制鉆井液中的膨潤土含量，控制黏土顆粒的分散狀態(tài)，鉆井液的初、終切力保持較低，滿足了攜帶鉆屑、懸浮重晶石的要求，減少了循環(huán)壓耗，實現(xiàn)了快速鉆井目標。
    3) 潤滑性強，防卡效果好。通過在井內(nèi)鉆井液中混柴油，加乳化劑，并增大潤滑劑用量，強化固控設(shè)備的使用，使鉆井液的潤滑性大大提高，該井深井段濾餅控制在0.5mm以內(nèi)，濾餅黏滯系數(shù)始終控制在0.14以下，多數(shù)點在0.12以下。
    4) 抗污染能力強。在進入污染層前，對該井的鉆井液進行了徹底的預(yù)處理，采用復(fù)配抗鹽、抗鈣處理劑進行護膠，選用高效抗溫稀釋劑控制鉆井液的流變性，使在整個污染層鉆井期間，鉆井液的濾失性能、流變性能波動不大，很好地滿足了鉆井工程對鉆井液性能的要求。
表2 Ø215.9mmPDC鉆頭鉆井技術(shù)指標表
廠家
井段(m)
鉆井方式
進尺(m)
機械鉆速(m/h)
層位
鉆井液密度(g/cm3)
百斯特M1375
4243.02～4619.60
螺桿
376.58
5.59
雷口坡組
1.25
百斯特1365
4619.60～5240.02
螺桿
620.42
3.72
雷口坡組
1.25
川克G407
5240.02～5440.19
螺桿
200.17
3.67
嘉三組
1.25
川克G406
5440.19～5816.00
轉(zhuǎn)盤
420.81
3.09
飛三組
1.25
注：PDC鉆頭進尺為1617.98m，平均機械鉆速為3.83m/h，較G447XL提高30%。
4 認識與建議
    1) 通過該井綜合配套技術(shù)的研究試驗，初步形成了LG地區(qū)安全快速鉆井技術(shù)體系，該地區(qū)部分井技術(shù)指標也實現(xiàn)了新的突破，其中一口井實現(xiàn)了143d完鉆。
    2) 空氣鉆井完應(yīng)及時轉(zhuǎn)換為鉆井液。井下出現(xiàn)油、氣、水顯示，已危及鉆井安全，或供氣量不夠、井底沉砂超過20m，接單根困難以及有阻卡現(xiàn)象，應(yīng)及時轉(zhuǎn)換為鉆井液鉆井。防斜技術(shù)，空氣錘鉆井具有較好的防斜效果，應(yīng)在氣體鉆井中加以推廣應(yīng)用，應(yīng)繼續(xù)在Ø311.2mm井段中推廣應(yīng)用鐘擺、滿眼鉆具防斜技術(shù)。完善LG構(gòu)造深井、超深井安全快速鉆井配套技術(shù)。氣體鉆井、PDC鉆頭優(yōu)選、優(yōu)化強化鉆井參數(shù)等鉆井新工藝新技術(shù)的推廣應(yīng)用，大大提高了X井的鉆井速度，需要多層次的總結(jié)、完善和提高，逐漸形成深井、超深井安全快速的鉆井配套技術(shù)。
參考文獻
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(本文作者：晏凌 胡衛(wèi)東 陳懷高 劉德平 陳云坤 中國石油天然氣集團公司川慶鉆探工程公司)