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鹽224井鉆井技術作者簡介:呂會強,男,漢族,26歲,團員,陜西延安人,2007年7月畢業(yè)于西安石油大學石油工程專業(yè),獲工學學士學位?,F(xiàn)在黃河鉆井總公司鉆井五公司從事鉆井工作。見習崗位如下:2007年9月黃河鉆井五公司70888隊場地工2007年10月黃河鉆井五公司70888隊外鉗工2007年11月黃河鉆井五公司70888隊內(nèi)鉗工2007年12月黃河鉆井五公司70888隊井架工2008年1月-2月黃河鉆井五公司70888隊副司鉆2008年3月-5月黃河鉆井五公司70888隊技術員2008年6月-7月黃河鉆井五公司50109隊技術員指導老師:王勇王華棟摘要:鹽224井位于濟陽坳陷東營凹陷北部陡坡帶東段鹽224沙四上砂礫巖體較高部位。是油田為擴大鹽22井區(qū)沙河街組含油氣范圍而打的一口探井。深部地層可鉆性差,研磨性強,機械鉆速低,為了提高機械鉆速,對于不同的地層進行了鉆頭優(yōu)選。為了配合所使用的鉆頭在不同地層對鉆井參數(shù)也進行了優(yōu)選,不僅提高機械鉆速也保證了井下安全。由于三開裸眼段長、鉆時長技術套管防磨成為后期鉆探工作的主要任務之一。關鍵詞:鉆頭優(yōu)選鉆井參數(shù)優(yōu)選套管防磨鹽224井鹽224井鉆井技術1概況1.1地質(zhì)構造鹽224井位于濟陽坳陷東營凹陷北部陡坡帶東段鹽224沙四上砂礫巖體較高部位。北部陡坡帶東段位于東營凹陷與陳家莊凸起相連的地帶,基本呈東西向延伸,北為陳家莊凸起,南臨民豐洼陷、永安鎮(zhèn)隆起,區(qū)域形態(tài)向南傾沒。民豐洼陷北部沙三、沙四沉積時期,由陳家莊古高地風化剝蝕的大量碎屑物質(zhì),沿陳南大斷層下降盤堆積形成了各種扇體。該區(qū)扇體規(guī)模較大,油藏類型多樣,縱橫向跌合連片,有著極為豐富的儲積空間,同時該帶又鄰近利津、民豐等生油洼陷,油源豐富,有利于油氣聚集成藏。1.2地層情況該區(qū)地層發(fā)育情況自上而下為:第四系的平原組,新近系的明化鎮(zhèn)組和館陶組,古近系沙河街組的沙二段、沙三段及沙四段地層。1.3井身結構井段鉆頭(mm)套管(mm)井深(m)封固地層一開444.5339.70~161.00平原組上部二開311.2244.5161.00~2902.00沙三下以上的地層三開215.9139.72902.00~4560.00尾管封固下部地層井身結構是保證該井鉆進施工安全的前提條件,針對該井地層特點和技術難點。井身結構為表1:表1井身結構2技術難點2.1深部地層可鉆性差沙三下至沙四上這段地層為大段的泥巖、灰質(zhì)泥巖及砂巖夾雜少量的砂礫巖體,鉆遇砂礫巖體時常常出現(xiàn)蹩鉆、跳鉆等現(xiàn)象,造成牙輪鉆頭軸承過早損壞,較大的影響了鉆頭的使用壽命,增加了出現(xiàn)鉆頭與鉆具事故的幾率。同時,該區(qū)塊沙四下以后將鉆遇大段高純度砂礫巖體,地層異常堅硬,研磨性很強,造成鉆井速度偏低,并且給鉆頭選型帶來了束縛,只能選用牙輪鉆頭,PDC鉆頭不適合該地層。2.2套管防磨難度大本井二開套管下入2900.00m注水泥固井后進行三開,三開設計段長為2916.00~4560.00m,三開所鉆的地層主要是沙四純上亞段和純下亞段。巖性以泥巖、灰質(zhì)泥巖為主??摄@性差機械鉆速低,鉆時長,鉆柱旋轉(zhuǎn)過程中在離心力的作用下長期與套管內(nèi)壁接觸磨損套管。并且下部地層傾角大自然造斜率高,鉆柱容易貼近井壁。技術套管防磨成為三開鉆井的重要工作之一。3技術措施3.1優(yōu)選鉆頭3.1.1二開鉆頭使用情況表2二開鉆頭使用情況鉆頭型號鉆井井段(m)純鉆時間(h)機械鉆速(m/h)地層HAT127161-166040.536.96平原組,明化鎮(zhèn)組,館陶組,東營組,沙二段M5565HJ1660-29028015.5沙三上,沙三中,沙三下?311mm井眼沙河街組以上地層松軟,可鉆性強,選用機械鉆速高的鋼齒三牙輪鉆頭HAT127,這種鉆頭,具有齒長、破巖效率高、不易泥包、適合泥頁巖一類的高塑性地層等特點,適合采用高轉(zhuǎn)速鉆進。鉆井井段為:161.00~1660.00m,機械鉆速為36.96m/h。例如在豐深5井、豐深3井和鹽227井也都獲得了良好的效果。?311mm井眼沙河街組上部地層選用了大復合片齒的PDC鉆頭,鉆井井段為:1660.00~2902.00m,平均機械鉆速為15.5m/h。3.1.2三開鉆頭使用情況表3三開地層鉆頭使用情況鉆頭型號鉆進井段(m)純鉆時間(h)機械鉆速(m/h)地層MD6651ZC2902~3152802.95沙三下LHJ517GK3152~3202600.83純上亞段HJT517GK3202~3308811.31純上亞段MD6651ZC3308~35842051.35純上亞段HJT517GK3584~3731851.73純上亞段HJT517GK3731~3879781.89純上亞段HJT517GK3879~3996751.56純上亞段LHJ517GK3996~4027600.52純下亞段HJT537GK4027~4054610.44純下亞段LHJ447G4054~4098421.05純下亞段LHJ447G4098~4150521.00純下亞段LHJ447G4150~4198451.07純下亞段LHJ447G4198~4275701.10純下亞段LHJ447G4275~4325481.04純下亞段?215.9mm井眼沙河街組沙三下及沙四純上亞段選用了兩種鉆頭,一種是加厚復合片齒的PDC-5F鉆頭,這種鉆頭的切削齒采用超細金剛石微粉和獨特結合材料壓制燒結成型,與常規(guī)產(chǎn)品相比,抗沖擊性和耐磨性有較大幅度提高;加厚的金剛石層PDC片具有優(yōu)良的抗沖擊性能,高耐磨性能;采取TSP超強保徑,經(jīng)過高速磨削的鉆頭保徑有效降低表面粗糙度,改善鉆頭與井壁的接觸狀況。鉆井井段分別為:2902.00~3152.00m,3308.00~3584.00m,平均機械鉆速為1.8m/h。另一種是金屬密封、保徑、寬齒、鑲齒牙輪鉆頭HJT517GK,鉆井井段為:3152.00~3308.00m,3584.00~3996.00m,平均機械鉆速為1.5m/h。實踐證明,該段地層使用PDC鉆頭鉆速高于牙輪鉆頭。?215.9mm井眼沙河街組沙四純下亞段應用了三種鉆頭,一種還是金屬密封、保徑、寬齒、鑲齒牙輪鉆頭HJT517GK,鉆井井段為:3996.00~4027.00m,平均機械鉆速為0.52m/h。另一種是金屬密封、保徑、寬齒、齒短、鑲齒牙輪鉆頭HJT537GK,鉆井井段為:4027.00~4054.00m,平均機械鉆速為0.44m/h。此時我們果斷起鉆,試用金屬密封、保徑、齒長且少、鑲齒牙輪鉆頭LHJ447G,此后機械鉆速有明顯的提高,鉆井井段為:4054.00~4325.00m,總共使用了5個鉆頭,平均機械鉆速為1.05m/h。所以建議在純下亞段使用LHJ447G牙輪鉆頭。進入沙四段后一直到4320m以上巖性以泥巖、灰質(zhì)泥巖為主,使用LHJ447G牙輪鉆頭,鉆壓在160~180KN,排量在28~31L/s,必須均勻送鉆,活動鉆具或接單根時必須緩慢接觸井底,逐漸加壓到正常鉆壓。不僅得到了較好的機械鉆速而且鉆頭出井后牙齒保護的比較好。缺點是軸承質(zhì)量不好導致鉆頭壽命比較短,最多70小時。3.2優(yōu)選鉆井參數(shù)3.2.1上部地層通過采用大排量,提高泵壓,提高水力破巖作用。?311mm井眼采用雙泵鉆進,牙輪鉆頭鉆壓:100~200KN,PDC鉆頭鉆壓:60~80KN;排量控制在55~60L/s,泵壓15~17MPa,高壓噴射鉆進技術的應用,大大提高了上部井眼的機械鉆速。3.2.2衡量鉆頭破巖效率高低的技術指標是破巖單位體積巖石所消耗的能量。大尺寸鉆頭,破碎巖石體積大,考慮鉆壓時應以鉆頭單位面積鉆壓來計算。?311mm井眼采用加長鉆鋌,加足7"、8"、9"鉆鋌(311.2mm鉆頭+228.6mm鉆鋌3根+203.2mm鉆鋌6根+177.8mm鉆鋌×9根+127mm鉆桿),加大鉆壓,提高轉(zhuǎn)速,以提高機械鉆速。3.2.3在?215.9mm井眼沙河街組中上部(沙三下、純上亞段)地層機械鉆速比較快,鉆過3996.00m之后繼續(xù)使用HJT517GK牙輪鉆頭,機械鉆速突降至只有0.52m/h,之后改為HJT537GK,其機械鉆速更低僅有0.44m/h;主要原因是一方面鉆井液密度高,水馬力不足,壓持效應明顯;另一方面地層中灰質(zhì)含量高,可鉆性差,加大鉆壓對提高機械鉆速作用不大;另外,地層傾角大,自然造斜率高,也限制了鉆壓。所以此井段采取中壓中轉(zhuǎn)安全鉆井。牙輪鉆頭鉆壓:140~160KN,轉(zhuǎn)速:70~90r/min;PDC鉆頭鉆壓:60~80KN,轉(zhuǎn)速:100~140r/min.3.2.4沙四純下亞段以后井段鉆速對鉆壓敏感,只有當鉆壓大于其抗壓強度后,其破巖效果才會好,在該井段選用新型高效長齒牙輪鉆頭,采用大鉆壓、低轉(zhuǎn)速方式,地層平均機械鉆速達到1.05m/h,牙輪鉆頭鉆壓:160~180KN,轉(zhuǎn)速:55~65r/min.3.3套管防磨針對技術套管在下部地層鉆進過程中受到磨損比較嚴重,現(xiàn)采取以下幾個方面減小套管磨損:3.3.1下套管過程中保護好絲扣,防碰、防擠等;上扣要“平、穩(wěn)、正”嚴禁錯扣,保證下入套管質(zhì)量。3.3.2技術套管下深為2900.00m,在如此長的套管內(nèi)必須合理分布防磨接頭才能有效起到防磨作用:a:井口下100~200m之間下入防磨接頭一個;b:技術套管水泥返高1450m,在以上的套管自由段下如8個防磨接頭;c:在1450~2491m之間井斜變化率小,下入4個防磨接頭;d:首先根據(jù)測斜結果表4看出在2641.00m后井斜明顯增大在2816.00m達到4.73度。此段井斜變化率增加,在2491~2816m下入2個防磨接頭;表4井斜數(shù)據(jù)井深(m)2491251625412566259126412691271627662816井斜(O)1.210.980.320.440.933.193.953.714.674.733.3.3三開后鉆壓加到160~180KN,所以下部鉆具組合要有足夠的鉆鋌(177.8mm鉆鋌×2根+158.8mm鉆鋌×15根)給鉆頭加壓,鉆進時合理加壓防止鉆柱彎曲磨損套管3.3.4保證泥漿有較強的攜巖能力和潤滑性能,所鉆的巖屑能及時被攜帶到地面,其次加強固控設備的應用,盡量清除已被攜帶到地面的有害固相,保持泥漿始終有低的固相含量。4鉆井液技術針對鹽224井的地層特點,選用的鉆井液必須具備以下條件:有良好的流變性能和較強的攜巖能力,能夠滿足快速鉆井的需要;具有較強的抑制封堵防塌能力,能夠很好地解決井壁穩(wěn)定問題;有較低的濾失量、薄而致密的泥餅、良好的護壁能力和合理的鉆井液密度;有較強的抗高溫、抗鹽、抗油氣污染能力,能夠滿足鉆穿含膏泥巖層、油氣層等復雜地層的需要。為了滿足低返速情況下攜砂和防塌的需要,二開采用雙聚封堵防塌鉆井液體系。該體系中使用高分子聚合物和聚合醇提供極強的抑制作用,防止膨潤土水化分散。聚合醇是一種多功效的泥頁巖防塌劑,集物理防塌、化學固壁、強抑制性和降濾失量于一體,具有很強的抑制性與封堵性,能有效地穩(wěn)定井壁。該鉆井液具有較強的抑制性、較好的防塌效果和優(yōu)良的剪切稀釋特性,有利于深井鉆井速度的提高和井壁的穩(wěn)定。三開前,將鉆井液轉(zhuǎn)換成為雙聚磺防塌鉆井液體系。在原鉆井液的基礎上,通過加入磺化處理劑和抗溫抗鹽護膠降濾失劑降低API、HTHP失水,形成高質(zhì)量、低滲透、封堵性強的泥餅,減少引起泥頁巖水化的機會,達到穩(wěn)定井壁的目的。并根據(jù)實際情況,選擇適當?shù)你@井液密度,井下產(chǎn)生適當?shù)恼龎翰?,一方面提供有效應力支撐井壁,另一方面也有助于快速形成薄泥餅保護油氣層。采用上述泥漿體系后,滿足了井壁穩(wěn)定性要求,能夠形成薄而致密的泥餅,有效阻止了井壁坍塌掉塊,并且具有良好的封堵防塌、抗溫保護油氣層能力。5結論與認識1)進入深井段后,沙三下和沙四純上亞段使用PDC鉆頭鉆速高于牙輪鉆頭,沙四純下亞段使用LHJ447G牙輪鉆頭,對后期鉆探具有一定的參考價值;2)合理的鉆井參數(shù)是提高機械鉆速和保護井下安全的重要因素,尤其在沙四上部采用中壓中轉(zhuǎn)安全鉆井,沙四下部采用大鉆壓、低鉆速;3)防磨接頭的合理分布以及泥漿中低有害固相的含量和良好的潤滑性都能有效減少鉆柱對套管的磨損;4)針對鹽224井的地層特點,分別采用了雙聚封堵防塌鉆井液體系和雙聚磺防塌鉆井液體系;在此基礎上通過添加其它處理劑不僅形成了薄而致密的泥餅,有效阻止了井壁坍塌掉塊,并且具有良好的封堵防塌、抗溫保護油氣層能力。參考文獻[1]周世良.李真祥.南方海相地區(qū)深井鉆井技術的實踐與認識[J].石油鉆探

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