高石梯-磨溪构造龙王庙组优快钻井技术研究-.pdf

2 01 5拄 第9 卷 第 1 期 天 然 气 技 术 与 经 济 Na t u r a l Ga s T e c h n o l o g y a n d Ec o n o my Vo 1 ． 9．No ． 1 Fe b． 2 01 5 d o i 1 0 ．3 9 6 9／ j ． i s s n ．2 0 9 5 1 1 3 2 ．2 0 1 5 ． 0 1 ．0 1 0 高石梯 一 磨溪构造龙王庙组优快钻井技术研究 唐一元周礼张觉文彭冠铭孙斌彭景云 中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司，重庆4 0 0 0 2 1 摘要高石梯 一 磨溪区块位于四川盆地乐山一 龙女寺古隆起磨溪潜伏构造带，在须家河组、嘉陵江组、龙王 庙组、灯影组地层都有较好的油气显示，特别是龙王庙组及灯影组，是四川盆地近2 0 年勘探取得重大突破层 系，目前 是重要的勘探前景区。针对该区块上部垮塌、缩颈、泥包、地层压力梯度大，二叠系地层易井漏、地层研磨性强等钻 井难点，应用了高扭矩螺杆 P D C钻井技术、个性化钻头技术、优化钻井液性能、强化钻井参数、控制井眼轨迹等多 项技术措施。在磨溪2 0井提速效果明显，该井创下高石梯 一 磨溪区块行程周期最短、平均机械钻速最高，3 l 1 ． 2mm 井眼行程周期最短，仅用4 只P D C钻头就钻完3 l 1 ． 2 mm井段等多项纪录。 关键词高石梯 一 ■浜埒塌缩殒龙主庙钻头选墨优化钻井液快遮钻井 文献标 识码 B 文章 编号 2 0 9 5 1 1 3 2 2 0 1 5 0 1 0 0 3 5 0 5 0 引言 1 技术难点分析 高石梯 一 磨溪 区块 构造位 于 四川盆地乐 山 一 龙女寺古隆起磨溪潜伏构造带，是盆地内加里东期 形成的巨形鼻状古隆起 ，该区域内地层较全，沉积 厚度大 ，分布范围广 ，但在隆起的高部奥陶、志 留 、泥盆 、石 炭系地层缺失 较多 ，寒武 系 、震旦 系 目的层分布相对稳定 ，所处 的构造带均属 于继 承性 发育 n 。在须家河组 、嘉 陵江组 、龙王庙组 、灯影 组地层都有较好的油气显示 ，特别是龙王庙组及灯 影 组 ，是 四川 盆地 近 2 O 年 勘探取 得 的重大 突破层 系，目前是重要 的勘探前景区。 随着油气勘探的形势逐渐明朗，步伐的加快 ， 相继部署了一批寒武系龙王庙组专层井 ，各种新技 术也在高石梯 一 磨溪构造上大量应用，形成了一套 行之有效的钻井技术工艺 。其 中磨溪 2 0 井提速效果 明显 ，该井创 下 了高石梯 一 磨溪 区块行程 周期最 短 、平均机械钻速最高 ，3 1 1 ． 2 mm井 眼行程周期最 短 ，仅用4 只P D C 钻头就钻完3 1 1 ．2 m m井段等多项 纪录，并使得高石梯 一 磨溪区块提速方案得以完善 和确定 ，为该地区快速钻进积累了丰富的经验 。 1 本 构造 凉 高 山 一 珍 珠 冲段 主要 岩 性 以泥 岩 、页岩为主 ，须五段 主要岩性为页岩 ，雷二 一 嘉 四段主要岩性以石膏为主，上部井段的防塌和防钻 头泥包 ，下部井段 的防膏盐层 缩径卡钻是本构造 的 重点 及难 点 ，能 否在 3 l 1 ． 2 mm井段 提速 ，做 好 防 塌 、防卡工作是本井段 的关键 ，根据磨溪 2 0 井 、磨 溪 2 0 3 井 、磨溪 2 0 4 井来看 ，在 3 1 1 ． 2 mm井段均出现 页岩掉块、钻头泥包、起下钻大段划眼的情况。另 外上部井浅 ，悬重较轻 ，上提遇卡后 ，下放不易放 脱 ，如果没有顶驱 ，用卡瓦倒 划时 ，极易 出现卡钻 现象 。 2 在 3 1 1 ． 2 mm井段钻遇长段泥岩 、膏盐段造成 钻井液污染严 重 ，表现出在水 敏性极强 的地层抑制 性不足，地层造浆严重，而在高密度钻井液中，这 个 问题将 直接 导致钻井液 流变性 的高温稳定性难 以 保 持 ，为维持 流变性性 能的稳定 ，被迫频繁调整钻 井液或者置换钻井液 ，环保压力大 ；黏土、固相物 质 在高压差 、低 渗透的作用下形成虚厚泥饼 ，易造 成小井眼压差黏附卡钻 。 修订 回稿 日期 2 1 4 1 0 1 0 作者简介庸⋯ 死 1 9 8 4一 ，_ _r 程师，从事钻井技术 作。E - ma i l 5 8 9 5 0 1 7 6 q q 0 1 1 1 。 天然气技术与经济 ／ 35 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 9 卷 唐一元 ，等高石梯 一 磨溪构造龙王庙组优快钻井技术研究 第 1 期 3 第四次开钻钻进后，钻井液密度提升至2 ． 1 0 g ／c m 3 左右 ，在龙潭至茅 口段 ，地层压力较高 ，钻 进时全烃值高，一般在 7 O％一 9 O％，每趟起下钻 后，循环排后效严重 ，需提高钻井液密度平衡地层 压力 ，但在栖霞组 易出现裂缝性漏失 ，洗象 池 、龙 王庙组易出现溶洞性漏失 ，一旦发生井漏 ，压差 卡 钻的风险极大，甚至会造成下漏上喷的井控险情。 4 须家河组砂岩研磨性较强，P D C钻进复合片 磨损较快 ，每只纯钻 时间短 ，进尺少 ，增加起下钻 更换钻头次数 ；二叠 系因在栖一底部含有燧 石及硅 质灰岩 ，普遍采用牙轮钻头钻进 ，机械钻速较低， 严重制约了钻井速度。 2 技术措施分析 2 ． 1 优化钻井液性能 。制定合理措施解决垮塌 、泥 包及缩颈问题 1 在凉高山 一 须六段 、雷 四 一 嘉 二 段使用 高扭 矩螺杆 ，双车双泵 大排量钻进 5 0～6 0 L／s ， 高转速 、大排量不仅有效地增加 了井 眼扩大率 ，而 且快速带出井底钻屑 ，清洗 P D C刀翼流道 。 2 在泥页岩及膏盐层钻进 ，划眼和拉挂井壁工 作最为重要 ，钻进 中接单根 立柱 前必须划 眼 1 ～2 次 ，每 2 0 0 m短起下钻一次 ，特别强调石膏井段钻进 “ 钻 1 划 2 ”的划眼措施 ，严格控制石膏井段上提下放 的操作吨位 ，摸清摩阻吨位，严防遇阻提死造成卡 钻，保证扶正器尺寸，如外径磨小应立即更换 臼 。 3 页岩段钻进 。控制钻井液滤失量和抑制封堵 防塌能力 ，保证 K C 1 和大分子聚合物浓度 ，及时一次 性加足沥青等封堵材料 ，并在不同层位及时提高钻 井液密度 ，在补充胶液和使用离心机时及时加 重钻 井液密度 ，在一定程度上解决 了井壁稳定问题 。 4 泥岩段钻进。维持较低 的钻井液切力 ，保持 钻井液流变性 ，以提高冲刷能力 ，防止泥包钻头 。 5 膏盐段钻进 。在进入雷 口坡组膏盐层前 ，控 制好坂含，提高磺化处理剂浓度、p H值等提至推荐 上限进行预处理 ，强化抗膏盐能力。 2 ． 2 分层段快速钻井技术 2 ． 2 ． 1 第二次开钻钻进 使用4 4 4 ．5 m m P D C 钻头 ，低固相聚合物钻井液 转盘钻进，使用高转速、大排量钻进 排量不低于7 O L／s ，转速 8 0 r ／m i n ，调校好指重表 ，钻进前期钻 铤较少 ，控制钻压 ，确保井 眼打直 ，后期钻 压控制 在 1 0 0 1 2 0 k N ，及时监测井斜 ， 严防多加钻压，造 成表层井斜；3 3 9 ．7 m m套管串不下浮鞋浮箍，组合 第三次开钻钻具组合，直接下P D C 钻头钻完水泥塞 后第三次开钻钻进 ；钻井液为预水化 白土浆 6％ K P A 0 ． 5％ ，终切小于4 ，保持较好流变性 ，使用好 固控设备，振动筛及离心机使用时间可达 1 0 0 加 强观察振动筛返出岩屑 ，发现掉块增多及时转化体 系，提高钻井液密度。 2 ． 2 ． 2 第三次开钻钻进 本构造重点在 3 1 1 ． 2 m m井段 实现快速钻进 ，探 索 四趟钻完成 ，不仅能大大节约钻井周期 ，而且可 避免钻井液长期侵泡后加剧水化膨胀反应造成井壁 垮塌及缩颈带来 的井下复杂情况。 1 沙 溪 庙 试 验 P D C钻 头 胎 体 改 刚体 ，试 验 S F 5 6 、S F 5 6 S 两个型号，如表 1 所示 ，机械钻速提高 1 ～ 3 倍，该钻头可作为上部软地层的定型钻头使用。 2 开展 P D C钻头 螺杆复合钻进试验 ，较单一 的 P D C钻进机械钻速提高 4 0％，个性化改进后 的大 扭矩2 4 4 ．4 7 5 m m螺杆使用时间已能匹配高性能 P D C 的使用 。凉高山 一 须六 段 P D C螺杆 和雷 口坡 一 嘉二。 段 P D C螺杆试验取得突破 ，实现一趟钻 ，如 表 2 所示。 3 须家河组砂岩研磨性强 ，钻头磨损较快 ，一 表 1 S F 5 6 、S F 5 6 S 型号钻头应用情况分析表 36／N a t u r a l G a s T e c h n o l o g y a n d E c o n o m y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第4 9 期 天然气技术与经济 钻井工程 表 2 使用 2 4 4 ．4 7 5 mm螺杆提高机械钻速分析表 直以来制约了快速钻井技术的发展，在本构造须家 河组 的快 速钻进仍 是突破 的重点 ，使用进 口P DC钻 头 ，合理选 型 MM7 5 R H ，优 化参数 ，控制钻井 液 性 能。根据实钻资料统计分析 ，钻进 时钻速 控制在 8 0 r ／m i n ，钻压前期控制在 8 0 k N，后期可逐渐加至 1 0 0 1 2 0 k N ，防止P D C 钻头复合片先期磨损，导致 钻 时增加 ，起 钻更换钻 头 。保持钻井 液 中 3％的柴 油 ，0 ． 5％一1％的表面活性剂 ，并保持 K C 1 和大分子 聚合物的浓度 ，争取一 只P D C钻头穿过须家河组 。 2 ． 2 _ 3 第 四次开钻钻进 针对二叠系机械钻速低 的钻井难 点 ，开展了二 叠系硅质灰岩 、燧石结核灰岩分布规律统计分析， 由于地层倾角小，没有高陡构造，与邻井地层参照 对 比性强 ，通过对 已钻井 的统计分析 ，总结 出了二 叠 系硅质 灰 岩 、燧石 结 核灰岩 分 布规律 ，提 出 了 P D C钻头使用 的井段 ，在二叠 系含有硅质灰岩 、燧 石结核灰岩地层使用耐磨性较好6 1 7 齿型牙轮钻头， 而在未含有硅质灰岩 、燧石结核灰岩的构造 和地层 中使用进 口P D C钻头 ，并合理选型 ，能够明显提 高 二 叠 系地层 机 械钻 速 ] ，嘉二 一 茅 口段 P D C钻 头 螺杆实 现一趟钻 ，机械钻速 提高 2 5％一 7 5％。 磨溪 2 0 井实现了单只钻头 螺杆从嘉二。 钻至茅二 段 ，进尺 1 0 1 9 ． 4 3 m，如表 3 所示。 表 3 P D C钻头 螺杆在第四次开钻中的应用情况表 2 ． 3 事故复杂预防处理技术 1 垮塌、缩颈防卡技术 接单根及起钻前大排量充分循环，加强划眼及短 程起下钻作业 ，3 1 1 ． 2 m m井眼钻进时需高转速 不带 螺杆 可达 到 9 0 ～1 0 0 r ／m i n ，带 螺杆控 制在 3 05 0 r ／ m in ，须家河段可适当降低转速至8 0 r ／ m in 、大 排量 5 0～6 0 L／ s 钻进 ，接单根 立柱 前必须划 眼 1 2 次，接单根时使用气动旋扣器 ，旋紧丝扣后立 即开泵 ，再使用液气大钳 紧至规定扭矩 ，使用此方 法 ，接单根停开泵 时间可控制在 2 mi n 以内，减少钻 具在井 内的静 止时 间 ，减小 了卡钻风 险 ，每 1 0 0 2 0 0 m短起下钻一次 ，严格控制膏盐层井段上提下放 的阻卡 吨位 ，摸清摩阻 吨位 ，遇阻卡 吨位不超 过 5 t ，遇 阻卡坚持 耐心 细致划 眼 ，现场准备 地面震 击 器 ，如遇阻卡复杂情况 ，可及 时处理 ，减少事故复 杂处理时间。 2 井漏预防技术 由于岩性及 地层压力 的原 因出现裂缝性漏失 和 溶洞性漏失 的可能性极 大 ，在下钻过程 中速度不能 太 快 ，下 至井底后先 转动钻具破 坏钻井液静切 力 ， 再缓慢开泵，防止井内出现较高的激动压力将井压 漏 “ ；钻进时在适合的层位可降低钻井液密度0 ．0 3 ～ 0 ．0 5 g ／ e m ，起钻前再恢复至起钻密度，可有效降低 循 环压耗及 液柱压力带来 的井漏风险 ，有利于减小 因窄密度窗口引起诱导性井漏的趋势。 天然气技术与经济 ／ 37 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第4 9 期 天然气技术与经济 钻井工程 2 0 1 5 拄 2 通过 优选钻 头类 型 ，强 化钻井 参数 ，加强 P D C 钻头使用的技术措施，磨溪2 0 井钻达井深4 6 8 2 m处顺利完钻 ，全井仅用 时8 2 ． 1 6 d 含密 闭取芯时间 8 d ，全井平均机械钻速4 ．4 m／ h ， 钻机月速 1 7 0 8 ．7 6 m／台月，创下高石梯 一 磨溪构造龙王庙专层井行 程周期最短 、平均机械钻速最高，3 1 1 2 m m井眼钻 井周期最短 、使用钻头数量最少等多项纪录。 3 在栖一段底部更换6 1 7 齿形牙轮钻头，穿过 硅质及铝土质泥岩段，进入寒武系后 ，立即起钻更 换P D C 钻头，以提高机械钻速。 4 良好 的钻井液性能是本构造快速钻井 的重 中 之重 ，钻井 液必须 具有抑制性强 、封堵能力 强 、流 变性好，热稳定性好等特点，使用K C 1 聚合物钻井液 及聚璜钻井液体系，并及时有效地做好体系维护及 转换工作 。 参考文献 [ 1 ]张林 ，魏国齐 ，汪泽成 ，等．四川盆地高石梯 一 磨溪构 造带震旦 系灯影组 的成藏模式 [ J ] ．天然气地球科学 ， 2 0 0 4，1 5 6 5 8 4 5 8 9 ． [ 2 ]姚建军 ，郑浚茂 ，宁宁，等．四川盆地高石梯 一 磨溪构 造带 震旦 系含油 气系统 研究 [ J ] ．天 然气地 球科学 ， 2 0 0 2 ，1 3 6 7 4 “ 7 9 ． [ 3 ]黄兵．天东0 1 2 一 H1 井长水平段安全快速钻井技术[ J ] ． 钻 采工艺，2 0 1 0 ，3 3 6 1 3 2 - 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