苏北地区张家垛区块大斜度井钻井技术研究

摘 要 大斜度井已成为开发张家垛油田低渗透、多、薄油气储层的有效手段之一。文章从钻具组合、钻头选型、井眼清洁、托压及井壁稳定等方面分析了大斜度井的技术问题，并提出了相应的解决措施，同时对施工中一些常见问题及解决问题的措施进行了陈述，现场总结出的结论与建议对于保证在该区块安全钻井、提高钻井速度都具有一定的参考价值。

关键词 大斜度井；托压；岩屑床；井壁稳定；钻具组合；钻头选型

中图分类号：TEl51 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）10-0110-02

苏北地区张家垛区块地质构造位于苏北盆地海安凹陷西部、曲塘次凹的北部陡坡带，是一个由边界断层控制、位于断层下降盘的大型鼻状构造。该区油藏压力属正常～异常高压系统，温度属正常温度系统。

1 施工难点

1.1 机械钻速低

张家垛盐城组一段，大段砂砾岩，对PDC钻头的磨损及其严重，三垛组一段硬脆性棕红色泥岩，硬度较强，可钻性差。

1.2 井身质量控制难

张家垛区构造复杂（断层多、断块小）、识别难。由于储层变化大，资料少，储层垂直深度、厚度、倾角存在不确定性，因此在油层段穿行时，调整井斜频繁，导致井眼轨迹复杂，斜井段长，托压粘附现象明显。

1.3 井壁稳定性差

张家垛区块拟水平井的施工，大段的硬脆性泥页岩导致井壁易垮塌、掉块，又因井斜大、岩屑床的客观存在，造成井下遇阻卡情况频繁发生，处理不当容易造成井下复杂和卡钻事故。

2 技术优化

2.1 钻具组合优选

该区块在钻遇800 m-1400 m井段时，灰色砂砾岩与泥岩互层，地层变化明显，钻时时快时慢，时有蹩钻跳钻现象，本文通过对该区块五口井相同井段采用不同的钻具组合进行对比，在同样满足施工要求的前提下，单扶钟摆钻具组合大大降低了施工的风险，并且机械钻速提高近36%。

表1 张家垛区块五口井不同钻具组合技术指标对比

井号 钻具组合 二开进尺（m） 纯钻时（h） 机械钻速（m/h）

曲2井 双扶钟摆 1378.00 105：50 13.02

张1-2HF 双扶钟摆 2017.53 157：30 12.81

张3-2HF PDC+单弯螺杆 1414.11 122：40 11.53

张3-3HF 双扶钟摆 1738.5 136：10 12.77

曲1-7HF 单扶钟摆 1659.50 93：50 17.69

2.2 钻头选型

在该区块三开井段使用KS1942GA、FL1655J和FMX553Z三种PDC钻头，具体指标如下表。

表2 钻头技术指标对比表

规格 井段（m） 进尺（m） 纯钻时 平均机械钻速（m/h）

KS1942GA 1722-2308 586 54：15：00 10.80

FL1655J 1842-2308 466 34：50：00 13.38

FMX553Z 2441.7-3056.65 614.95 103：45：00 5.93

FL1655J 2664.98-3138.91 473.93 91：40：00 5.17

通过对比，可以得出：钻遇相同井段，FL1655J较KS1942GA机械钻速高23.89%，而且对于可钻性极差的棕红色泥岩，钻时明显改善，同时钻头起出后，FL1655J钻头所有切削齿完好无损，没有任何崩片，KS1942GA钻头磨损严重，以无法再次使用。然而FMX553Z与FL1655J对比，两者差距不大，但FL1655J成本仅是FMX553Z钻头的70%左右。目前现场根据实际应用情况与厂家沟通，对FL1655J钻头的水眼分布和水道进行了改进，该钻头在该区块已能较好地完成直井段、造斜及稳斜井段的施工。

3 存在问题及解决措施

3.1 井眼清洁方面

1）存在问题：该区块拟水平井井斜大，岩屑床极易形成，从而导致井下遇阻卡情况频繁发生，处理不当容易造成井下复杂和卡钻事故。

2）解决措施：①通过短起下钻，特别是大斜度井段每钻进100 m-150 m，短起下1次，坚持每短起2次至30°井段，配合长短起1次至直井段，以达到破坏岩屑床的目的，对于大斜度井段，岩屑床相对比较严重的井段，可视情况起钻下简易钻具组合通井、洗井；②控制动塑比，使钻井液在环空中形成平板型层流以提高钻井液的悬浮能力和清洗岩屑效果，有效控制岩屑床的形成，特别是后期施工保证动塑比在0.45-0.6，确保钻井液足够的携砂能力；③配专门的高粘钻井液，在大斜度井段定期清扫，以达到破坏岩屑床的目的；④优化钻具组合，采用旋转钻具，大斜度井段坚持划眼等办法能够减轻钻具在井眼内的偏心度，同时使用顶驱设备，增大划眼距离，都可以有效的减少岩屑床的形成。

3.2 井壁稳定方面

1）存在问题：该区块造斜、稳斜段会钻遇大段的硬脆性泥页岩，水基钻井液滤液浸入地层，造成孔隙压力不断升高，进而导致钻井液丧失有效液柱支撑作用和近井壁有效应力在井壁周围的重新分布，水化作用使硬脆性泥页岩强度降低导致井壁失稳。

2）处理措施：①改善钻井液的抑制性，聚胺化合物协同K+或NH4+盐配合使用；②确定合理钻井液密度，维持井壁力学稳定，揭开阜宁组以前，将泥浆比重上提至1.30 g/cm3，同时严格控制泥浆失水

4 施工技术要点

1）正常钻进时安排专人负责观察返砂情况，根据返砂情况，决定划眼次数，在大斜度井段需增加划眼次数，以破坏未及时返出堆积在下井壁的岩屑，划眼时加大下放幅度，严禁出新井眼。

2）定向钻进托压严重时，可加大剂的加入量，同时分批次加入。

3）硬脆性泥岩井段严格控制好起下钻速度，防激动和抽吸压力造成井壁剥落、垮塌。

4）硬脆性地层尽量避免顶浆，如特殊情况需顶浆，小排量顶通即可。

5）起下钻出现遇阻卡现象，不可强拉硬压，以上下活动钻具为主，禁止随意开泵，特别是硬脆性泥岩井段需加倍注意。

6）密切关注泥浆性能变化情况，大斜度井段钻进，中压失水小于4，含沙量

7）起钻前严禁加重。

5 结论与建议

根据在张家垛区块所施工的几口井，总结各井段的地层特征与技术对比分析，得出以下结论与建议。

1）二开钻进选用单扶钟摆钻具组合，相对于PDC+螺杆双驱钻具组合及双扶钟摆钻具组合更易于防斜纠斜作业，同时也井下施工风险。

2）及时做好定向造斜井段及大井斜段的短起下、通井及保证性，可以有效防止下井壁岩屑床堆积引起的高摩阻，卡钻等复杂情况。

3）采用逐步倒装钻具组合，可以保证钻压有效传递到钻头上。

4）井眼轨迹控制技术是大斜度定向井钻井施工成功与否的关键，选择合适定向工具、定向措施是成功找准油层、避免井眼轨迹复杂的关键。

5）本区盐城组存在一段火成岩、含砺砂岩，对PDC钻头损伤极大，需要合理选择分配PDC钻头，以达到节约成本的目的，为达到提速提效的目的，建议除了入窗或者对造斜率要求较高的情况下使用牙轮钻头，尽量使用PDC钻头。

6）实钻中钻井液密度不宜过高，密度过高钻井液中劣质固相含量升高，会影响机械钻速，为降低钻井液中的有害固相含量，需对钻井液性能实时监测，利用好固控设备。

7）合理设计井身结构，选择合理的造斜点；本区快垛一段，硬脆性棕红色泥岩可钻性极差，以往施工工程中造斜点均选在该处定向造斜，而滑动钻进钻时偏高，建议上提造斜点，在可钻性差的井段井斜已增到位，以复合钻进为主达到提高平均机械钻速的目的，进而缩短钻井周期。

参考文献

[1]牛乐群，冯凡刚.大斜度大位移井眼净化技术[J].

[2]谢彬强.大位移井钻井液关键技术问题[J].钻井液与完井液，2012，29（2）：76-82.

作者简介

燕建成（1986-），男，汉族，山东寿光人，助理工程师，工学学士，现就职于中石化华东石油工程公司六普钻井分公司，从事石油钻井方面的技术研究工作。