鲁克沁油田钻井提速技术(成果)

1、 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司一、成果背景及解决问题一、成果背景及解决问题 鲁克鲁克沁油田沁油田是吐哈油田目前新建产能重点油田，是吐哈油田目前新建产能重点油田，20112011年该年该 地区布署井位地区布署井位163163口口，为了加快鲁克沁油田，为了加快鲁克沁油田3030万吨产能建设，万吨产能建设， 进一步提高钻井速度，本项目通过进一步提高钻井速度，本项目通过岩石力学岩石力学参数研究、开展参数研究、开展K K 层快速进、盐膏层段安全钻进等多项技术研究，优选

2、层快速进、盐膏层段安全钻进等多项技术研究，优选PDCPDC钻头钻头 类型类型及优化钻井参数、优化钻井液有效解决了及优化钻井参数、优化钻井液有效解决了PDCPDC钻头穿越钻头穿越K K层、层、 盐膏层段事故多发等难题，大大提高了该区块钻探速度，取得盐膏层段事故多发等难题，大大提高了该区块钻探速度，取得 了显著效益。了显著效益。 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 地质时代地质时代分层分层设计井深设计井深主要岩性描述主要岩性描述 第四系第四系Q+N2p+N1tQ+N2p+N1t1147.001147.00 杂色细砾岩与棕黄色泥岩互层，棕黄色泥岩、含砾泥岩、白杂色细砾岩与棕黄色泥岩互层，棕黄色

3、泥岩、含砾泥岩、白 色石膏，棕红色泥岩，棕红色石膏，棕红色泥岩，棕红- -紫红色泥岩、下部杂色砾状砂岩紫红色泥岩、下部杂色砾状砂岩 下第三系下第三系EshEsh1528.001528.00棕黄色、棕红、暗紫及灰色泥岩，底部为灰色泥质粉砂岩棕黄色、棕红、暗紫及灰色泥岩，底部为灰色泥质粉砂岩 白垩系白垩系K1tgK1tg2124.002124.00棕棕- -棕红色泥质粉砂岩，杂色砾状砂岩棕红色泥质粉砂岩，杂色砾状砂岩 侏罗系侏罗系 J3q+J2qJ3q+J2q2250.002250.00 泥岩夹细砂岩，上部紫红色泥岩、灰绿色粉砂岩、下部灰色泥岩夹细砂岩，上部紫红色泥岩、灰绿色粉砂岩、下部灰色 粉砂

4、岩粉砂岩 J2s+J2xJ2s+J2x2603.002603.00 上部为灰色泥岩与细砾岩，下部灰色含砾不等粒砂岩，灰色上部为灰色泥岩与细砾岩，下部灰色含砾不等粒砂岩，灰色 砂泥岩互层，内夹煤线砂泥岩互层，内夹煤线 三叠系三叠系T2kT2k2850.002850.00 上段为灰色砂岩夹灰色泥岩，中段灰色、杂色砂砾岩、下段上段为灰色砂岩夹灰色泥岩，中段灰色、杂色砂砾岩、下段 为杂色砂砾岩为杂色砂砾岩 鲁克沁区块鲁克沁区块由上至下钻遇第四系西域组（由上至下钻遇第四系西域组（Q Q）、侏罗系上统齐古）、侏罗系上统齐古 组（组（J3qJ3q）、中统七克台组（）、中统七克台组（J2qJ2q）、三间房组（

5、）、三间房组（J2sJ2s）和西山窑组）和西山窑组 （J2xJ2x）及三叠系（）及三叠系（T2KT2K）地层。）地层。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 一、主要研究内容一、主要研究内容 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 主要地层特点：主要地层特点： 中部井段中部井段2100 2100 24002400米左右米左右， 地层地层含砾石。含砾石。 中上部地层富含盐膏、膏质泥岩，中上部地层富含盐膏、膏质泥岩， 分布井段在分布井段在600 600 14001400米井段。米井段。 西区下部西区下部含煤层。含煤层。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐

6、哈钻井公司 井号井号井段井段钻头钻头机速机速备注备注 玉玉1-421-421920-24001920-2400 241mmB1936241mmB1936 4.234.23未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉西玉西1021022213-25172213-2517 241mmGP526D241mmGP526D 4.154.15未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉西平玉西平2 22275-24972275-2497 241mmBR535A241mmBR535A 3.563.56未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517

7、G241mmH517G 玉东玉东2-502-501880-21001880-2100 241mmMG6198KT241mmMG6198KT 4.364.36未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉玉1-531-531920-24001920-2400 241mm94KX225241mm94KX225 5.215.21未钻穿，三趟钻未钻穿，三趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉东玉东3-113-111896-21631896-2163 241mmBR535A241mmBR535A 4.294.29未钻穿，三趟钻未钻穿，三趟钻 241mmH517G2

8、41mmH517G 玉东玉东2-212-211880-21251880-2125 241mmDL915241mmDL915 5.025.02未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉东玉东2-262-261870-21051870-2105 241mmWJ519J8241mmWJ519J8 4.474.47未钻穿，两趟钻未钻穿，两趟钻 241mmH517G241mmH517G 玉东玉东2-732-731985-21101985-2110 241mmBR535241mmBR535 4.584.58未钻穿，三趟钻未钻穿，三趟钻 241mmH517G241mmH517

9、G 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 通过对地层的岩芯进行声学、动力学参数的测定，单通过对地层的岩芯进行声学、动力学参数的测定，单 轴、三轴抗压试验，由轴、三轴抗压试验，由弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘弹性模量、泊松比、内摩擦角、粘 聚力计算模型聚力计算模型，取得岩石的力学参数。，取得岩石的力学参数。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 弹性模量及泊松比计算模型弹性模量及泊松比计算模型 )( )43( 22 222 d sp sps VV VVV E )(2 2 22 22 d sp sp VV

10、VV 内摩擦角和粘聚力计算模型内摩擦角和粘聚力计算模型 13 200 45 2 245 2 ctgCctg 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 层位层位弹性模量弹性模量泊松比泊松比抗压强度抗压强度粘聚力粘聚力内摩擦角内摩擦角抗拉强度抗拉强度 白垩系白垩系 （1400-23001400-2300） 27085.3327085.330.330.3330.8330.836.866.8646.8746.874.964.96 17944-2841217944-284120.29-0.350.29-0.3529.87-31.4929.87-31.496.81

11、-6.906.81-6.9046.82-46.9346.82-46.93 4.94-4.94- 4.984.98 侏罗系侏罗系 （2300-31002300-3100） 22085.3322085.330.280.2826.8326.836.256.2545.9745.974.734.73 17944-2841217944-284120.26-0.290.26-0.2925.87-28.4925.87-28.496.25-6.256.25-6.2545.96-45.9745.96-45.974.65-4.874.65-4.87 三叠系三叠系 （3100-34503100-3450） 28742

12、1.24287421.240.290.2932.1532.156.286.2845.9645.964.924.92 261947-29852261947-298520.27-0.300.27-0.3030.27-35.1430.27-35.146.25-6.336.25-6.3345.96-45.9745.96-45.974.75-4.974.75-4.97 该区块地层岩石偏硬，抗压强度较大，白垩系及三叠系地层表该区块地层岩石偏硬，抗压强度较大，白垩系及三叠系地层表 现最为突出。现最为突出。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 地层地层井段井段地

13、层岩性地层岩性地层性质地层性质 研磨性研磨性 级值级值 可钻性可钻性 级值范围级值范围 白垩系白垩系1750-23001750-2300 泥岩、粉砂质泥岩、粉砂质 含细砾岩含细砾岩 中硬、硬中硬、硬5-75-74-74-7 侏罗系侏罗系2300-31002300-3100泥岩、粉砂质泥岩泥岩、粉砂质泥岩软、中硬软、中硬3-43-43-63-6 三叠系三叠系3100-35003100-3500泥岩、杂色砾岩泥岩、杂色砾岩中硬、硬中硬、硬5-75-75-85-8 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 优选优选适的适的PDCPDC钻头，利用钻头，利用PD

14、CPDC钻头钻穿含砾夹层；钻头钻穿含砾夹层； 优化钻井工艺，优化钻井工艺，二开下入二开下入PDCPDC钻头钻钻头钻穿夹层后穿夹层后起钻，换起钻，换 适合下部地层适合下部地层PDCPDC钻头钻至完井，实现两趟钻钻完进尺。钻头钻至完井，实现两趟钻钻完进尺。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 针对中部夹层研磨性强、岩石硬度高以及下部三叠系地层针对中部夹层研磨性强、岩石硬度高以及下部三叠系地层 可钻性差的特性，从提高可钻性差的特性，从提高PDCPDC钻头耐磨性和攻击力入手，主要试钻头耐磨性和攻击力入手，主要试 验应用两种型号的验应用两种型号的PDCPD

15、C钻头。钻头。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 采用五刀翼、多空间角度布齿设计，不采用五刀翼、多空间角度布齿设计，不 同结构同结构PDCPDC复合片的布置使钻头具有较强的复合片的布置使钻头具有较强的 攻击性和抗研磨性，以适应高研磨性地层需攻击性和抗研磨性，以适应高研磨性地层需 要；宽流道，深排屑槽设计有效避免了高速要；宽流道，深排屑槽设计有效避免了高速 钻进时的钻头泥包、重复切削。钻进时的钻头泥包、重复切削。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 三叠系地层可钻性差，应用等壁厚螺杆，提高螺杆与三叠

16、系地层可钻性差，应用等壁厚螺杆，提高螺杆与PDCPDC钻钻 头匹配性，螺杆寿命提高至头匹配性，螺杆寿命提高至260260小时，能够满足一趟钻钻完小时，能够满足一趟钻钻完 进尺的工艺要求。进尺的工艺要求。 中部含砾地层研磨性强，采用中部含砾地层研磨性强，采用9 9头螺杆，适当降低钻头转速，头螺杆，适当降低钻头转速， 同时加大钻压，由原来的同时加大钻压，由原来的20-40KN20-40KN提高至提高至40-80KN40-80KN，实现白垩，实现白垩 系地层快速钻进，同时有效保护了系地层快速钻进，同时有效保护了PDCPDC钻头。钻头。 第四系第四系 第三系第三系 白垩系白垩系 侏罗系侏罗系 三叠系三

17、叠系 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 盐膏层岩石特性盐膏层岩石特性 第三系盐膏层为盐、膏、泥的复合泥岩地层，以膏质泥岩第三系盐膏层为盐、膏、泥的复合泥岩地层，以膏质泥岩 为主（含量在为主（含量在40-95%40-95%），夹有不等厚的硬石膏、石膏夹层，通），夹有不等厚的硬石膏、石膏夹层，通 过室内矿物组分、膨胀率、回收率试验分析，属于强膨胀、强过室内矿物组分、膨胀率、回收率试验分析，属于强膨胀、强 分散地层。分散地层。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 防盐膏层污染钻井液，防缩径、阻卡技术：防

18、盐膏层污染钻井液，防缩径、阻卡技术： 通过优选抗盐、抗钙降滤失剂、抑制剂，优化钻井液性能，通过优选抗盐、抗钙降滤失剂、抑制剂，优化钻井液性能， 提高钻液抗污染能力；提高钻液抗污染能力； 优化后的盐膏层钻井液配方如下：优化后的盐膏层钻井液配方如下： 4 4土粉土粉0.1%NaOH+0.2%Na0.1%NaOH+0.2%Na2 2COCO3 3+0.3+0.3抗盐抑制剂抗盐抑制剂0.70.7 抗盐降滤失剂抗盐降滤失剂 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 短起下钻修整井壁防缩径短起下钻修整井壁防缩径 膏泥岩层蠕变速率为膏泥岩层蠕变速率为0.05-0.1

19、4mm/h0.05-0.14mm/h，根据蠕变速率确定盐，根据蠕变速率确定盐 膏层短起下钻时间及次数。膏层短起下钻时间及次数。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 降低降低钻井液固相含量，钻井液固相含量，2400m2400m之前将固相控制在之前将固相控制在6%6%以下以下, , 全井控制在全井控制在11%11%以下；以下； 降低降低钻井液密度，钻井液密度，2000m2000m之前保持密度低于之前保持密度低于1.12g/cm31.12g/cm3， 全井密度低于全井密度低于1.221.22 g/cm3 g/cm3； 降低降低滤液粘度，滤液粘度，200

20、0m2000m之前主要用低浓度的大分子胶液之前主要用低浓度的大分子胶液 维护，控制降失水剂的加量，保持较低的滤液粘度。维护，控制降失水剂的加量，保持较低的滤液粘度。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 1.1.个性化个性化PDCPDC钻头选型技术钻头选型技术 2.2.复合钻工艺优化技术复合钻工艺优化技术 3.3.盐膏层安全钻井技术盐膏层安全钻井技术 4.4.高钻速钻井液优化技术高钻速钻井液优化技术 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 二、关键技术二、关键技术 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 首次通过岩石力学分析，确定了该区块不同层

21、位岩首次通过岩石力学分析，确定了该区块不同层位岩 石的硬度级别及可钻性极值，为钻头选型提供依据；石的硬度级别及可钻性极值，为钻头选型提供依据； 实现了二开后实现了二开后PDCPDC钻头钻完进尺，有效扩展了钻头钻完进尺，有效扩展了PDCPDC应应 用井段；用井段； 通过测定膏泥岩层蠕变速率，科学缩短起下钻周期通过测定膏泥岩层蠕变速率，科学缩短起下钻周期 及次数；及次数； 通过应用等壁厚螺杆等新型马达钻具，有效提高了通过应用等壁厚螺杆等新型马达钻具，有效提高了 PDCPDC钻头与螺杆的匹配性。钻头与螺杆的匹配性。 二、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司二

22、、关键技术及创新点二、关键技术及创新点 项目运行过程中项目运行过程中 半片式扶正器防斜钻具组合半片式扶正器防斜钻具组合获国家实用新型专利，获国家实用新型专利， 证书号：证书号：ZL201020645820.3ZL201020645820.3 定向井一趟钻钻具定向井一趟钻钻具获国家实用新型专利，获国家实用新型专利， 证书号：证书号：ZL201020645819.0ZL201020645819.0 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司三、与国内外技术对比三、与国内外技术对比 （1 1）通过对该区块各地层岩石组分、硬度及可钻性的研）通过对该区块各地层岩石组分、硬度及可钻性的研 究，进行的个性化究

23、，进行的个性化PDCPDC设计，实现了鲁克沁区块二开后全井设计，实现了鲁克沁区块二开后全井 段段PDCPDC钻进，同比有效拓展了钻进，同比有效拓展了PDCPDC钻头应用井段。钻头应用井段。 （2 2）通过测定盐膏层段的蠕变速率，科学的制定短起）通过测定盐膏层段的蠕变速率，科学的制定短起 下时间及井段，口井短起下次数同比由原来的下时间及井段，口井短起下次数同比由原来的6 6次下降为次下降为3 3 次，有效减少了短起下时间，节约了钻井周期次，有效减少了短起下时间，节约了钻井周期 。 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 针地层特征，优选出了针地层特征，优选出了2 2种型号种型号PDCPDC钻头

24、选型，钻头选型，20112011年年 在鲁克沁区块累计在鲁克沁区块累计应用应用2626只只，平均机，平均机速速17.10m/h17.10m/h，较其他型，较其他型 号号PDCPDC钻头机速提高钻头机速提高40.47%40.47%。 钻头型号钻头型号钻头数量钻头数量进尺（进尺（m m）机速（机速（m/hm/h） I I型型1414242032420316.3816.38 IIII型型1212155931559318.3418.34 合计合计2626397963979617.1017.10 其他其他PDCPDC钻头钻头12.1512.15 对比对比4.954.95 幅度幅度40.47%40.47%

25、 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 钻头型号钻头型号井段井段m m钻压钻压KNKN转速转速r/minr/min排量排量l/sl/s泵压泵压MpaMpa钻具结构钻具结构 SKG515SKG515 SJT517GKSJT517GK 0-3500-35040-8040-80120-140120-14060-7060-7012-1612-16 钻头型号钻头型号井段井段m m钻压钻压KNKN转速转速r/minr/min排量排量l/sl/s泵压泵压MpaMpa钻具结构钻具结构 AHT2565AHT2565 DS752ABDS752AB 350-2400350-24

26、0040-8040-80复合复合45-6045-6015-2215-22直螺杆单直螺杆单2 2 钻头型号钻头型号井段井段m m钻压钻压KNKN转速转速r/minr/min排量排量l/sl/s泵压泵压MpaMpa钻具结构钻具结构 AHT2565AHT25652400-34002400-340040-8040-80复合复合- -螺杆螺杆38-5238-5215-2015-20 等壁厚等壁厚 螺杆单螺杆单2 2 2 2、通过强化钻井参数，钻压由原来的、通过强化钻井参数，钻压由原来的30-40KN30-40KN增至增至60-80KN60-80KN；排；排 量由原量由原30-45l/s30-45l/s增

27、至增至40-60l/s40-60l/s；泵压由；泵压由14-18Mpa14-18Mpa增至增至15-22Mpa15-22Mpa，同，同 比平均机速提高比平均机速提高5.67%5.67%。 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 优选优选PDCPDC钻头钻头，配合应用等壁厚螺杆，提高钻头行程钻，配合应用等壁厚螺杆，提高钻头行程钻 速，减少起下钻次数，平均口井速，减少起下钻次数，平均口井节约节约1.21.2天；天； 通过钻井液性能优化、减少短起下钻及通井次数通过钻井液性能优化、减少短起下钻及通井次数，口，口 井短起井短起下由下由原来的原来的6 6次下降为次下降为

28、3 3次，平均口井节约次，平均口井节约0.410.41天。天。 3 3、复合钻井工艺优化效果：、复合钻井工艺优化效果： 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 加强钻具管理，确保全年未发生钻具事故；加强钻具管理，确保全年未发生钻具事故； 根据盐膏层蠕变速率确定短起下井段，降低事故发生根据盐膏层蠕变速率确定短起下井段，降低事故发生 机率；机率； 提高钻井液抗污染性和抑制性能，降低液相粘度，保提高钻井液抗污染性和抑制性能，降低液相粘度，保 持钻井液持钻井液“三低三低”（低密度、低固相、低粘度）。（低密度、低固相、低粘度）。 4 4、盐膏层安全钻进实施效果：、盐膏

29、层安全钻进实施效果： 实现了实现了20112011年鲁克沁区块年事故复杂损失为零，保障年鲁克沁区块年事故复杂损失为零，保障 了井下安全。了井下安全。 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 降低钻井液固相含量，降低钻井液固相含量，2400m2400m之前将固相控制在之前将固相控制在6%6%以下以下, , 全井控制在全井控制在11%11%以下；以下； 降低钻井液密度，降低钻井液密度，2000m2000m之前保持密度低于之前保持密度低于1.12g/cm1.12g/cm3 3， 全井密度低于全井密度低于1.221.22g/cmg/cm3 3； 降低滤液粘度，降低滤

30、液粘度，2000m2000m之前主要用低浓度的大分子胶液之前主要用低浓度的大分子胶液 维护，控制降失水剂的加量，保持较低的滤液粘度。维护，控制降失水剂的加量，保持较低的滤液粘度。 5 5、钻井液优化效果：、钻井液优化效果： 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 采用了采用了TW600STW600S型早强水泥，提高凝固初期的水泥石强型早强水泥，提高凝固初期的水泥石强 度，为井队二开赢得时间，共应用度，为井队二开赢得时间，共应用4747井次，节约井次，节约564564小时；小时； 自灌式自锁胶塞装置自灌式自锁胶塞装置实现下套管过程中自灌浆，减少实现下套管过程中

31、自灌浆，减少 了下套管过程中灌浆工序，口井节约时效了下套管过程中灌浆工序，口井节约时效4 4小时，累计节约下小时，累计节约下 套管时间套管时间160160小时。小时。 6 6、固井新型处理剂及新工具提速效果：、固井新型处理剂及新工具提速效果： 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部钻探吐哈钻井公司 整体应用效果：整体应用效果： 鲁克沁中区共完成鲁克沁中区共完成1515口井（直井口井（直井1313口、定向井口、定向井2 2口），平均井口），平均井 深深2936m2936m，平均钻井周期，平均钻井周期20.2820.28天，平均机速天，平均机速16.54m/h16.54m/h，平均月速，平均月速 4343m/4343m/台月。台月。 2934 22.92 14.62 3840 2936 20.28 16.54 4343 井深井深周期周期机速机速月速月速 原原241mm241mm井眼井眼 20112011年年 -2.64-2.64天天 13.13%13.13% 13.10%13.10% 四、成果应用情况四、成果应用情况 西部钻探吐哈钻井公司西部