小集油田井身结构优化研究及应用

【摘要】随着勘探程度的不断加深，油气勘探对象日益复杂，控制投资的压力越来越大。钻井作为勘探开发过程中的重要环节，其费用占勘探开发投资的60%以上，而钻井的井身结构是影响钻井费用的主要因素之一。通过几年的实践，在保证钻井安全的前提下，对钻井的井身结构进行了优化、简化，并对其配套技术进行了研究，使得大港小集油田的钻井经济技术指标较以往大幅度改善，降低了油田勘探开发的综合成本。

【关键词】小集油田 井身结构优化 机械钻速 节约成本

井身结构设计是钻井工程设计的重要内容之一。随着对钻井地质客观规律的深入认识、钻井设备的日益改善以及钻井工艺技术的不断发展和提高，以往的井身结构设计模式已不能完全适应实际钻井条件的要求，需要改进和完善，以便进行合理的井身结构优化设计。

1 地质概况

小集油田位于黄骅坳陷孔店构造带南端的小集构造带上，该油田新老地层层序完整，自上而下钻遇的地层有第四系平原组、上第三系明化镇组、馆陶组，下第三系东营组、沙河街组、孔店组一二段地层。其主要含油层是下第三系孔店组的枣Ⅱ、Ⅲ油组。

小集油田已钻井主要分布在官161、小10-20和官28断块等断块，大部分为定向井，除官161断块的井较深，平均井深3698m以外，其它断块的井平均井深在3500m以下，主要为三开井身结构，表层套管下到150m左右，中间套管封固易漏馆陶组。

2 井身结构优化2.1 优化井身结构

小集油田近几年的井身结构大部分采用三开制，通过这几年在这个地区钻井，积累了很多的成熟的技术措施及经验。对不同断块的岩性分布和压力体系有了清楚的了解，为该地区优化井身结构设计和现场施工打下了坚实的基础。

因此可以首先在井深较浅的小10-20和官28断块进行井身结构优化，将三开井简化为二开井。如果地层条件和防碰要求许可，主要采用三段制。三段制定向井剖面相对简单，造斜点较深，造斜前直井段较长，需要控制的井段较短，表层套管封固较为松软的平原组地层。

2.2 从井眼轨迹方面考虑井身结构的优化

建议目的层为枣II、枣III，井深3200m左右的直井及位移较小的定向井采用二开井身结构，如果地质条件及防碰扫描情况允许，尽量采用三段制井眼轨迹，以减小井眼轨迹的控制难度、保证钻井安全。而目的层为枣IV、枣V的较深直井和定向井仍采用三开井身结构，否则会因地层压力系统多、控制井段及裸眼长度过长，一旦出现井漏、井涌、井塌等复杂情况不易处理，以至造成重大损失。

2.3 钻井液体系优选

钻井液体系选择应同时遵循以下原则：满足地质目的和钻井工程需要；具有较好的储层保护效果；具有较好的经济性；低毒低腐蚀性。

不同地层钻井液类型选择：

（1）在表层钻进时，宜选用较高粘度和切力的钻井液；

（2）在砂泥岩地层钻进时，宜选用低固相或无固相聚合物钻井液；在易水化膨胀坍塌的泥页岩地层钻进时，宜选用钾盐聚合物等具有较强抑制性的钻井液；

（3）在储层钻进时，宜选用强抑制性聚合物钻井液、无固相聚合物钻井液或油基钻井液等，并严格控制钻井液高温高压滤失量。

2.4 优选水泥浆体系保证固井质量

固井质量的优劣不仅影响到钻井过程的进行，而且关系到油气井的安全生产和寿命。而合理的固井设计是保证固井质量的关键。

在设计水泥浆体系及密度时，水泥浆不能压裂地层，因此密度要低于地层破裂压力，体系要能防石膏侵，水泥石强度满足固井要求，并要求水泥浆具有良好的稳定性，好的流变性能。体系：华银G级+降失水剂+分散剂+缓凝剂+消泡剂+膨胀剂+1.0m3冲洗液；

2.5 实现快速钻井，工程配套技术研究

该地区的平原组主要是粘土及散砂，从钻头的使用统计情况可以看出，该地层采用的最多的是江西产的P2钻头，该钻头在该地层能达到52.14m/h至71.43m/h的高的机械钻速，相对于其他钻头对比性价比，推荐采用P2钻头。

明化镇到馆陶上部地层，主要是泥岩、砂岩、细砂岩为主，采用的比较多的是大港产的KM243钻头，这是一种PDC钻头，单只钻头的进尺能达到1389m，机械钻速能达到19.10m/h至29.76m/h，所以眀化镇到馆陶上部地层，推荐采用KM243钻头。

对于该地区有代表性的馆陶底部砾岩，当然优先推荐采用江汉的HAT127钻头，几乎在所有的井中，都采用该钻头来钻馆陶底砾岩，所以该地层优先推荐HAT127钻头。

在孔东营、沙河街、孔店组，主要是泥质粉砂岩、泥岩、砂岩、砂泥岩互层、石膏层，这些地层采用的钻头共性就是PDC钻头，分别有江汉的T5445S，T5545SH，大港的MD9535、KM243钻头。江汉的T5545SH钻头，应用井数多，进尺能达到1459m，机械钻速达到9.38m/h，所以该地区优先推荐采用江汉的T5545SH钻头。

对小集地区同一区块进行比较，可以看出，2010年优化井身结构后，官161断块平均钻井周期缩短了5.51天，平均机械钻速提高了0.4 m/h。官28断块平均钻井周期缩短了1.5天，平均机械钻速提高了1.345m/h。小10-20断块平均钻井周期缩短了5.86天，平均机械钻速提高了1.94m/h。

小集地区断块完整，地质分层清楚，地层各段深度差异不大，在此地区多年开发并未形成异常高压，油藏属于低渗油藏。地层相对稳定、钻遇地层中不存在异常高压层和高压浅气层，客观上为优化、简化井身结构奠定了基础。通过该地区新钻井的钻井数据统计，证实该地区实施优化、简化井身结构方案是可行的。

3 结论

（1）该地区井身结构：三段制井眼Φ244.5mm×300m+Φ139.7mm×井深；五段制井眼或井深在3700m以上的采用Φ339.7 mm×30m+Φ244.5mm×500m+∮139.7mm×井深；

（2）钻井液在明化镇组以上用聚合物钻井液体系，下部地层采用抑制性钻井液体系，既能提高钻井机械钻速，又比较经济；

（3）钻头在该地区选型，上部馆陶组以上地层推荐KM243、MD9535，馆陶组可推荐选用江汉出厂的HTA517钻头，穿馆陶后推荐选用KM226、T5545SHPDC钻头；

（4）固井采用水泥浆体系：华银G级+降失水剂+分散剂+缓凝剂+消泡剂+膨胀剂。

参考文献

[1] H.Xu、T.Tochikawa、T.Hatakeyama.A Method for Bit Selection by Modelling ROP and Bitlife.PETSOC-97-78-P.

[2] 陈明，窦玉玲，李文飞，等. 川东北元坝区块井身结构优化设计[J].天然气技术.2010.3