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坨770区块优快钻井技术

   发布时间:2017-08-25   [点击量:421]  


[摘 要]坨770井是胜利石油管理局一口重点探井,位于济阳坳陷东营凹陷坨-胜-永断裂带,胜北大断层下降盘坨770砂体。坨庄地区沙河街地层,石英含量高,岩石强度大,研磨性强,在钻进过程中,容易发生蹩钻、跳钻现象,导致钻头寿命大大降低,机械钻速受到较大影响,因而增加钻井成本。本井采用合理正确的钻井液体系,有效保护油气层,保证钻井施工安全。

  [关键词]坨770井 上海中曼PDC钻头 优化钻具组合 聚磺防塌钻井液
  中图分类号:TE242 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)21-0051-02
  1、概述
  1.1 地质概况
  坨770井是口三开评价井,井型:直井,设计井深4090m。位于济阳坳陷东营凹陷坨-胜-永断裂带,胜北大断层下降盘坨770砂体。本井区南部紧邻油气资源丰富的董集洼陷,东为民丰洼陷,油源条件较好。北为陈家庄凸起,本井区来自凸起之上的碎屑物源充足。由陈家庄古高地风化剥蚀的大量碎屑物质,沿大断层下降盘堆积形成了各种扇体,这些砂砾岩体夹持在厚层的生油岩中,非常有利于油气的聚集。胜北断层下降盘在沙三段沉积时期以深湖-半深湖相的暗色泥岩为主,油源条件较好。北为陈家庄凸起,由陈家庄古高地风化剥蚀的陆源碎屑不断注入形成多套滑塌浊积岩,这些浊积岩埋藏于有机质丰富的暗色泥岩之中,靠岩性的封闭能够形成自生自储的岩性油藏。本井区沙三段、沙四段发育了多套分布范围广的深水滑塌扇三角洲砂砾岩体,易形成岩性圈闭;这些岩体夹在巨厚的生油岩中,有利于油气聚集成藏。本井钻遇地层从上到下依次为新生界第四系平原组,新近系明化镇组和馆陶组,古近系的东营组、沙河街组(沙一段、沙二段、沙三段、沙四段)。
  1.2 难点分析
  (1)坨770地区沙河街地层石英含量高,硬度大,研磨性强,蹩跳钻现象严重,普通PDC钻铤钻头受到制约;使用牙轮钻头,为减轻钻进中蹩、跳钻现象,只能轻压钻进,使得机械钻速大大降低,难以实现提高经济效益的目的。
  (2)由于地层结构的杂乱无规律、软硬互夹层多、换层频繁以及破碎层硬、脆、碎的特性,使得在钻探施工过程中钻头寿命低下,频繁起下钻易导致井壁坍塌、掉块等事故经常发生,钻进时效难以提高。而在复杂地层条件下钻进,钻井液体系选择不正确,不能有效保护油气层,容易造成井下复杂情况。
  2、坨770井各开技术总结
  2.1 一开技术总结
  为了确保直井防斜打直,除优选使用合理的钻具结构以外,还注意表层开空时,用气动小绞车平衡水龙带的重量,方补芯入转盘吊打开空,确保表层打直,为以后施工打下良好的基础。一开采用小循环方式钻进,下入6根8寸钻铤和3根7寸钻铤,保证下部钢度,防止井斜,小钻压吊打完钻铤后挂双泵钻进,保证井眼开放,利于套管下入。打完进尺加入一定增粘药品提高泥浆粘度,防止泥浆粘切低沉沙快,导致套管下不到底。
  2.2 二开技术总结
  二开396-1635m井段采用φ311.1mm3A(ST127)+φ228.6mm钻铤*26.73m+φ308mm扶正器*1.89m+φ203.2mm钻铤*52.47m+φ177.8mm钻铤*25.65m+φ158.8mm无磁*9.10m +Ф127mm钻杆的钻具结构, 二开时采取轻压吊打的方式打出表层120米后,在恢复正常钻压进行全面钻进,扶正器起到修井壁和吊打纠斜的作用,有力的保证了二开井段的井身轨迹,同时下入无磁钻铤,便于测斜监控井身轨迹,做好直井的防斜工作。使用三个20mm的水眼,双泵快速钻进,便于更好的携带出砂子。
  1635-3059m井段采用φ311.1mmPDC*0.35m+φ228.6mm钻铤*26.73m+φ203.2mm钻铤*25.65m+φ308mm扶正器*1.89m+φ203.2mm钻铤*26.89m+φ177.8mm钻铤*25.65m+φ158.8mm无磁*9.10m+φ127mm钻杆的塔式钻具结构,钻压控制在6t以内,同时及时测斜监控井身轨迹,该钻具组合保证该井段井斜不超过1度,直井防斜取得了较好的效果,很好的保证了直井井身轨迹,为三开钻进技术套管防磨起到了较好的作用。
  经过调研坨庄地区已钻井井史资料,对坨770井的邻井,在沙河街地层不同钻头的平均机械钻速,和纯钻进时间,进行分析比较,最后优选上海中曼的PDC钻铤钻头(M5566HJ),水眼:φ20*5+φ22*2,进尺:1424m,创造该区块单只钻头进尺记录,纯钻进时间163.5小时,平均机械钻速8.71m/h,机械钻速提高50%以上,大幅度提高了机械钻速,缩短钻井周期,节约钻井成本。
  2.3 三开技术总结
  三开井段第一趟钻使用φ215.9mm3A*0.25m+φ177.8mm钻铤*25.63m+φ213mm扶正器*1.86m+φ165mm钻铤*112.29m+φ158.8mm无磁*9.1m+配合接头*0.5m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆的钻具组合,使用H517G牙轮钻头,因技术套管磁性较大,跳钻现象严重,机械钻速仅2.39m/h,钻进120m后起钻换PDC钻铤钻头,进尺未见明显变快,钻进至3396m,起钻下入φ215.9mm3A*0.25m+φ172mm直螺杆*7.63m+φ165mm钻铤*112.29m+φ158.8mm无磁*9.10m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆的钻具组合,使用江汉钻头厂生产的MD517X牙轮钻头,钻速提高1倍,但因动力转速较高,对牙轮钻头提前损坏,导致后期施工机械钻速较低。后期施工一只使用江汉钻头厂生产的HJT517GK牙轮钻头。
  三开井段泥岩段较多含少量砾岩,钻时较慢,在3674.43m至井底,由于地层倾角较大,出技术套管后,井斜开始增长,井斜较大,最大达到6.33度,采用了双偏双母接头,钻具结构:φ215.9mm3A*0.25m+双偏双母接头*0.61m+φ177.8mm钻铤*16.95m+φ213mm扶正器*1.86m+φ165mm钻铤*84.23m+φ158.8mm无磁*9.1m+配合接头*0.5m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆,起到了较好的降斜效果,井斜在井深3550米6.33度,到井深3775m井斜降至3.27度,下部井段稳斜,保证了井身质量。   2.4 取芯井段(3669.03-3674.43m)技术措施
  钻进至3669.03m,按照设计要求进行取芯,钻具组合:φ215.9mm取心钻头+φ194mm取心筒*9.07m+φ165mm钻铤*56.18m+φ127mm加重钻杆*193.91m+φ127mm钻杆。钻进参数:钻压:60KN,转速:70r/min,泵压:14MPa,排量:25L/min。
  2.4.1 钻进前准备
  (1)循环和处理钻井液达到设计要求。
  (2)检查好地面设备、刹车系统、传动系统、指重表、泵压表等。
  (3)待一切正常后开始钻进。
  2.4.2 造心
  钻压(20~30)kN,做到轻启动,慢加压,送钻均匀,造心进尺(0.2~0.3)m后,让顶部岩心形成“和尚头”,便于顺利进筒,方可正常钻进。
  (1)送钻要均匀,取心钻进中途不得停泵,停转,不上起钻具。
  (2)钻进过程中,时刻注意钻压、泵压变化,判断工具及钻头工作情况,注意气温变化对指重表读数的影响。
  (3)转盘负荷变轻,悬重只降不回升,钻时猛增,发生此情况,可能堵心,应采取措施果断停钻割心。
  2.4.3 割心
  (1)割心层位选择
  一般选岩心不太硬,成柱性好的地层割心。
  (2)割心操作
  钻进完后,刹住刹把原钻压磨心(10~12)min,将岩心根部磨细,然后缓慢上起钻具。利用卡箍岩心爪与岩心的摩擦力以及岩心缩径套的锥面,使爪抱住岩心而拔断。拔心时要注意观察指重表变化。
  2.4.4 起钻和出心
  起钻操作要平稳,禁止转盘绷扣,防止岩心掉入井里。出筒时,顶岩心要谨慎,不要把岩心弄乱。
  3、分段钻井液维护处理措施
  3.1 一开井段
  一开井段地层胶结松散,可钻性好,成岩性差,易坍塌,钻井液必须有适当的粘度,有较高的动塑比,减小对井壁的冲刷,保证井下安全。
  (1)开钻前准备足量预水化膨润土浆((5~6)%膨润土+(0.2~0.3)%纯碱+(0.05~0.1)%HV-CMC)。
  (2)开钻前仔细检查钻井液循环系统、加重系统、固控系统、钻井液储备系统,必须满足钻井施工需要。
  (3)一开井段所钻遇地层胶结松散,可钻性好,钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁,确保安全钻进为目的。
  (4)钻进时采用稀胶液进行维护。
  (5)钻完表层进尺后,充分循环,并配置高粘切封井浆封闭井眼。
  3.2 二开井段
  (1)该井段主要钻遇地层为明化镇组、馆陶组、东营组、沙一、二、三上中。二开上部地层胶结松散,可钻性高,钻井过程中应注意砂岩厚泥饼的阻卡。钻井液主要以携带岩屑、稳定井壁,确保安全钻进为目的。
  (2)将一开钻井液用清水和胶液冲稀至膨润土含量40g/L左右二开。开钻将钻水泥塞污染的钻井液放掉或加入纯碱清除钙离子,其余钻井液地面净化处理后,作正常钻进使用。
  (3)调整钻井液性能达到设计要求,正常维护及处理钻井液的处理剂尽可能按比例配成胶液加入,切勿将处理剂干粉直接加入循环钻井液中,以防在处理剂完全生效前就被固控设备除去。钻进中及时补充PAM胶液,细水长流维护钻井液,尽量不单独加清水,增强钻井液的抑制性。
  (4)钻进中调整好钻井液,使维护钻井液性能稳定。随着井深的增加,不断补充钻井液增粘剂,以达到携岩要求。利用PAM调节流变性,抑制页岩、岩屑分散,用聚合物降滤失剂、KFT等控制滤失。
  (5)井深2800m左右将钻井液转化聚磺钻井液,提高钻井液的抗温防塌能力。
  (6)使用好固控设备,严格控制钻井液中的劣质固相含量和低密度固相。防止钻屑重复研磨,确保低固相含量,同时适当控制钻井液的失水,防止井壁形成虚、厚泥饼,造成阻卡。
  (7)为了有效预防缩径阻卡,工程与钻井液应密切配合,执行勤短起下的措施。在开泵和起下钻过程中,要平稳操作,防止引起井漏、井壁坍塌、卡钻等复杂情况。
  3.3 三开井段
  (1)本段钻遇地层为沙三下、纯上亚段、纯下亚段。储层注意防油气侵;钻井液的主要任务为防塌、防卡、防喷、防漏、保护油气层。实际钻进中根据现场压力及时调整钻井液密度,确保钻井施工安全。在进入本段前必须强化防塌措施。一是使用胺基聚醇提高钻井液滤液的抑制性,防止泥页岩吸水膨胀;二是使用低荧光磺化沥青,提高地层的防塌能力;四是根据实际情况,选择适当的钻井液密度,以提供正压差,防止井壁的物理坍塌;五是尽可能减少起下钻及开泵压力激动,减小对井壁的伤害。
  (2)要提高钻井液的高温稳定性能力,控制高温高压失水在12ml以内。起钻不能拔活塞,以免抽喷;制定好各项措施,防喷。
  (3)良好的固控设备和高的运转率是保证钻井液质量的前提,因此,必须使振动筛、除砂器、除泥器、离心机等与钻井泵同步运转,严格控制钻井液中的劣质固相含量。
  (4)现场注意油气显示情况和压力监测情况,及时调整钻井液密度,防止井喷事故的发生。加重要均匀,每个循环周不能超过0.03 g/cm3,防止压漏地层和压差卡钻事故。
  (5)在开泵和起下钻中,要平稳操作。起钻灌好钻井液,防止井喷或井下其它复杂情况发生。
  (6)每次性能调整前必须做小型试验。
  4、认识与建议
  (1)通过本文,我们得出在坨770地区东营组、沙一段、沙二段和沙三上等井段钻进中使用上海中曼PDC钻头可获得较高的机械钻速,破解了坨庄沙河街地层机械钻速偏低的技术难题。
  (2)我们采用合理的钻具组合,优化钻进参数,很好的保证了井身轨迹。
  (3)我们采用合理的钻井液体系,聚磺钻井液,根据实际情况,调整钻井液性能,保证了钻进作业顺利进行,保证了井下安全。

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