LG地区X井快速钻井配套工艺技术

摘 要

摘要：LG地区X井是中国石油天然气集团公司布置在该构造上的一口风险探井，存在井深、岩石可钻性差，参考资料较少，钻遇异常高压可能性.大，井底温度高，纵向上地层压力系统多，硫化氢含量
摘要：LG地区X井是中国石油天然气集团公司布置在该构造上的一口风险探井，存在井深、岩石可钻性差，参考资料较少，钻遇异常高压可能性.大，井底温度高，纵向上地层压力系统多，硫化氢含量普遍较高等钻井工程风险。针对深井安全钻井的难点，开展了气体钻井、螺杆带PDC钻头、防斜钻井等综合配套技术试验研究，并提出如下建议；①在井下出现油、气、水显示，已危及钻井安全，或供气量不够、井底沉砂超过20m，接单根困难以及有阻卡现象，应及时转换为钻井液钻井；②采用空气锤不仅能够保证良好的井身质量，而且能保持较高的机械钻速，应继续在Ø311.2mm井段中推广应用钟摆、满眼钻具防斜技术；③加强总结，不断完善LG构造上的深井、超深井安全快速钻井配套技术。
关键词：深井探井；勘探碳酸盐岩；气体钻井；螺杆钻具PDC钻头
1 钻井难度分析
    X井是LG构造上的一口风险探井，设计井深为6316m，钻井工程风险难度较大。
    1) 井深、岩石可钻性差，钻井速度低。
    2) 参考资料较少，钻遇异常高压可能性大，风险大。
    3) 井底温度高，预测井底温度为173℃，给钻井液的高温稳定性、固井水泥及钻井液体系提出了非常高的要求。
    4) 纵向上地层压力系统多，存在多个不同的压力系统的产层段，钻井中容易发生浅层油气、地层水以及井漏、井塌等难题。
    5) 该区域飞仙关组、长兴组等地层硫化氢含量普遍较高。
2 碳酸盐岩地层钻井技术指标取得重大突破
在X井大力推广气体钻井、螺杆(转盘)带PDC钻头等钻井新工艺、新技术，技术指标得到了飞跃性突破。该井完钻井深为6530m，实现了碳酸盐岩地层100d上5000m、145d完钻，全井零事故、零污染，顺利实现中靶，平均钻机月速为1352m/台月、机械钻速为6.40m/h，创中国石油天然气集团公司川庆钻探工程公司在川渝地区的多项钻井新纪录。其中气体钻井、PDC钻头钻井进尺达5534.83m，占全井总进尺的84.76%，平均机械钻速8.84m/h。该井新工艺新技术进尺是黄金1井的1.85倍、东升1井的1.41倍，新工艺新技术平均机械钻速较黄金1井提高87.29%、东升1井提高40.76%(见表1)。
表1 新工艺新技术钻井技术指标表
井号
完钻井深(m)
气体钻井
PDC钻头钻井
进尺(m)
平均机械钻速(m/h)
新技术占全井进尺(%)
进尺(m)
机械钻速(m/h)
进尺(m)
机械钻速(m/h)
黄金1
6182
1544.33
7.31
1446.45
3.42
2990.78
4.72
43.38
东升1
6288
2576.18
12.26
1354.26
3.26
3930.44
6.28
62.51
LG1
6530
3303.62
19.59
2247.98
3.95
5534.83
8.84
84.75
3 钻井配套工艺技术
3.1 气体钻井技术
    该井用23d安全钻进3303.62m，占钻井总进尺的50.59%，加上转换钻井液等辅助作业时间共32d，气体钻井平均机械钻速为19.59m/h、钻机月速为3087m/台月。
    1) 纯空气钻井。该井在井段791～3440.60m推广了纯空气钻井技术[1～5]，钻井进尺为2649.60m，平均机械钻速为24.17m/h，其中1只空气锤锤头钻井进尺为1712.82m，平均机械钻速为26.95m/h。气体钻井层位：遂宁组-珍珠冲组，最大井斜为5.6°。该井在气体钻井中有不同程度的垮塌，钻至井深3440.60m结束空气钻井。
   2) 氮气钻井。该井在井段3589.00～4243.02m推广、试验了氮气、氮混氧气体钻井技术，钻井进尺为654.02m，平均机械钻速为10.53m/h。
    3) 气体钻井防斜技术研究。在该井气体钻井中采用空气锤、钟摆钻具结构钻井，井斜得到了有效控制。空气锤钻井过程中钻压低，防斜效果好，空气锤具有比牙轮钻头更好的防斜打快优势，全井段井斜低于2.57°。在3601.32～4049.16m井段采用空气钻头双稳定器钻具组合，防斜效果良好，井斜最大为3.42°，平均井斜为1.80°，在4049.16～4243.02m井段采用空气钻头塔式钻具组合，井斜迅速增加，最大井斜为8.93°，全段平均井斜为7.13°，空气锤、双稳定器钟摆钻具组合具有较好的防斜效果。
3.2 PDC钻头钻井技术
    PDC钻头钻井技术在川渝地区广为应用，针对LG构造的特点，在雷口坡组至龙潭组地层开展了六刀翼、七刀翼PDC钻头的对比试验，PDC钻头进尺达2247.98m，占钻井总进尺的34.43%，平均机械钻速为3.95m/h，较八刀翼PDC钻头钻井速度提高30%。
    1) 在该井共试验了六刀翼PDC钻头2只、七刀翼PDC钻头2只，PDC钻头钻井进尺为1617.98m，平均机械钻速为3.83m/h(见表2)。 
    2) 六刀翼Ø150mmPDC钻头现场试验。该井在深井段飞仙关组-龙潭组碳酸盐岩地层，试验了1只六刀翼Ø150mmPDC钻头，平均钻速为4.29m/h，成功穿越长兴组288m进入龙潭组地层完钻，试验井段为5900～6530m，进尺为630m，钻井液密度为1.38g/cm3，平均机械钻速是同井使用牙轮钻头的2.63倍。
3.3 深井、高温钻井液技术应用
    该井用氮气钻至井深4243.02m转换为抗高温钻井液体系，该体系满足了深井、高温小井眼安全快速钻井。
    1) 性能稳定，维护处理周期长。该井钻至井深4243.02m替入抗高温钻井液后，一直钻至完钻井深6530m，其中小井眼井段669m，在使用抗高温钻井液期间，钻井液性能稳定，维护时间少。
    2) 弱凝胶特性强，机械钻速高。严格控制钻井液中的膨润土含量，控制黏土颗粒的分散状态，钻井液的初、终切力保持较低，满足了携带钻屑、悬浮重晶石的要求，减少了循环压耗，实现了快速钻井目标。
    3) 润滑性强，防卡效果好。通过在井内钻井液中混柴油，加乳化剂，并增大润滑剂用量，强化固控设备的使用，使钻井液的润滑性大大提高，该井深井段滤饼控制在0.5mm以内，滤饼黏滞系数始终控制在0.14以下，多数点在0.12以下。
    4) 抗污染能力强。在进入污染层前，对该井的钻井液进行了彻底的预处理，采用复配抗盐、抗钙处理剂进行护胶，选用高效抗温稀释剂控制钻井液的流变性，使在整个污染层钻井期间，钻井液的滤失性能、流变性能波动不大，很好地满足了钻井工程对钻井液性能的要求。
表2 Ø215.9mmPDC钻头钻井技术指标表
厂家
井段(m)
钻井方式
进尺(m)
机械钻速(m/h)
层位
钻井液密度(g/cm3)
百斯特M1375
4243.02～4619.60
螺杆
376.58
5.59
雷口坡组
1.25
百斯特1365
4619.60～5240.02
螺杆
620.42
3.72
雷口坡组
1.25
川克G407
5240.02～5440.19
螺杆
200.17
3.67
嘉三组
1.25
川克G406
5440.19～5816.00
转盘
420.81
3.09
飞三组
1.25
注：PDC钻头进尺为1617.98m，平均机械钻速为3.83m/h，较G447XL提高30%。
4 认识与建议
    1) 通过该井综合配套技术的研究试验，初步形成了LG地区安全快速钻井技术体系，该地区部分井技术指标也实现了新的突破，其中一口井实现了143d完钻。
    2) 空气钻井完应及时转换为钻井液。井下出现油、气、水显示，已危及钻井安全，或供气量不够、井底沉砂超过20m，接单根困难以及有阻卡现象，应及时转换为钻井液钻井。防斜技术，空气锤钻井具有较好的防斜效果，应在气体钻井中加以推广应用，应继续在Ø311.2mm井段中推广应用钟摆、满眼钻具防斜技术。完善LG构造深井、超深井安全快速钻井配套技术。气体钻井、PDC钻头优选、优化强化钻井参数等钻井新工艺新技术的推广应用，大大提高了X井的钻井速度，需要多层次的总结、完善和提高，逐渐形成深井、超深井安全快速的钻井配套技术。
参考文献
[1] 熊继有，付建红.井下增压研究新进展[J].天然气工业，2003，23(6)：91-93.
[2] 程常修，曾时田.天然气钻井应重点考虑的几个技术问题[J].天然气工业，2002，22(2)：50-53.
[3] 熊友明，岳江河，邓建民，等.A26水平井完井产能影响因素分析[J].西南石油学院学报，2002，24(6)：36-39.
[4] 王希勇，熊继有，孙文涛，等.新型水力增压实验研究[J].西南石油学院学报，2002，24(3)：71-73.
[5] 梁大川.抗高温高密度水基钻井液体系研究[J].西南石油大学学报，2008。30(1)：133-136.
 
(本文作者：晏凌 胡卫东 陈怀高 刘德平 陈云坤 中国石油天然气集团公司川庆钻探工程公司)