畢業(yè)見習(xí)論文答辯競(jìng)賽-鹽224井鉆井技術(shù)

鹽224井鉆井技術(shù)作者簡(jiǎn)介：呂會(huì)強(qiáng)，男，漢族，26歲，團(tuán)員，陜西延安人，2007年7月畢業(yè)于西安石油大學(xué)石油工程專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)在黃河鉆井總公司鉆井五公司從事鉆井工作。見習(xí)崗位如下：2007年9月黃河鉆井五公司70888隊(duì)場(chǎng)地工2007年10月黃河鉆井五公司70888隊(duì)外鉗工2007年11月黃河鉆井五公司70888隊(duì)內(nèi)鉗工2007年12月黃河鉆井五公司70888隊(duì)井架工2008年1月-2月黃河鉆井五公司70888隊(duì)副司鉆2008年3月-5月黃河鉆井五公司70888隊(duì)技術(shù)員2008年6月-7月黃河鉆井五公司50109隊(duì)技術(shù)員指導(dǎo)老師：王勇王華棟摘要：鹽224井位于濟(jì)陽坳陷東營(yíng)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(kuò)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(qiáng)，機(jī)械鉆速低，為了提高機(jī)械鉆速，對(duì)于不同的地層進(jìn)行了鉆頭優(yōu)選。為了配合所使用的鉆頭在不同地層對(duì)鉆井參數(shù)也進(jìn)行了優(yōu)選，不僅提高機(jī)械鉆速也保證了井下安全。由于三開裸眼段長(zhǎng)、鉆時(shí)長(zhǎng)技術(shù)套管防磨成為后期鉆探工作的主要任務(wù)之一。關(guān)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(shù)1概況1.1地質(zhì)構(gòu)造鹽224井位于濟(jì)陽坳陷東營(yíng)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(yíng)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(shí)期，由陳家莊古高地風(fēng)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(chǔ)積空間，同時(shí)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)是保證該井鉆進(jìn)施工安全的前提條件，針對(duì)該井地層特點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)。井身結(jié)構(gòu)為表1：表1井身結(jié)構(gòu)2技術(shù)難點(diǎn)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(shí)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(shí)，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(jiān)硬，研磨性很強(qiáng)，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(jìn)行三開，三開設(shè)計(jì)段長(zhǎng)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(jī)械鉆速低，鉆時(shí)長(zhǎng)，鉆柱旋轉(zhuǎn)過程中在離心力的作用下長(zhǎng)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(shù)套管防磨成為三開鉆井的重要工作之一。3技術(shù)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(hào)鉆井井段(m)純鉆時(shí)間(h)機(jī)械鉆速(m/h)地層HAT127161-166040.536.96平原組，明化鎮(zhèn)組，館陶組，東營(yíng)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(qiáng)，選用機(jī)械鉆速高的鋼齒三牙輪鉆頭HAT127，這種鉆頭，具有齒長(zhǎng)、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(diǎn)，適合采用高轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。鉆井井段為：161.00～1660.00m，機(jī)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(fù)合片齒的PDC鉆頭，鉆井井段為：1660.00～2902.00m，平均機(jī)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(hào)鉆進(jìn)井段(m)純鉆時(shí)間(h)機(jī)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(fù)合片齒的PDC-5F鉆頭，這種鉆頭的切削齒采用超細(xì)金剛石微粉和獨(dú)特結(jié)合材料壓制燒結(jié)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(qiáng)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(jī)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(jī)械鉆速為1.5m/h。實(shí)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(yīng)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(jī)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(jī)械鉆速為0.44m/h。此時(shí)我們果斷起鉆，試用金屬密封、保徑、齒長(zhǎng)且少、鑲齒牙輪鉆頭LHJ447G，此后機(jī)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(gè)鉆頭,平均機(jī)械鉆速為1.05m/h。所以建議在純下亞段使用LHJ447G牙輪鉆頭。進(jìn)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(dòng)鉆具或接單根時(shí)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(jī)械鉆速而且鉆頭出井后牙齒保護(hù)的比較好。缺點(diǎn)是軸承質(zhì)量不好導(dǎo)致鉆頭壽命比較短，最多70小時(shí)。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(jìn)，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(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，大大提高了上部井眼的機(jī)械鉆速。3.2.2衡量鉆頭破巖效率高低的技術(shù)指標(biāo)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(shí)應(yīng)以鉆頭單位面積鉆壓來計(jì)算。?311mm井眼采用加長(zhǎng)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(jī)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(jī)械鉆速比較快，鉆過3996.00m之后繼續(xù)使用HJT517GK牙輪鉆頭，機(jī)械鉆速突降至只有0.52m/h,之后改為HJT537GK，其機(jī)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(yīng)明顯；另一方面地層中灰質(zhì)含量高，可鉆性差，加大鉆壓對(duì)提高機(jī)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(duì)鉆壓敏感，只有當(dāng)鉆壓大于其抗壓強(qiáng)度后，其破巖效果才會(huì)好，在該井段選用新型高效長(zhǎng)齒牙輪鉆頭，采用大鉆壓、低轉(zhuǎn)速方式，地層平均機(jī)械鉆速達(dá)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(duì)技術(shù)套管在下部地層鉆進(jìn)過程中受到磨損比較嚴(yán)重，現(xiàn)采取以下幾個(gè)方面減小套管磨損：3.3.1下套管過程中保護(hù)好絲扣，防碰、防擠等；上扣要“平、穩(wěn)、正”嚴(yán)禁錯(cuò)扣，保證下入套管質(zhì)量。3.3.2技術(shù)套管下深為2900.00m，在如此長(zhǎng)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(gè)；b:技術(shù)套管水泥返高1450m，在以上的套管自由段下如8個(gè)防磨接頭；c:在1450～2491m之間井斜變化率小，下入4個(gè)防磨接頭；d:首先根據(jù)測(cè)斜結(jié)果表4看出在2641.00m后井斜明顯增大在2816.00m達(dá)到4.73度。此段井斜變化率增加，在2491～2816m下入2個(gè)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(jìn)時(shí)合理加壓防止鉆柱彎曲磨損套管3.3.4保證泥漿有較強(qiáng)的攜巖能力和潤(rùn)滑性能，所鉆的巖屑能及時(shí)被攜帶到地面，其次加強(qiáng)固控設(shè)備的應(yīng)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(shù)針對(duì)鹽224井的地層特點(diǎn)，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(qiáng)的攜巖能力，能夠滿足快速鉆井的需要；具有較強(qiáng)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(hù)壁能力和合理的鉆井液密度；有較強(qiáng)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(fù)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(qiáng)的抑制作用，防止膨潤(rùn)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(xué)固壁、強(qiáng)抑制性和降濾失量于一體，具有很強(qiáng)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(qiáng)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(chǔ)上，通過加入磺化處理劑和抗溫抗鹽護(hù)膠降濾失劑降低API、HTHP失水，形成高質(zhì)量、低滲透、封堵性強(qiáng)的泥餅，減少引起泥頁巖水化的機(jī)會(huì)，達(dá)到穩(wěn)定井壁的目的。并根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)你@井液密度，井下產(chǎn)生適當(dāng)?shù)恼龎翰?，一方面提供有效?yīng)力支撐井壁，另一方面也有助于快速形成薄泥餅保護(hù)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(hù)油氣層能力。5結(jié)論與認(rèn)識(shí)1)進(jìn)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(duì)后期鉆探具有一定的參考價(jià)值；2)合理的鉆井參數(shù)是提高機(jī)械鉆速和保護(hù)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(rùn)滑性都能有效減少鉆柱對(duì)套管的磨損；4)針對(duì)鹽224井的地層特點(diǎn)，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(chǔ)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(hù)油氣層能力。參考文獻(xiàn)[1]周世良.李真祥.南方海相地區(qū)深井鉆井技術(shù)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí)[J].石油鉆探