梨树断陷钻井提速提效技术研究

梨树断陷钻井提速提效技术研究

陈玉平

中国石油化工股份有限公司东北油气分公司 吉林 长春 130000

摘要：针对梨树地区钻井施工难度大、钻井成本高的客观实际，以现有技术为基础，开展了本区块钻完井提速提效技术攻关，从井身结构、工具选择、井眼轨迹等方面进行细化、优化，保证了运行效率同时进一步压缩了钻井周期、降低了钻井成本。

关键词：井身结构；钻井液体系；钻头；提速工具

1概况

梨树断陷资源量丰富，是东北分公司重要的储量阵地。但钻井施工存在机械钻速慢、钻井周期长诸多难点，所以确工程地质特征，提高钻井速度、保护储层、形成一套适合该区块的钻完井配套工艺技术，对加快该区块勘探开发步伐，降低钻完井综合投资具有重要意义。

2 技术难点分析

该井区泉头组及以上地层泥岩发育，易发生井壁失稳，多口邻井在该层段钻井过程中泥岩掉块严重；该井区已完钻井采用三级井身结构，技术套管封固泉头组及以上易失稳地层。

从邻井施工情况来看，泉头组、登娄库组地层可钻性较好，钻头的攻击性是提高钻井速度的关键；营城组地层可钻性极值6~7，地层非均质性强，钻头易崩齿磨损，钻速较慢，单只进尺少。

3技术对策与应用效果

3.1 井身结构优化

3.1.1井身结构设计原则

井身结构设计直接关系到钻井和油田开发的效益。根据本区块地层特点、地层压力情况及目前钻井工艺技术状况、参考已钻井实钻井身结构，依据有利于安全、优质、高效钻井和保护油气层的原则进行设计。

（1）能有效地保护油气层，使不同压力系统的油气层不受钻井液损害；

（2）能尽量避免井喷、井塌、卡钻，特别是井漏等复杂情况的发生，为全井快速、安全、优质、经济地钻井创造条件；

（3）能尽量减少施工技术难度，保障安全钻井；

（4）有利于提高钻井速度，缩短建井周期，达到较高的技术经济效益；

（5）满足采油工程的要求。

3.1.2井身结构设计依据

建立地层三压力剖面、参考邻区测试压力系数、依据梨11井实钻资料；

从地层压力系统建立结果分析，通过优化表层套管下深，压力窗口具备实施二级井身结构的可行性；

本区钻井施工无浅层气，如果表层套管封固姚家组，节约表层套管及固井费用11.4万元，但从邻井施工及地层压力剖面建立结果分析，青山口组破裂压力系数在达到1.48以下，在循环加重除气过程中易出现上漏下侵的情况，在二级井身结构条件下，表层套管封固青山口组，为二开安全施工创造条件。

图2   梨11井区地层三压力剖面

表2梨11-1井邻区、邻井地层压力和地层温度测试成果表

建立了地层压力剖面，通过对已完钻邻井分析与总结，并结合钻井液实验性能评价，在地质工程一体化紧密结合下，根据地层深度、岩性的变化，开展多轮次反复论证优化井身结构，科学论证了二级结构的可行性，梨11-1井以地层压力系统为主并依托低活度成膜封堵钻井液体系维护井壁稳定的能力，4230米井深定向井由三级优化为二级井身结构，成为目前梨树工区最深的二级结构定向井。

图3   井身结构优化示意图

3.2钻井液体系优选

邻井泉头组在非渗透双聚封堵钻井液体系条件下实钻钻井液密度主要控制在1.15-1.40g/cm3之间，浸泡时间平均72.8d，最高长达225d，未发生井漏及井壁失稳，本井设计二开钻井液密度上部1.20-1.30g/cm3下部1.33-1.49g/cm3，同时制定相应防堵漏措施，保障顺利施工。

表3邻井泉头组实钻基本情况

防漏措施：采用“800~2500目超细碳酸钙颗粒+竹纤维+随钻堵漏剂”在浓度2-5%的情况下，不影响定向仪器及录井设备，进行先期防漏，降低漏失风险。

堵漏措施：桥堵+化学胶结堵漏；桥堵浆：20~100目碳酸钙颗粒+竹纤维+随钻堵漏剂；胶结剂：超细水泥

邻井2口水平井采用二级井身结构，营城组位于造斜段，在较大井斜条件下能够保持井壁稳定；

优化采用低活度复合盐钻井液体系，进一步提高抑制能力，提高井壁稳定性。

表4邻井二级结构水平井

表5抑制性评价

表6 封堵性评价

气测渗透率表明，钻井液中加入白沥青、纳米乳液、复合刚性封堵剂等具有多元协同作用的封堵材料后，对泥岩的封堵率可由62.31%提高至95.08%。

开展了非渗透双聚封堵钻井液体系、低活度复合盐钻井液体系膨胀率对比实验，低活度复合盐钻井液体系膨胀率明显低于非渗透双聚封堵钻井液，井壁稳定方面更具有优势。

表7  回收率实验对比（125℃老化16h）

对比非渗透双聚、低活度复合盐两种体系，低活度复合盐钻井液体系失水明显降低，费用增加幅度相对较小，同时能够支撑井身结构完成由三级向二级的转化，综合效果及投资增加情况，建议采用低活度复合盐钻井液体系。

3.3 优化钻头选型，提升钻头单只进尺

以地层可钻性为依据，结合PDC钻头选型方法及完钻井实钻情况，建立了梨树各区块钻头选型模板，并结合邻区高指标钻头，将平面齿PDC钻头优化为高效异型齿PDC钻头；针对营城组易崩齿、钻头进尺少的特点，优选6刀翼、16mm复合片异型齿PDC钻头，附加限位齿特征，不但增强对地层的攻击性，还增加钻头使用寿命，营城组单只进尺由174m提高到468m，提升了168.97%，全井趟钻数由10趟下降到5趟，下降了50%。

3.4优化提速配套工具，提高钻进机械钻速

近年来，查501、北201-41HF等多口井采用超大扭矩螺杆，提速效果显著。钻井工作人员论证了梨11-1井应用超大扭矩螺杆的可行性，在二开井段试验超大扭矩螺杆，强化钻压、扭矩等施工参数进行提速，与梨11井相比，全井机械钻速由5.67m/h提高到8.32m/h，提高了46.74%。

3.5实时优化轨迹，提高复合钻进比例。

梨11-1井直井段实钻过程中向靶点方位小幅度产生正位移，项目部牢牢抓住这一特点，立即开展以地质工程一体化优化调整，执行设计却不拘泥于设计，同时联合钻井队、定向队等现场施工方，在满足地质目的的前提下，利用地层自然增斜规律，采用预定向正位移法适当调整井眼轨迹，尽可能减少定向钻进，提高复合钻进比例，从而提高钻进速度。梨11-1井A靶点入靶角度由原设计41°调整为33°，B靶点入靶角度由原设计41°调整为43°，以较小井斜中A靶，减少定向进尺，中A靶以后利用复合钻缓慢自然增斜中B靶，实钻全井定向钻进尺171.24米，复合钻进尺4058.76米，优化后与设计相比预计节约钻井周期3.7天。

梨11-1井顺利完成了全井施工，未发生井壁失稳情况，提速提效取得了显著的效果，全井机械钻速对比邻井提高46.74%，钻完井周期对比邻井提前34.08d，创梨树工区4000米以上中深井机械钻速最快、钻完井周期最短纪录。

4 结论与认识

（1）继续开展钻井液体系优化，提高井壁稳定性，为井身结构优化，安全钻井提供技术支撑。

（2）各区块持续开展井身结构、轨迹优化，加大对提速工具的现场使用评价，提高钻头的单只进尺，对降本增效具有重大意义。