俄罗斯萨哈林E号区块优快钻井技术.pdf

第 3 2卷 第 2期 2 0 1 0年 3月 石 油 钻 采 工 艺 0I L DRI LLI NG PR0DUCT1 0N TECHN0LOGY Vo 1 ． 3 2 No ． 2 Ma r ．2 01 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 20 0 9 70 6 俄 罗斯萨 哈林E号 区块优快钻 井技术 刘 任 远 中石化 国际石油勘探开发有限公 司， 北京1 0 0 0 8 3 摘要萨哈林 E号区块是中俄油气勘探领域的首个合作项目， 中俄联合作业公司在该区块先后钻探 3口探井， 该地区具有 “ 高日费、 高倾角、 高含气”的 “ 三高”特点， 作业过程中遇到了地质情况复杂、 地层倾角大、 研磨性强、 可钻性差、 地层易漏失等 问题 ， 钻井难度大、 施工窗口窄、 风险高， 一直制约着钻井速度的提 高。为解决以上问题， 有针对性地开展了萨哈林地区优快钻 井多项技术难题攻关， 形成了井身结构优化、 复合钻进技术的应用、 钻头优选、 泥包的处理、 钻井液防塌技术、 优快钻井组织管理 6项综合配套的优快钻井技术和经验， 用此技术指导现场生产， 提高了钻井效率， 降低了钻井风险， 为加快勘探开发工作提供了 有 效的钻井保证。 关键词萨哈林 E号区块；作业窗口窄； 地质复杂；复合钻进；钻头优选 中图分类号 T E 2 4 2 文献标识码 A Hi g h q ua l i t y a n d h i g h s pe e d d r i l l i ng t e c hn o l o g y i n Rus s i a n S a kha l i n- E Bl o c k L I U R e n y u a n S I NO P ECI n t e r n a t i o n a l P e t r o l e u m E x p l o r a t i o n a n dP r o d u c t i o n C o r p o r a t i o n ， B e ij i n g 1 0 0 0 8 3 ， C h i n a Ab s t r a c t S a k h a l i n E Bl o c k i s t h e fi r s t c o o p e r a t i o n p r o j e c t b e t we e n C h i n a a n d R u s s i a i n o i l a n d g a s e x p l o r a t i o n ． S i n o Ru s s i a n J o i n t Op e r a t i n g Co mp a n y h a s d r i l l e d t h r e e e x p l o r a t i o n we l l s i n t h e b l o c k o n e a f t e r a n o t h e r ． Th e r e g i o n c a n b e c h a r a c t e riz e d b y“ t h r e e h i g h ” ， i ． e ． h i g h d a i l y c o s t ， h i g h i n c l i n a t i o n a n g l e ， a n d h i g h g a s c o n t e n t ． P r o b l e ms o f c o mp l i c a t e d g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ， l a r g e s t r a t a d i p ， s t r o n g a b r a s i o n ， p o o r d r i l l a b i l i t y , a n d s e rio u s s tr a t a l o s s a r e a l l e n c o u n t e r e d d u rin g o p e r a t i o n ． Dril l i n g s p e e d a r e a l wa y s r e s t r i c t e d b y t h e g r e a t d ril l i n g d i ffic u l t ， s h a l l o w o p e r a t i o n wi n d o w, a n d h i g h ris k s ． T o s o l v e t h e a b o v e p r o b l e ms ， mu l t i p l e t e c h n o l o g i c a l r e s e a r c h e s a r e c a r rie d o u t f o r h i g h q u a l i t y a n d h i g h s p e e d d r i l l i n g i n S a k h a l i n r e g i o n ， a s a r e s u l t s i x s y s t e ma t i c t e c h n o l o g i e s a r e d e v e l o p e d ， i n c l u d i n g t h e c a s i n g o p t i mi z a t i o n ， t h e a p p l i c a t i o n o f c o mp o s i t i n g d ri l l i n g ， t h e b i t o p t i mi z a t i o n ， t h e p r o c e s s i n g o f b a l l i n g ， t h e a n t i - c o l l a p s e d r i l l i n g fl u i d t e c h n o l o g y , t h e o r g a n i z a t i o n a n d ma n a g e me n t o f h i g h q u a l i ty a n d h i g h s p e e d d r i l l i n g ． Al l t h e t e c hn o l o g i e s a r e a p p l i e d t o g u i d e fi e l d p r o d u c t i o n ， e n h a n c i n g t h e d ril l i n g e ffic i e n c y , d e c r e a s i n g ris k s ， a n d p r o v i n g e f f e c t i v e g u a r a n t e e f o r s p e e d i n g u p e x p l o r a t i o n a n d d e v e l o p me n t ． Ke y wo r d s S a k h a l i n - E Bl o c k ； n o ho w o p e r a t i o n wi n d o w； c o mp l e x g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s ； c o mp o s i t e d ril l i n g； b i t o p t i mi z a t i o n 萨哈林 E号维宁区块地处俄罗斯远东萨哈林 岛 东北大陆架鄂霍次克海域 ， 勘探面积约 5 3 0 0 k m ， 水 深 0 - 5 0 0 1T I ， 区块海域 l 0 月底开始结冰， 次年 6 月底 完全融化， 适宜现场作业时间每年仅 4 个月。该项 目 是中、 俄油气勘探领域的第一个合作项目， 该项目 的实施， 对探明萨哈林 E号内区块圈闭、 控制储量具 有重大作用。在该 区块先后成功实施 了 C井 、 B井 和 A井共 3口井的钻探 。B井和 A井的油气发现， 为萨哈林 E号区块的勘探开发提供依据。 1 地质特点及施工难点分析 An a l y s i s o f g e o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s a n d o p - e r a ti o nd i f fi c u l tie s 萨哈林 E号区块构造位置属于东萨哈林 一 鄂霍 作者简介 刘任远 ， 1 9 7 6年生。1 9 9 9年毕业 于大庆石 油学院石油工程 系， 2 0 0 5年在俄 罗斯 国立石 油天然气大学取得油 气田钻 井专业硕 士学位， 现为钻井主管， 从事海洋钻井的技术管理工作。E m a i l r y l i u s i p c ．c n 。 9 8 石油钻采工艺 2 0 1 0年 3月 第 3 2卷 第 2期 茨克盆地 ， 主要 目的层为 中中新统达吉组 ， 次要 目的 层为上中新统下努托瓦组。表层为浅层气发 育区， 有浅层气威胁， 需钻先导井眼预防或排浅层气。该 区块地质构 造较 复杂， 断层较多 ， 主要 目的层为气 层 。 1 ． 1 地质特点 Ge o l o g i c a l c h a r a c t e r i s tic s 1 ． 1 ． 1 地层岩性研磨性 强， 可钻性差下努托瓦组 及奥科贝凯组为砂泥岩、 砂砾岩互层 ， 泥岩胶结强度 大， 砾岩砾径较大， 可钻性中等， 跳钻频繁， 只能用牙 轮钻头钻进， 砾岩对钻头轴承损坏严重。其中， 属于 海泛期的奥科贝凯组有发育火 山凝灰岩夹层 ， 由于 火山活动影响形成火山凝灰质泥岩 、 凝灰质砂岩 ， 非 常坚硬 ， 硬度在 7以上 ， 并有大套砾岩以及砾岩与泥 岩的不等厚互层。该地层中砾岩厚度大 、 分选差、 胶 结不好 ， 引起频繁跳钻现象 ， 钻进速度较慢 ， 而且潜 在的发生井壁坍塌、 卡钻和漏失等井下复杂情况的 风险也较大。 中达吉组地层为中强胶结的石英砂岩， 含灰泥岩夹层可钻性级别为 6 - 8级， 岩性致密 ， 硬度 大， 研磨性强 ， 可钻性极差 ；下达吉组为中强胶结的 长石一石英砂岩 ， 粒径为细至 中细 ， 含当地特有的泥 岩 夹层 ， 密度为 2 ． 5 5 ～ 2 ． 6 5 g ／ c m ， 压实程 度高 ， 可钻 性差。维宁区块整体地层岩性研磨性强 ， 可钻性差 ， 机械钻速偏低。 1 ． 1 ． 2 地层倾角大， 易井斜维 宁区块属于背斜构 造， 地下断层多， 中下部地层如上达吉、 中达吉地层 倾角高达 2 3 。 ， 上部砂 、 泥地层交互出现， 是强烈的造 斜地层 ， 给井身质量控制带来了很大难度 ， 严重制约 了钻井速度的提高， 并因此易诱发键槽卡钻等事故 及复杂情况。除了吊打防斜、 定 向纠斜外 ， 目前没有 有效 的井斜控制手段 ， 机械钻速缓慢 。如 B井最大 井斜角 出现在 3 2 1 6 ． 1 7 m， 为 5 ． 4 7 。 ， 其垂深 3 2 1 4 ． 8 7 m， 但从 2 8 7 7 m 以下井斜角增大较快 ， 而且往下有增 大的趋势。滑动纠斜后 ， 最大井底水平位移为 6 0 ． 1 4 m， 符合设计要求。 1 ． 1 ． 3 地层 含煤层 ， 易漏 失 中新统 Nl o k 奥科 贝凯组为泥岩夹砂岩 ， 含 砂量往下部增多 ， 砂质岩 中普含火山凝灰岩 ， 局部 含灰质 和煤 层 ， 钻井过程 可见煤屑 ， 该地层可钻性差。根据 已钻井资料显示 ， 奥科贝凯组易漏失 ， 已钻维宁 2井 俄罗斯人所钻 在 4 0 0 ～ 5 1 0 m发生漏失 ， 漏失速度为 2 1 m ／ h ， 钻井 液 密度 为 1 ． 1 7 g ／ c m ， 整 个达 吉组 1 3 2 0 ～ 1 5 8 0 m和 1 9 3 0 2 3 7 0 m含煤层， 易漏， 除玄武一砂一黏土基质 的地层外均有漏失 ， 漏速为 1 5 m。 ／ h ， 第 四系、 上努托 瓦组及下努托瓦组也含煤层 ， 易发生钻井液漏失。 临 井在 产 层 附近 有 H， S ， 含 量较 低 ， 为 0 ． 2 ％～ 0 ． 4 ％， A井钻探过程 中未发现。 1 ． 2 施工难点 Ope r a t i o n di f fic u l tie s 1 ． 2 ． 1 钻 头泥包严重维宁区块上部地层钻井过程 中钻头泥包严重 ， 制约机械钻速提高并诱发潜在的 工程危险。如先导井眼 0 3 1 1 ． 1 m m井段和 0 4 4 4 ．5 mm井段钻头泥包严重 见图 1 o 图 1 A 井扩 眼 钻 头起 出井 内图 F i g ． 1 P u l l i n g o u t o f r e a mi n g b i t f r o m A we l l 1 ． 2 ． 2 跳钻频繁达吉组为滨浅海沉积相 ， 地层岩 性以砂岩、 泥岩为主， 含少量灰岩 、 云岩 ， 地层较为压 实 ， 细砂 岩、 粉砂岩发 育， 岩性互层交错 ， 表现为研 磨性极强， 中等强度的钻进跳钻。联合作业公司施 工的 3口井均跳钻频繁 ， 其 中， A井在 2 1 4 8 m 以下 ， 钻遇砂泥岩互层 ， 泥岩致密 ， 压实程度高， 密度在 2 ． 6 e C c m 以上 ； 砂岩孑 L 隙度也较低 ， 压实程度高， 砂岩 占 4 0 ％～ 6 0 ％左右， 机械钻速低 8 ～ 1 2 m／ h ， 这段钻具的 横向震动和纵向震动很强， 中达吉组的中下部机械 钻速低。MWD所测的横 向振动值为 5 ～ 7 ， 如果其数 值长期大于 5 ， 则可能会折断钻具。跳钻、 大幅度的 黏滑扭转振动 以及剧烈 的横 向振动及涡动不仅会影 响钻井速度 ， 还容易使钻柱疲劳破坏 ， 诱发钻井事故 ， 增加了钻井成本和风险 1 ． 2 ． 3 井壁垮塌上达吉和 中达吉组段含当地特有 的泥岩夹层， 地层 中的泥岩以非膨胀性 黏土矿物为 主， 部分井段蒙脱石含量较高， 表现为易水化膨胀， 胶结差 ， 压实情况差， 易垮塌致井径扩大。如 B井四 开 03 1 1 ． 1 mm井段 1 4 4 7 ～ 2 5 0 0 m ， 循环时一切畅通 ， 起钻遇阻 ， 振动筛返出大量 的碎块 ， 掉块直径 l 0 ～ 4 0 mm， 电测 结果显 示 1 4 8 0 ～ 1 5 6 2 1T I 井径 3 3 0 ．2 ～ 3 6 8 - 3 mm， 1 5 8 7 ～ 1 8 0 3 m井径 3 8 1 ～ 4 1 9 ． 1 mm， 2 0 6 3 ～ 2 2 9 3 m 刘任远 俄 罗斯萨哈林 E号 区块优快钻井技术 9 9 井径 3 8 1 - 4 1 9 ． 1 n l lT I ， 大部分井段为 3 8 1 ～ 4 0 6 ． 4 mm， 井径扩大较大 。 1 ． 2 ． 4 设备老化美国 T R ANS OC E A N公司是一个 国际著名钻井承包商 ， 各项作业制度 、 程序规范比较 严格 ， 但是 由于大部分钻井设备在 2 0 世纪 6 0 、 7 0年 代建造， 设备老化现象严重。如 B井钻具刺漏 9 次， 振动筛经常坏， 泥浆池不能完全密封等等。 1 ． 2 ． 5 时间窗口窄 钻井 日费奇高 ， B井单 位进 尺 成本为 3 4 9 4 5 ． 1 2 美元 ／ m， 测 、 录、 试 、 固的服务费用 也较高， 根据在俄施工许可证要求 ， 2 0 0 9 年度需在有 限的时间窗 口实现钻 2口井 ， 两 开两完的 目标十分 艰 巨。 2 钻井技术对策 Te c hn i c a l s o l u t i o n s t o dr i l l i ng 2 ． 1 井身结构优化设计 Op t i m i z a tio n d e s i g n o f c a s i n g s t r u c t u r e 利用三维地震、 测井资料预测地层压力， 建立 该地 区地层压力剖面后 ， 针对维宁区块 复杂 的地质 条件， 在综合考虑安全、 快速、 俄罗斯矿产法规、 岛内 物资装备等因素条件下， 前 2口施工井采用通用的 较常规结构预 留一层套管的优化结构 O9 1 4 ． 4 mm 66 0． 4 mm 044 4． 5 m m 31 1 ． 1 m m 021 5 ． 9 mm， 在正常情况下 ， 下人 O1 7 7 ． 8 mm尾管 ， 遇异 常 时可以增加一级套管 ， 增强处理复杂情况的能力。 以上结构是俄罗斯 国家矿产法规定 的套管结 构， 改动需层层审批。经对三维地震、 测井资料预 测地层压力 的研究及实钻分析后 ， 多方努力 ， A井最 终 修 改 为 O9 1 4 ． 4 IT I n l 04 4 4 ． 5 mm0 3 1 1 ． 1 mm O2 1 5 ． 9 mm， 改进的井身结构优势在于 1 相对于该地 区常规井 身结构节省一层套管 ， 降低钻井总成本和工作量。 2 应付复杂能力强， 可以增加备用套管层次， 减 少承压堵漏的难度和井眼失稳的机率 ， 并提高井控 能力。 3 提高钻井速度 。因为井眼尺寸适中， 最大、 最 小井眼井段尽量减少 ⋯。 4 取消 06 6 0 ． 4 mm井段岩屑收集和运输 ， 减少 了制约钻井机械钻速的因素， 节约了宝贵的钻井作 业时间窗 口。 2 ． 2 复合钻进技术 Co m p o s i t e d r i l l i ng t e c hn o l o g y 常用 的优快钻井技术主要有 2种方式 ， 即 P D C 钻头 螺杆钻具 无线随钻或有线随钻监测 钻井 方式及国外广泛应用 的垂直钻井系统。P DC钻头 螺杆钻具的钻井方式主要利用螺杆钻具的高转速和 P D C钻头的破岩特点， 在低钻压、 高转速、 大排量的 情况下， 达到提高机械钻速、 有效控制井斜的目的 。 研究表明 复合钻井可以防斜， 其实质仍然是钟摆钻 具防斜， 不同之处在于钻头转速提高了数倍， 利用螺 杆钻具低钻压、 高转速特点 ， 提高钻具 的防斜 、 纠斜能 力 。钟摆钻具是利用斜井 内钻柱切点以下钻铤重量 的横 向分力把钻 头压 向井眼下方 ， 以逐渐达到减小 井斜 的 目的。这个横 向分力的作用就象钟摆一样 ， 故称为钟摆力 。螺杆防斜钻具也是利用钟摆力来达 到防斜 、 降斜 的 目的。应用 “ P DC钻头 随钻打捞 杯 塔式钻铤 MWD 钻杆” 组合适合于低钻压、 高转速条件下的快速钻进， 与钟摆钻具结构配合使 用进行 防斜钻井 ， 如需要则可用 MWD纠斜 ， 以提高 钻井速度和井身质量 J。A井使用复合钻井技术控 斜效果较好 ， 下钻探测海水 底部井斜 0 ． 4 。 井深 7 2 m处 ， 0 3 1 1 ． 1 n l n l 井眼导眼钻进后井底 7 0 0 m井斜 为 4 ． 5 。 ， 0 4 4 4 ． 5 ra n ] 扩眼时使用塔式钻具采用吊打的 方式 ， 降斜为 0 ． 1 8 。 ， 完钻井底井斜为 5 ． 6 7 。 ， 水平位移 3 9 m， 符合设计要求。 螺杆防斜钻具组合 的优点 可进行滑动钻进和 复合钻进。 滑动钻进时， 如需要可纠斜、 扭方位作业。 螺杆钻具转速一般为 1 5 0 ～ 2 0 0 r ／ mi n ， 远高于钻机转 盘的转速， 因此， 在中软地层能获得较高的机械钻速 和较好的防斜纠斜效果。 复合钻进 技术在维 宁区块 提高机械钻速上 取 得 了明显成效 。在 B井 2 8 4 8 ． 7 ～ 2 8 8 9 m试验性 使 用复合钻进 ， 机械钻速为 1 5 ． 0 7 m／ h ， 同等情况机械 钻速达 2 ． 6 9 ～ 1 0 ． 1 0 m／ h 。为此 ， A井在三开 03 l 1 ． 1 mm 井 眼 开 始使 用 复合 钻 井 方 式 ， 效 果 较 好 ， 如 9 7 9 ～ 1 6 2 7 m 井 段 试 用 P DC钻 头 螺 杆 复 合 钻 进 ， 钻 压 为 3 0 ～ 6 0 k N， 井 底 钻 头转 数 为 1 4 0 ～ 1 8 5 r ／ mi n ， 排量为 5 5 ～ 6 0 L ／ s ， 环空返速为 1 ． 2 ～ 1 ． 4 m／ s ， 机械钻速达 3 3 ． 2 3 m／ h ， 与常规钻井相 比， 钻进速度 提高 7 9 ％ ， 并有效地控制井斜。全井仅在 0 3 1 1 ． 1 m m井段滑动纠斜 8 m 1 9 6 8 ～ 1 9 7 6 m ， 完钻井底 位移为 3 7 1T I ， 符合设计要求。全井的平均机械钻 速为 l 6 ． 4 8 m／ h， 为所施工 3口井中最高 ， 全井平均 机械钻 速提高 了 5 0 ％ 以上 ， 井斜也 得到 了有 效控 制。 同时还取得了开钻以来 l 趟钻井进尺最多 6 4 8 m 和 日进尺最高 4 3 7 1 T I 的技术指标。实钻效果 l 0 0 石油钻采3 - ． 艺 2 0 1 0年 3月 第 3 2卷 第 2期 充分证 明该项技术在萨 哈林地 区具有 较好 的应用 前景 。 根据已钻井资料和现场实际， 计算 出最优钻 压， 确 保钻进 成本最低 的最 优转速 和最优 钻压组 合 。如在四开 O 2 1 5 。 9 mm井段采用塔式钻具组合配 合 P DC钻 头钻进 ， 钻 压 3 0 ～ 5 0 k N、 排量 2 8 ～ 3 2 L ／ s 、 1 2 0 ～ 1 8 0 r ／ mi n高转速钻井时 ， 实钻效果较好 ， 具体情 况见表 1 。 表 1 使用优快钻井前后平均机械钻速对比 m ／ h T a b l e 1 C o mp a r i s o n o f a v e r a g e R a t e Of P e n e t r a t i o n R OP b e f o r e a n d a f t e r u s i n g t h e h i g h q u a l i t y a n d h i g h s p e e d d r i l l i n g t e c h n o l o g y 2 ． 3 钻头优选 Bi t o p t i m iza t i o n 利用 已钻井 的电性 资料 测 、 录井 研究 了不 同层段 的岩石组 分 ， 预测 了牙轮钻头 、 P DC钻头可 钻性， 分析了岩石硬度、 塑性及抗剪强度等力学特 性 ， 进而建 立 了维 宁 区块 的钻井 岩石力 学特性 连 续剖面。经过对 该地 区钻井岩石力学特性连续 剖 面 、 岩石 可钻性剖 面研究 ， 为钻头选 型提供 了理论 和实 践依据 。研究 表 明， 奥 科 贝凯 组 以上 采用 大 牙齿 钻头 比较适 合 ；较均 质 的泥岩 、 灰岩 和粉 砂 岩， 选择 P D C钻头有利于提高速度 ， 使用效果较 好 。通过对地层 的分析及 P DC钻头切削结构设计 和水力结构设计原 理 的研究 ， 结合 P DC钻头在 含 砾 夹层 中的工况 ， 并根据维宁 区块 实际情况 ， A井 优选 了适用于该地 区的钻 头 ， 即上 、 中达吉组使用 百施特 的 0 3 1 1 ． 1 mm M1 6 5 5 S S钻头 ；中、 下 达吉 组 使 用 S mi t h的 03 1 1 ． 1 mm MS I 7 1 6 WP X钻 头 ； 下 努 托 瓦组 和 奥 科 贝 凯组 选 用 B a k e r的 04 4 4 ． 5 mm R C1 3 5钻头 ， 其机械钻速见表 2 。奥科贝凯组 下部及 上达 吉组 和 中达 吉组使 用 S MI T H生产 的 0 4 4 4 ． 5 mm M6 1 6 V P BX钻头 ；中达吉组使用百施 特的 0 2 1 5 ． 9 mm M1 6 5 5 S S钻头 ， 该钻头中等抛物 线 、 弧形六刀翼冠形 、 螺旋保径 和中高密度布齿设 计适合该地层上部钻进 ， 使用不 同专利技术 的复合 片提高了钻头钻进硬地层 的能力 ， 在钻具组合中加 入减震器 和震击器以减少钻具震动 ， 并在卡钻时可 以连续上击 和下击 ， 确保钻进安全 。A井钻头施工 具体情况见表 2 。 表 2 A井钻头使用情况 T la b l e 2 Us e o f b i t i nA we l l B井 O2 1 5 ． 9 m m井段 2 6 7 5 ～ 3 2 5 2 ． 5 m使用 HJ T 517G 、 M 6I6 BVPX 、 PD C PSCl36、 M 6l 6BVPX 、 M6 1 6 B VP X、 M1 9 5 5 S S 、 M1 9 5 5 S S 、 M1 9 5 5 S S共 8只 钻头， 平均机械钻速仅为 4 ． 5 7 m／ h ， 使用优快钻井技 术后， A井 O 2 1 5 ．9 m m井段共使用 4只钻头 其中 1 只为取心钻头 ， 平均机械钻速 l 7 ． 5 4 m／ h ， 机械钻速 刘任远 俄罗斯萨哈林 E号 区块优快钻井技术 1 0 l 提高 2 ． 8 3 倍 。 2 ． 4 钻井液的防塌及 日常性能维护 Ant i - c ol l a ps e a nd da i l y pe r f or m a nc e m a i nt e - n a nc e o f d r i l l i ng flu i d 导眼使用海水 高黏钻井液 海水钻进 ， 钻完 用稠浆替满井眼 ， 二开使用膨润土聚合物钻井液 ， 三开 至井 底使 用 KCI 聚合 物钻 井液 ， 使 用 了 M I S W A C O的新型 A X 一 1 震动筛 ， 有效地减少了有害 固相， 并提高了C C B系统对钻井岩屑的收集， 提高 了工作效率。在 0 4 4 4 ．5 m m井段使用 K C 1 ／ 聚合物 钻井 液 ， 该体系不仅具 有较好的页岩抑制性 ， 而且 流变参数合理 、 润滑性好 、 抗钙污染 能力强 ， 能够满 足该地区钻井的要求 。正常钻进时以 “ 细水长流 ” 的方式加入预水化的聚合物胶液， 通过固控设备的 使用， 使钻井液性能满足低黏、 低切、 低密度、 低固 相和适 当失水的要求 ， 同时补充预水化膨润土浆和 防塌剂 ， 以增强钻井液的造壁性 。建立钻井液安全 密度 是确保 井壁稳 定 的基 本条 件 ， 故而在 易塌井 段 ， 取钻井液设计 的最大值 ， 防止 井壁垮塌而造成 井径扩大 ， 并加人防塌类化学药品。钻进至 目的层 前， 加入适量降失水剂， 把失水降至设计要求的范 围内 ， 在用好 固控设 备和保证携砂 、 井壁稳定和压 稳地层 的情况下 ， 保 持钻井 液性能达到钻井要求 ， 改 变钻井参数 、 精心操作 ， 尽可能地提 高钻井 速度 和减少 P DC钻头泥包 现象。在易漏地层 ， 钻井 液 密度尽可 能控制 在设计下 限， 控 制钻井液黏度 、 切 力， 保持钻井液有较好的流变性， 降低环空压耗， 加 入堵漏材料 ， 控制钻井液性能 ， 并控制下钻速度 ， 减 少激动压力。在钻井 中要求大排量钻进 ， 一是保证 在较高 的机械钻速下环空有一个较低的钻屑浓度 ， 二是加大对井壁 的冲蚀效果 ， 使泥岩水化膨胀缩径 速度 与钻井液 的冲蚀达 到一个 动态平衡 J 。每钻 2 0 0 ～ 3 0 0 m根 据情况进行 短起下 ， 及 时修 复井壁 ， 钻一段保一段。 2 ． 5 泥包的处理 Pr o c e s s i ng o f ba i tin g 尽管 P D C钻头不像牙轮钻头那样容易发生牙 轮 、 牙齿脱落等事故 ， 但发生钻头泥包的机率却 比牙 轮钻头大得多。研究表明， 具有抛物线轮廓和刮刀 式水力设计 的聚晶金刚石 P D C 钻头在页岩地层 中不易产生泥包 ， 而采用脊式布齿或开放式表 面水 力设计的 P DC钻头或平 ／ 圆轮廓 P D C钻头则相反。 P DC钻头的水力设计对钻头泥包的产生具有较大的 影响 ， 故而在 A井 中优选 了 P D C钻头。实践表明， 所选钻头能满足现场需要 。 泥包钻头处理 加中心喷嘴， 加长喷嘴 ， 增加转 速使岩屑甩向井壁 ， 钻井液加入抑制剂 ， 增大环空返 速。为 了减少泥包 ， 尤其是假滤饼缩径 ， 增大排量 ， 提高钻井液的返速， 使其达到紊流冲蚀井壁的作用。 钻井过程 中要求双泵打钻， 通过调节喷嘴大小使排 量满 足高返速要 求 即在二 开井段上部采用 大于 1 ． 1 m ／ s 的高返速钻进 ， 三开和四开井段采用大于 l - 3 m／ s的高返速 ， 钻进进入 2 3 0 0 m后根据泵压情况 ， 可 适当降低返速 ， 但不得小于 1 ． 0 r n ／ s 的环空返速 。 使用安全防卡技术 ， 主要是强化钻具管理制度 ， 所有人井工具均进行探伤 ， 使用减震器减轻钻柱震 动 ， 定期定钻深起下钻 ， 并充分循环保证井 内干净 ， 钻井过程 中优化钻井参数 ， 并及时调整 。配备足够 数量的打捞工具等 ， 全井使用 l 8 。斜坡钻杆 ， 防键槽 卡钻， 并 准确记录每次遇 阻的吨位 、 井深等， 认真分 析并采取相应措施 。 3 取得的主要成果 Ke y r e s u l t s o b t a i ne d 通过对以上优快钻井技术和管理方法的运用 ， A 井井身合格 率 l 0 0 ％， 1 8 m长筒取心 收获率 1 0 0 ％， 固井合格率 1 0 0 ％， 节约钻进周期 4 ． 5 d ， 整个钻井生 产工作安全无事故 ， A井的钻探获得成功。同时， 维 宁区块 自推广应用 “ 优快钻井技术 ” 以来 ， 取得 了较 好的效果。 1 A井完钻井深 2 5 3 0 m ， 钻井周期 2 1 ． 8 1 d， 全井平均机械钻速 l 6 ． 4 8 m／ h 。 2 取得 了该 区块施工 以来一 趟钻井进尺最多 6 4 8 m 和 日进尺最高 4 3 7 m 的技术指标 ， 创 目前 维宁区块 的单只钻头进尺最高纪录。 3 平 均机械钻速 较 B井提高 8 3 ％ 以上 ， 较 C 井提高 2 1 ％ 以上 ；平均钻井 周期较上 2口井缩 短 3 0 ％ 以上 ；上达吉和中达吉组平均井径扩大率小于 3 0％；单井尾管节约 1 0 5 5 m 以上 ；单井钻井成本 节约预算 4 5 0 0 万美元以上。 4 认识与建议 Re c o g n i t i o ns a n d s u g g e s t i o ns 1 钻井工程是投资大、 风险大 、 技术密集 的系 统工程 ， 因此系统筹划 、 周密考虑、 超前运行是非常 重要的。细化钻井计划进度 ， 提高钻井效率 、 缩短周 1 0 2 石油钻采工艺 2 0 1 0年 3月 第 3 2卷 第 2期 期 ， 如在陆地上接好浮箍 、 浮鞋 ， 候凝期问在 安全窗 口内， 分次组织接钻具 ， 组织好交叉作业等。 2 联 合作业 公 司组织 D R I L L I NG ． O N P A P E R 纸上演练 和 J S A 作业风险分析 ， 制定紧急预案， 是确保工程顺利实施 的前提。管理人员知识面宽、 高度负责、 职责明确、 精细管理、 提前筹划、 周密安排 对工程顺利安全实施十分重要 。 3 尽量选择有在俄施工经验的国际分包商 ， 优 化合 同类型并制定 维宁区块合同台帐 ， 这样既减 少了对当地技术标准适应时间， 又加强了各环节的 监督和检查， 充分发挥第三方监督的作用， 强化和当 地各方的协调和沟通， 使工程与当地标准接轨， 及时 获取资源国认可。 4 树立钻井事故和复杂情况可预防和可控制意 识， 建立了维宁区块事故及复杂情况预防及处理专 家系统 ， 在地层压力预测难度较大的情况下 ， 进一步 开展邻井 、 邻构造地层压力的对 比和预测研究 ， 提供 较为科学的地层压力梯度 曲线 ， 降低钻井风险和难 度。建立了萨哈林 E号地区地层可钻性级别与钻头 类型的对应关系， 优选钻头序列 ， 而且针对地层研磨 性和硬度的不同特征， 对钻头进行改型设计， 从而使 单只钻头的切削效益和行程进尺进一步提高。同时 加强对新井的钻井技术措施 的跟踪 和评价 ， 及时提 出调整和优化施工方案 ， 极大地降低了工程风险。 5 优化井身结构及地质资料录取。随着萨哈林 达吉及努托瓦油藏开发与认识的深入 ， 同时根据许 可证要求 2 0 0 9年要力争完成 2口井的钻探任务， 决 定优化钻井 程序 ， 两 口井均为四开结构。在达到地 质 目的的前提下， 明确完钻 目的 ， 根据实际钻遇情况 可决定提前完钻； 简化、 优化资料录取项 目， 可节约 大量作业时间。 6 通过复合钻进技术的应用， 选择合适的钻具 组 合， 优化钻 井参数 ， 控 制井斜 ；采用 塔式或塔式 钟摆钻具组合， 配备合理的钻井参数， 必要时使用 MWD配合单弯螺杆进行纠斜。实践证明， 复合钻井 适合萨哈林维宁区块， 并取得了技术和经济上的巨 大成功。 7 岩屑运输及处理 ， 建议在平台靠近震动筛出 口处焊接钢管并接出平 台， 直接将返 出岩屑排到三 用工作船 ， 这样可以节约大量的人力物力， 并为快速 钻井创造条件 ；或是租赁有较大 甲板面积的工作船 以更大限度地摆放岩屑箱。 作者附言稿件在撰写过程中得到吴学成和张志刚的大 力协助， 在此表示感谢。 参考文献 Re f e r e n c e s [ 1 ] 何龙 ． 川东北地区优快钻井配套技术 [ J ]。 钻采工艺， 2 0 0 8 ， 3 l 4 2 4 2 6 ． HE Lo n g ． S y s t e ma t i c h i g h s p e e d a n d h i g h s p e e d d r i l l i n g t e c h n o l o g y i n No r t h e a s t S i c h u a n l J J． D r i l l i n g P r odu c - t i o n T e c h n o l o g y , 2 0 0 8 ， 3 l 4 2 4 2 6 ． [ 2] 贺 兆顺 ． 优快钻 井技 术初探 [ J ] ． 西部探 矿 工程， 2 0 0 5 ， 1 0 1 3 1 - 1 3 2 ． HE Z h a o s h u n ． Di s