塔里木山前高陡构造钻井技术研究

[摘 要]针对塔里木油田山前高陡构造钻井施工难度大、事故复杂时效高、钻井速度缓慢等问题，开展以垂直钻井、优质高效 PDC 钻头、复合盐层钻井技术等为主要内容的先进技术的探索。

[关键词]山前高陡构造；提速；盐膏层；防斜；高压井井控

中图分类号：TE254.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

1.主要研究内容

通过钻井实践及资料研究对大井眼施工难点及提{钻速对策、盐膏层钻井难点对策、山前高陡构造地层倾角大的防斜技术，以及超深超高压气井井控措施等技术难题进行有益的探索并总结，以期很好地解决塔里木山前高陡构造的高速、高效、安全钻井问题，进而提速增效，增储上产。

2.大井眼施工难点与对策

2.1 大井眼施工难点

蹩跳钻严重、井壁不稳定、钻井液漏失严重、钻头与钻具选择余地小。

2.2 大井眼提{钻速对策

（1）研制使用大尺寸钻头

对于大井眼（采用 φ660. 4 mm、φ444. 5 mm钻头）、长井段砾石的钻进，钻头选型和防止跳钻是关键。目前的钻头型号少，选型单一，制约了钻井速度的提高，建议研制使用大尺寸镶齿钻头和高效大尺寸减震器。

（2）优选钻井参数

砾石层钻进，提高机械钻速的有效途径是优选钻井参数。转盘转速的使用应避开共振现象，排量使用既要考虑环空携砂返速，又要避免对井壁水力冲刷。钻井参数是钻压40-60 kN，转速50 -60r/min， 排量 36-44 L/s

（3）保持井壁稳定

φ660. 4 mm钻头配合φ127. 0 mm钻杆长时间使用，一旦发生井壁垮塌，处理相当复杂，甚至 进尺报废。钻井过程中力求操作平稳，避免定点 循环，勤划眼修复井壁。另外，利用物理化学封堵 原理，钻井液中加入适量防塌剂和it 土浆，增强 钻井液的抑制性，使井壁具有有效的支撑应力，从 而达到标本兼治、多元协同、解决地层剥落掉块和 巩固井壁的目的。

（4）处理携砂问题

针对以上各种情况，采取大部分时间用 36-44 L/s排量，保证钻屑有一定的上行速度，每 8-12h用50-55 L/s排量将井筒“清扫”两遍。 既[洁了井底，又保证了井壁稳定。同时，要提高钻井液黏度，增强其携砂能力。

（5）预防钻具事故

砾石层钻进瞥跳严重，使用较新钻具，加强对钻具的出人井检查和定期进行钻具 探伤、倒换等手段，避免钻具事故的发生。

（6）控制井身质量

山前构造地层倾角大、砾石层巨厚、胶结松 散、软硬不均是导致井斜的主要因素。采用φ241. 3 mm钻铤+φ203. 2 mm钻铤的塔式钻具 结构和φ279. 4 mm 钻挺 +φ22S. 6 mm钻挺 +φ203. 2 mm钻挺+φ139. 7 mm钻杆的塔式钻具 等2种钻具组合，可使用较低的钻压，井斜控制效果好。库1井中完电测全井段最大井斜为1°，说明了2种钻具组合的有效性。

3.盐膏层钻井难点与对策

3.1 盐膏层钻井难点

塔里木山前构造的井多数都有复合盐膏层， 而且埋藏较深。如库1井的吉迪克组5 001 -5601 m井段，迪那11井吉迪克组4188 -5060 m井段都钻遇纯白石膏、复合盐膏层。

3.2 盐膏层钻井对策

优选盐膏层段钻井液体系配方，要求钻井液 体系具有低黏、低切力性能。密度为2.0-2.37 g/cm3，Cr含量15 x 104 mg/L，抗井温度在100-110 度。

钻井液配方为2.5%坂土浆+1.5%NaOH+0.05%PAC- HV+8%SMP-2+3%SPC+3%PSC-2+2%FT-1+3%YL-100+1%MHR-86+20%NaCl+5% KCl+5%多甲醇+1% K2Si03+BGH-1： Fe203 （ 1：2），成分比例因不同的井略有差异。

进入盐膏层段前，采用聚合物钻井液体系，具有良好的抑制泥岩造浆性能。遇石膏显示，及时转为聚磺钻井液体系，提高钻井液的抗钙污染能力和抗高温能力。

钻穿盐膏层后，要求钻井液在高密度条件下加入堵漏剂后能满足随钻堵漏要求。其配方为：①井浆+4. 5% SQD-98（细）+2.25% SQD-98 （中粗）；②井浆+2.2% SQD-98（细）+2.2%SQD-98（中粗）+2.2% 311）-1；③井浆+4.4% SQD-98（细）+2.2%SQD-98（中粗）+1.1%核桃壳（中粗）+1.1%核桃壳（细）。

4.防斜技术难点与措施

4.1 防斜技术难点

山前高陡构造地层倾角大，各层位倾角大小不同，岩性结构变化大，地层应力高，井斜难以控制，在山前构造钻井，多使用塔式钻具结构和钟摆钻具结构，防斜效果无法保证，机械钻速也比较低。

4.2 防斜技术措施

（1）PDC钻头+直螺杆钟摆钻具结构

组合为φ311.2mm PDC 钻头 +φ244.5 mm螺杆+φ228.6 mm钻挺 x 2根+φ311. 1 mm 螺旋 稳定器 +φ203.2 mm钻铤 x 1 根 +φ311.1 mm螺旋稳定器+φ203. 2 mm钻铤x 14根+φ2O3. 2 mm随钻震击器+φ203. 2 mm钻挺x 2根+φ127 mm加重钻杆+φ127 mm钻杆。在山前高陡构造钻进，由依南2井、迪那11井、克拉203井的钻井参数和使用效果得知，该钻具结构具有良好的防斜作用，是较为便捷的防斜打快手段。

（2）偏轴钻具结构

从依南5井、克孜1井、依南4井使用偏轴钻具组合情况看，井斜要比使用钟摆钻具低1-3°，防斜效果较好。

（3）PowerV 垂直钻井技术的应用

斯伦贝谢公司的 PowerV 垂直钻井系统是一种主动防斜技术， 能够很好地解决山前高陡构造，既防斜又打快的矛盾， 目前该技术在国内山前高陡构造地层已成功应用。

5.超深超高压气井井控难点与措施

5.1 超深超高压气井井控难点

该地区气层埋藏深，压力高；裸眼井段长，层间矛盾大；井下温度高，钻井液维护处理难度大；完井作业时井控风险大。

5.2 超深超高压气井井控措施

（1）节流循环排气，合理控制回压

一旦发生溢流要尽快节流循环，处理气侵钻井液。回压的控制应根据溢流发现的早晚和井下 静止时间的长短，合理选择节流阀的开度及循环的排量，保持立管压力基本不变，尽快将气侵钻井液排出井筒。

（2）打封闭塞，减缓气泡滑脱速度

在起下钻、电测、中完作业、完井作业等工况 井下静止时间较长时，在油气层段以上注入一定 量高黏度钻井液形成封闭塞，封闭油气层，降低油 气侵入井筒的速度，增大微气泡与高黏度钻井液 的黏滞力和摩擦力，可以有效地降低气泡的上升 速度。

（3）特别注重小井眼井控问题

有些井小井眼段长达2000m，又是一口井的主要目的层，与大井眼相比具有环空容积小、起下钻所产生的抽吸与激动压力大等特点，要求操作 者从技术措施、观测及操作方面要严格执行小井 眼井控技术措施。

（4）制定井控工作预案

在钻开油气层前，要根据井况实际制定井控 工作预案，对井控工作进行风险评估，还要制定各 种工况下的应急措施，各班组要认真学习，将井控措施落实到各个岗位，以便发现问题及时有效地处理。

6.应用前景

（1）对于大井眼、长井段砾石的钻进，建议研制大尺寸镶齿钻头和高效大尺寸减震器，降低跳钻，延长钻头寿命。

（2）对于山前高陡构造，使用PDC钻头+直螺杆钟摆钻具结构或偏轴钻具结构，是防斜、提高机械钻速的有效途径，可以开展垂直导向系统的深入研究。

（3）根据塔里木山前高陡构造盐岩层的特点，开展针对西部地区盐岩层的蠕变应力与钻井液密度关系的研究，建立盐岩层蠕变特性与钻井液密度关系图版，以此指导深层高压盐膏层的钻井施工。

（4）研究超深超高压井地层压力预测与监测新技术，准确及时地预测地层压力，这是做好井控工作的前提和关键。

作者简介

王智华（1982―），男，江苏无锡，大学本科，工程师，胜利沙特钻井SP154队。