海拉尔定向井优快钻井技术研究

摘 要 海塔盆地是大庆油田持续稳产的一个有力接替区块，2010年以前在该区施工3400 m左右的定向井钻井周期需要70天左右，严重影响勘探开发效率，通过影响钻井速度原因分析，进行了井身结构优化，并对各段井眼轨迹控制技术进行研究，优选高效个性化高效PDC钻头，在井深增加50 m的前提下，钻井周期缩短23d，机械钻速提高30.96%。

关键词 井身结构优化；轨迹控制；高效PDC钻头；原因分析

中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）051-059-02

海塔盆地是大庆油田持续稳产的一个有力接替区块，是勘探开发的又一主战场。2010年以前在该区施工3400 m左右的定向井钻井周期需要70天左右，全井平均机械钻速6 m/h左右，根本无法满足加快勘探开发步伐。为此通过科研攻关和在和斜1井现场试验，在井深增加50 m的前提下，钻井周期缩短23d左右。

1 影响海拉尔定向井钻井速度原因分析

1.1 井身结构设计不合理

以往定向井采用两层套管结构，但表层套管只封固到200.00 m左右的第三系伊敏组底，但大磨拐上部浅灰色泥岩，成岩性差，质软、易垮塌，地层水敏性强，存在煤层，胶结疏松，成岩性差，遇水后水化膨胀，易发生井下复杂。

1.2 直井段防斜打直问题突出

大磨拐河组下部逐渐变为灰色泥岩夹粉砂岩、砂岩和砾岩夹层，可钻性较好，存在断层，地层倾角的范围是1.7°-25.0°，易发生井斜。为保证直井段打直，有时不得不采取轻压吊打方式，严重影响了机械钻速。

1.3 井眼轨迹控制难度大

稳斜段南屯组由深灰、灰黑色泥岩夹粉砂岩组成。出现角度不整合砂泥岩互层，存在断层、地层倾角达35°-60°，稳斜段长（达1500 m），稳斜钻进过程中常造成极易造成方位漂移及井斜增降，普通稳斜钻具稳斜效果差，应用MWD跟踪需经多长起下钻才能完成，严重制约着钻井速度。

1.4 钻头选型不合理

南屯组下部及铜钵庙组由砂砾岩段和页岩段组成。有些区块存在灰褐色碳质页岩和凝灰质砂砾岩互层，地层可钻性差、研磨性强，牙轮钻头纯钻进时间短，机械钻速低，起下钻频繁。

2 海拉尔定向井优快钻井配套技术

2.1 井身结构优化设计技术

井身结构设计是保证安全钻井，提高钻井速度的关键环节。首先利用三压力剖面优化井身结构，并与临井的井身结构进行对比分析，通过临井实钻地层特点和复杂情况对井身结构进一步修正，封固大磨拐上部浅灰色泥岩、粉砂岩及煤层等，防止井下复杂发生，为下步施工创造有利条件，典型井身结构如表1。

2.2 井眼轨迹控制技术

2.2.1 直井段防斜打直技术

为保证直井段打直，为下步定向段创造有利条件，采用直螺杆大钟摆钻具组合，既提高了机械钻速，又有效地控制了直井段井斜，和斜1井造斜点处1890.00 m井斜只有0.5°。

2.2.2 增斜段及稳斜段轨迹控制

根据以往施工井稳斜段井斜增降提前设计预留井斜角，采用MWD无线测量仪器、1.25°单弯螺杆配合牙轮钻头定向施工，既保证了工具面角的稳定，又提高了机械钻速。施工中采用复合和滑动钻进相结合，保证井眼曲率符合设计要求。

2.2.3 稳斜段轨迹控制

针对稳斜段长，井斜、方位易漂移等不利因素，采用三扶正器满眼强稳斜钻具组合，很好的解决了井斜和方位的漂移。

钻具组合：Φ215.9 mmPDC钻头+Φ214 mmSTB+Φ178 mmDC×1根+Φ214 mmSTB+Φ178 mmMDC×1根+Φ214 mmSTB+Φ159 mmDC+Φ127 mmHWDP+Φ127 mmDP

2.3 个性化高效PDC钻头应用

钻头选型得当能够提高机械钻速，增加单只钻头进尺，减少起下钻频出，缩短钻井周期，根据海拉尔区块南屯组地层软硬交错，普遍含砾石层，研磨性强的特点，优选了江汉钻头厂生产的KM1652R钻头，该钻头特点：1）钻头采用中等轮廓设计，优化保径设计，使钻头适应软至中硬地层。2）采用动态流场模拟技术，优化钻头喷嘴组合，深排屑槽布置方位以及优化水力结构，增强钻头清洗、冷却能力和防止钻头泥包。3）采用非对称式刀翼，力平衡技术及抗回旋设计技术，防止钻头在井底回旋造成钻头早期失效。4）采用优质PDC复合片，优化布齿技术，钻头具有较高的机械钻速。

在和X1井由于取心因素一只KM1652R钻头下井5次，实现一只PDC钻头成功穿越南屯组，累计进尺756.59 m，总纯钻进时间85 h，平均机械钻速8.9 m/h。

3 应用效果

3.1 机械钻速大幅提高

和X1井完钻井深3450.00 m，平均机械钻速7.55 m/h，钻井周期46.25d，相比以往施工井钻井周期缩短23d，机械钻速提高30.96%。

3.2 轨迹控制各靶点数据符合设计要求

和X1井完钻井深3450.00 m，最大井斜41°，三个靶点全部中靶，各靶点数据及设计与实钻对比如表2。

4 结论

1）通过井身结构优化，封固大磨拐上部不稳定地层，有利于安全快速钻井。

2）采用三扶正器强稳斜钻具组合，有利于海拉尔区块定向井稳斜段井眼轨迹控制，减少起下钻频次，利于提高机械钻速。

3）通过优选高效KM1652RPDC钻头，实现了南屯组的成功穿越，机械钻速明显提高。

参考文献

[1]李积泰.TP10CX井安全优快钻井技术[J].钻井技术论文集，石油工业出版社，2008.

[2]刘斌.海塔盆地直快钻井技术及发展方向[J].复杂结构钻井技术研讨会论文集，石油工业出版社，2010.

作者简介

申子臣，1988年毕业于大庆石油学院石油工程专业，现从事定向井、水平井现场施工及管理工作。