冀东油田钻头选型研究

1、 冀东油田钻头选型应用研究摘要冀东油田老爷庙、南堡、高尚堡三油田区块下出现的玄武岩和底砾岩，在施工钻进过程中，结合现场的钻头使用情况及经验，总结分析，进一步做出最优的钻头选型。本文主要介绍在冀东区块的玄武岩及底砾岩地层钻进中，其特性表现为：地层坚硬难钻，其研磨性较强，蹩跳钻现象明显，钻头使用寿命低，玄武岩地层夹层的不稳定性，导致易塌易漏等一系列复杂问题。为提高钻井质量和机械钻速、降低钻井成本，避免出现钻井施工的安全问题。先分析冀东油田特定的区域地质概况，及存在底砾岩及玄武岩的夹层，研究分析底砾岩和玄武岩的研磨性和可钻性，结合井队现场资料，对已使用过的钻头和邻井使用过的不同的钻头的机械钻速作效果

2、分析，及相关的钻进工艺经验总结。然后结合理论知识，根据钻头选型通用的方法来选取最优钻头，对现场用过的钻头系列做理论分析，找出得出其钻头断齿和磨损的原因，主要是钻头选型不对，钻头过软，并提出其相应对策。最后提出与底砾岩和玄武岩相匹配的钻头，在该区块使用MD系列钻头比用HJ系列钻头效率要高，并且在施工工艺上，要采取低钻速、高钻压并根据地层岩性变化灵活调整。泥浆调配也应合理，实时根据地层变化及时调整其密度，防止玄武岩层吸水膨胀后坍塌。此外，常见的断齿情况主要是钻头偏软，还应与相关的科研单位合作，研究出该地层的专用硬钻头，为以后遇到类似的地层钻进及钻头选型提供一定的指导作用。关键词：冀东油田 玄武岩

3、底砾岩 钻头磨损 钻头选型 经验总结 Abstract Jidong Laoyemiao Oilfield, South Fort, noble fort under three oil blocks at the end of the basalt and conglomerate, into the construction process, combined with the drill-site usage and experience, summed up and analyzed, and further to make the best bit Selection. This p

4、aper mainly introduces the basalt blocks in the Jidong and stratigraphic drilling in the basal conglomerate, and its properties as follows: Formation of hard difficult drilling, grinding its highly noticeable limp jump drill, drill bits of low life, basalt stratigraphy of the non-laminated stability

5、, resulting in easy to easy to leak such as the collapse of a series of complex issues. In order to enhance the quality and drilling penetration rate and reduce drilling costs, drilling operation to avoid the security issues. Jidong Oilfield first analysis of the specific geology of the region, and

6、the existence of basal conglomerate and basalt of the mezzanine, research and analysis at the end of conglomerate and basalt of the grinding and drilling, the combination of well-site team information has been used to drill and o well used bit different for the effect of penetration rate analysis, a

7、nd related experience in drilling technology. Combination of theoretical knowledge and then, according to bit selection methods commonly used to select the best bits, drill bits used on-site series of theoretical analysis done to find out come of their teeth and wear and tear off bits of the main re

8、asons for not bit selection, drill too soft, and the corresponding countermeasures. Finally, with the basal conglomerate and basalt of the bits match in the series of bit block using the MD than the efficiency of HJ series bit higher, and during the construction process, it is necessary to take the

9、low penetration rate, high pressure drilling and in accordance with lithology changes in flexibility to adjust. Mud deployment should also be reasonable, real-time formation changes in a timely manner in accordance with the adjustment of its density, to prevent the basalt layer collapsed after the w

10、ater swelling. In addition, the common situation of broken tooth is bit soft, but also with relevant research institutes to cooperate and come up with the formation of a dedicated hardware bit, for future similar stratigraphic drilling and bit selection to provide a guiding role .Key words: basal co

11、nglomerate Jidong Oilfield basalt drill bit selection experience wear and tear33目录第一章 引言第二章 冀东油田底砾岩玄武岩区块岩性分析第一节 冀东油田主要区块地质地层概况第二节 底砾岩玄武岩研磨性和可钻性研究第三章 井队现场钻头使用的概况第一节 井队所钻井的钻头使用情况第二节 邻井钻头使用情况第三节 井队现场经验总结第四章 钻头选型分析 第一节 钻头选型方法简介 第二节 现场已使用的钻头分析 第三节 钻头损耗原因分析 第四节 最优钻头选型第五章 结论致谢参考文献第一章 引言钻井工程中，钻头是破碎岩石形成井眼的主要

12、工具，它直接影响着钻井速度，钻井质量和钻井成本。在特定的艰难地层中，如果能对地层岩性研究，使用与之相匹配的最优钻头选型，迅速钻完一口井，那将会使整个钻进过程中，起下钻次数少、建井速度快、钻井成本降低。因此，选择使用好特定的钻头钻相应的地层，就具有特别重要的意义。冀东油田自2007年发现南堡油田以来，各项开采工作进入实质阶段，最重要的、投入最多的钻井项目上。在钻井钻进过程中，遇到了各种技术难题，其在馆陶组钻遇的玄武岩和底部的砂砾岩、沙河街组的玄武质泥岩和砂砾岩互层，出现了地层坚硬难钻，其研磨性较强，蹩跳钻现象明显，钻头使用寿命低，玄武岩地层夹层的不稳定性，导致易塌易漏等一系列复杂问题。其中关键的

13、问题是钻头的选择，这些地层对于钻头的磨损十分明显，崩齿较多，并且蹩跳钻严重，钻头消耗较大，对钻井质量和进度产生不良影响，并大大提高了钻井成本。面对这一严重问题，井队根据已钻地层的和邻井的相应井段钻进钻头使用情况，认真分析总结经验，从地层的岩性可钻性分析出发，逐步建立能与之地层相匹配的钻头型号。从2008年7月12号2008年8月12号在冀东南堡和高尚堡油田区块中原勘探局钻井三公司70118队实习，通过这次实习，对本专业的知识在实践中的应用有了进一步的了解，对地层可钻性及相应的钻头选型有较深入的了解。在实习过程中，做好本职工作的同时收集了相关的资料用于做毕业设计，通过此次钻头选择型专题研究，提高

14、了自己的综合能力，为以后的工作奠定了基础。第二章 冀东油田区块底砾岩玄武岩性分析冀东油田位于渤海湾北部沿海，油田勘探开发范围覆盖唐山、秦皇岛、唐海等两市七县。南堡陆地已发现并投入开发了高尚堡、柳赞、老爷庙三个主要油田，年原油生产能力150万吨，年天然气生产能力6000万吨。现首要介绍下老爷庙，高尚堡，南堡油田区块的区域地质概况，特定的底砾岩和玄武岩地层的岩性和可钻性分析。 第一节 冀东油田主要区块地质地层概况2.1.1 南堡区块地质概况 一、地理区域位置及储量南堡区块油田位于河北省唐山市境内曹妃甸港区，地质上为渤海湾盆地黄骅凹陷北部的南堡凹陷，属中石油冀东油田公司勘探开发范围。据数据显示，冀东

15、南堡油田已发现四个含油构造，基本落实三级油气地质储量（当量）10.2亿吨，其中探明储量4.0507亿吨，控制储量2.9834亿吨，预测储量2.0217亿吨，天然气地质储量折算油当量1.1163亿吨。二、地层概况下面以南堡油田南堡1号构造1-1区构造高部位，南堡油田1-4平台的南堡118-X2井的地层资料为例，说明下该区块的地质地层情况。见下表2-1： 表2-1 南堡118-X2井地层资料地质时代层位底界深度m层厚m主要岩性描述第四系平原300.00300.00砂岩上第三系明化镇2043.001743.00灰色泥岩，浅灰色细砂岩，浅灰色泥泥质粉砂岩，灰黄、棕红色泥岩上第三系馆陶2708.0066

16、5.00灰黑色玄武岩，深灰色泥岩，灰色泥岩，粉砂质泥岩，浅灰色细砂岩，砂砾岩、沙砾岩 此井在上第三系馆陶组出现了灰黑色玄武岩、泥岩、及底部的砾岩等难钻岩层，根据现场钻井资料，三使用专用的三牙轮钻头出现了牙齿崩落，轴承松动蹩钻跳钻等现象，其主要是对钻头的磨损较为严重，钻头更换频繁，上下钻繁锁。2.1.2高尚堡区块地质概况 一、地理区域位置高尚堡区块地理位置位于河北唐海县、滦南县境内，区域构造属于渤海盆地黄骅坳陷北部。高尚堡构造带是南堡凹陷陆地范围内的四个主要二级构造带之一，构造范围北部以柏各庄断层为界，东部以鞍与柳先赞构造相连，西为唐海断鼻和老爷庙背斜，南为林雀次桂，有利勘探面积为90K，高尚堡

17、油田整体为一被断层复杂化的披覆背斜构造，高点位于高5高65井一带，具有北翼陡南翼缓，西部高东部低的特点。二、地层概况下面以高尚堡深层南区高7断块高172井的地层资料为例，说明下该区块的地层分层资料，见下表2-2： 表2-2 高17-2井地层资料地质时代层位底界深度m层厚m主要岩性描述第四系平原290.00290.00粘土和散砂上第三系明化17501460灰黄、灰绿色泥岩、浅灰色细砂岩上第三系馆陶2020270上部泥岩与灰色砂岩互层；中部砂岩，砂砾岩；夹黑色玄武岩，底部为大套砂砾岩夹菠层灰色泥岩。下第三系东营2204384灰色、浅灰色泥岩与浅灰色砂岩互层下第三系沙一2905501泥岩、砂岩、含砾

18、砂岩互层下第三系沙三39081003灰绿色玄武质泥岩与浅灰、灰白色砂岩及杂色含砾砂岩。 此井在馆陶组钻遇的黑色玄武岩和底部的砂砾岩、沙河街组的玄武质泥岩和砂砾岩互层，此井在钻进过程当中也表现出，钻头磨损严重。 2.1.3 老爷庙区块地质概况一、地理区域位置老爷庙油田区块位于河北省唐海县内、渤海湾盆地黄骅坳陷北部南堡凹陷西北部。是一个受凹陷西北部西南庄边界断层控制的二级构造单元，构造性质为一个继承性发育的滚动背斜。老爷庙区块钻遇地层自下而上依次为古近系的沙河街组和东营组以及新近系的馆陶组和明化镇组。目前新近系的明化镇组下段、馆陶组和古近系的东营组是老爷庙区块的主要产油层段。二、地层概况下面以老爷

19、庙地区庙31x-1井的地层资料为例，说明下该区块的地层分层资料，如下表2-3： 表2-3 庙31X-1井地层资料地质时代层位底界深度m层厚m主要岩性描述第四系平原310.00310.00砂岩上第三系明化镇2006.001696.00泥岩，细砂岩，泥质粉砂岩，灰黄、棕红色泥岩上第三系馆陶2881.00875.00灰黑色玄武岩，灰色泥岩，粉砂质泥岩，浅灰色细砂岩，砂砾岩此区块在馆陶组地层均出现了灰黑色的玄武岩，和不等粒的含砂的砂砾岩。含石英成分也较多，所以地层研磨性较高，这些地层对于钻头的磨损十分明显，崩齿较多，并且蹩跳钻严重，钻头消耗较大。另外井队曾因在此区域经验不足导致在22082267m段玄

20、武岩出现井下复杂地层坍塌，给井队施工的工作带来了不利影响。 第二节 玄武岩及底砾岩研磨性可钻性分析 钻井的过程就是钻头破碎岩石，在地层中钻进的过程。钻进地层的岩石力学性质，直接与钻头相接触的，如岩石硬度、强度等，直接影响到钻时的速度和成本，是钻井工程师们非常关注的问题，也是岩石力学研究的重要内容。钻进地层的岩石强度、硬度高低在钻井岩石破碎力学中具体体现为岩石的研磨性和可钻性两个重要的力学性质。冀东油田南堡区块的底砾岩玄武岩，上部的底砾岩属新生界上第三系馆陶组沉积岩，玄武岩刚属同地质时代的岩浆岩，根据钻井工程岩石力学上的方法，分别研究底砾岩和玄武的研磨性和可钻性。2.2.1 底砾岩和玄武岩一、底

21、砾岩位于海浸层位最底部的侵蚀面上的砾岩。它代表一个长期的沉积间断之后所开始的新的沉积。底砾岩的特点是：分布面积不大但较稳定，磨圆度高、分选性好，石英成分含量高，粒度由下至上逐渐变细等。二、玄武岩玄武岩是一种基性喷出岩，其化学成分与辉长岩相似，石英SiO2含量变化于45%52%之间，K2O+Na2O含量较侵入岩略高，CaO、Fe2O3+FeO、MgO含量较侵入岩略低。矿物成份主要由基性长石和辉石组成，次要矿物有橄榄石，角闪石及黑云母等，岩石均为暗色，一般为黑色。呈斑状结构，气孔构造。2.2.2 研磨性和可钻性一、研磨性岩石研磨性是指岩石磨损与其相摩擦的物体的能力。不同的岩石由于其强度、矿物成分的

22、差异，对钻头的研磨性损坏能力必然不同，因此，研究不同地层对不同材质钻头的研磨性，对于钻头优选、降低钻井成本具有重要的指导意义。研究岩石研磨性的方法有很多，但为了方便工程应用，一般根据史立涅尔等人根据试验结果，对岩石按照其研磨性进行了分类，如下表2-4： 表2-4 岩石研磨性分类表级别岩石淬火钢硬质合金研磨性系数相对研磨性研磨性系数相对研磨性1泥岩 硫酸盐岩3.512130.10.3132石英15%以上45134.0403石英晶质岩石57164.5454石英碎屑岩硬度1009020025605.0505同上,硬度10020030060905.050 在实际工作中,地层的研磨性乃是决定钻头工作寿命

23、的一个重要因素,多采用岩层中的矿物的多少和对钻头的磨损能力来判断地层研磨性，决定钻头的类型。火成岩的研磨性一般中等或较高，取决于岩石中所含长石、石英万分的多少及粒度和多晶矿物间的硬度差，含长石、石英成分少、粒度细、矿物间硬度差小的研磨性小，反之研磨性较高，所以以上玄武发发达地区的研磨性是较高的；而沉积碎屑的研磨性主要视其石英颗粒的含量及胶结硬度而定，石英颗粒含量较高，粒度越粗，胶结强度越小的岩石，其研磨性较高，反之较小。底砾岩则属于前者，底砾岩因其含石英成分多,所以其研磨性也较高。可见玄武岩和底砾岩两者的研磨性都很高，所以一般钻头难以胜任。 二、可钻性 为了便于按进井段选用钻头、预测钻头工作指

24、标，需要有每一段地层可钻性的资料。目前世界各国通用的取少数岩芯测定值代表一个井段的方法，对不均质的地层来说，不能全面反映该段的情况。正确的办法是在某段作抽样试验，以求出具有代表意义的可钻性数值，同时也求出反映地层均匀性的误差数值。这是测定可钻性中一个值得注意的问题。 下面以高尚堡区块高17-26号井为例，得出该区块地层可钻性，如表2-5： 表2-5 高17-26井地层可钻性地层系组垂深主要岩性可钻性级别备注明化镇1640泥岩与细砂岩互层、砂泥岩1.210.64馆陶组1980泥岩、砂岩、玄武岩、底砾岩2.770.82遇玄武岩4.0东营组2325砂岩、泥岩互层3.821.22沙河街组3910泥岩、

25、砂岩、底砾岩4.190.71可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度，可见沙河街组的底砾岩比馆陶组的可钻性要高。同时也可看出含底砾岩玄武岩的地层可钻性比此区块其它岩层要高，并且在馆陶组的玄武岩达到了4.0，相当的坚硬难钻。第三章 井队现场钻头使用概况 从井队在冀东油田所完钻井的施工资料总结来看，井队遇到主要问题就是钻遇到玄武岩和底砾岩时，出现的问题较多。本章主要介绍井队现场的钻头使用情况资料总结，及结合邻井的钻头使用时的统计资料，分析对比。并且参阅现场的施工经验总结。第一节 井队所钻井的钻头使用情况 冀东油田某钻井队，进入施工开钻以来，工作区域遍布了老爷庙、南堡、高尚堡区块，在馆陶组和沙河街组

26、均遇到了一般钻头难以正常适应的底砾岩和玄武岩层，现介绍井队施工现场钻头使用情况，及出现的情况分析介绍，下面分别以单口井为例分别介绍：3.1.1 庙31x1井老爷庙31X1是该井队进入冀东油田的一口预探井，一开始由于对该区块地质情况不是太熟悉，经验不足，根据油田甲方提供的地质设计及施工要求，正常钻进。该井深2881米，属于小位移双靶定向井，井队在对地层情况还不太熟悉的情况下钻遇了馆陶组的玄武岩，玄武岩井段22082267m和26322743m，并且在22672632m井段出现了含砾不等粒砂岩和底砾岩，不等粒砂岩，且含石英成分也较多，所以地层研磨性较高，这些地层对于钻头的磨损十分明显，崩齿较多，并

27、且蹩跳钻严重，钻头消耗较大。另外井队曾因在此区域经验不足导致在22082267m段玄武岩出现井下复杂地层坍塌，给井队施工的工作带来了不利影响。3.1.2 南堡2-11井南堡2-11井，完钻井深4257米，水平位移2381米，最大井斜56，属于五段制大位移三靶定向井，该井比庙31X1井施工难度更大，井队从泥浆和操作上确保该地层的施工安全，调整了泥浆密度，防井漏和地层坍塌，虽然此井只钻遇了3米玄武岩，但遇到了较厚的一套底砾岩地层（33503609m），在此地层中井队特意使用两只用于钻玄武岩和底砾岩的三牙轮钻头（HJT617GH），但因地层研磨性强，效果不理想，出井钻头磨损严重，使用时间较短，崩齿严

28、重。具体情况如下表3-1：表3-1 南堡NP2-11井钻头使用情况尺寸mm型号使用井段m地层岩石机械钻速m/h使用描述215.9HJT617GH33503526底砾岩3.84外排齿和保径齿磨秃，轴承完好，巴掌磨损为212mm215.9HJT617GH35263568底砾岩2.41牙轮松动，牙齿磨光215.9P55135683575底砾岩1.30五刀翼全部磨掉，钻头完全损坏215.9HJ517G35753609底砾岩3.71牙轮崩齿较多，1#2#各7个，3#5个，巴掌205mm，保径208mm，各磨损2mm，轴承完好3.1.3 南堡1-4井南堡1-4井，完钻井深3956米，属于直日井，该井井身结

29、构特殊（660.4mmbit*296.25m+444.5mmbit*2411m+311.1mmbit*3956m），在二开在井深19902411米井段地层岩性较杂，其地层中部为厚层灰黑色玄武岩和玄武质泥岩，下部为玄武质泥岩、灰色泥岩、玄武岩夹杂色砂砾岩，底部以浅灰色含砾不等粒砂岩为主。444.5mm钻头钻穿此地层还属首次，既要保证井身质量又要保证安全钻井，其难度是相当大的。而在三开井深3145米以后，灰黑色玄武岩、灰色凝灰岩、玄武质泥岩交替出现，对于钻头使用、井眼稳定防塌防漏方面上提高了施工标准和难度，钻头消耗较大，磨损严重。具体情况见下表3-2：表3-2 南堡NP1-4井钻头使用情况尺寸mm

30、型号使用井段m地层岩石机械钻速m/h使用描述444.5GA515G13441963玄武岩6.6外排齿磨损严重，两颗牙齿崩落444.5GA515G19631996玄武质岩0.47五颗牙齿崩落，牙齿磨光444.5GA515G20022268玄武岩1.95牙齿崩落七颗，牙齿磨损严重444.5GA515G22682411底砾岩2.21牙齿崩落五颗311.1HJ517G31453282玄武岩凝灰岩1.69一级磨损，2#牙轮和3#牙轮轴承间隙磨损松动311.1HJ517G32823385玄武质泥岩1.971#牙轮2个牙齿崩落，2#牙轮6个牙齿崩落，3#牙轮4个牙齿崩落311.1HJ517G33853455

31、玄武岩0.751#牙轮2个牙齿崩落，2#牙轮6个牙齿崩落，3#牙轮4个牙齿崩落311.1HJ517G34553567玄武岩凝灰岩1.44外排齿稍有磨损，钻头掌背磨损1.5mm,3#轴承略有松动，轴承密封缝隙较大。3.1.4 南堡5-6南堡5-6井设计井深4600米，属于直井，从设计上来看，在馆陶组下部和底部钻遇玄武岩和底砾岩，沙一段顶部、沙二段和沙三段顶部钻遇玄武岩，井他已钻穿馆陶组的玄武岩和底砾岩，并使用了冀东油田甲方提供的DBS型钻头，但此类钻头对于泥岩和底砾岩来说不适合使用，泥岩钻进机械钻速极低，底砾岩钻进则磨损严重，进尺较短（10米砾岩），故此我们还是使用三牙轮钻头钻穿砾岩，使用情况如

32、下表3-3： 表3-3 南堡5-6钻头使用情况尺寸mm型号使用井段m地层岩石机械钻速m/h使用描述311.1FM2653220612215玄武岩底砾岩256金刚石复合片崩掉7个，断齿18个，其它复合片磨损为2级311.1LHJ537SP22152356玄武岩200外排齿80%崩掉，牙齿二级磨损 第二节，邻井钻头使用情况钻头选型时，考虑邻井已完井的上交资料，查看相应的馆陶组底砾岩和玄武岩和沙河街组岩层钻头使用情况，如有不同，对比其使用的钻头的机械钻速，机械钻速快的则应在同等经济成本条件下优先考虑换用。本次对照的邻井有高尚堡区块的高17-2井、高17-19井和南堡区块南堡118X-2井。3.2.1

33、高17-2井 一、高17-2井简要情况 构造名称：高尚堡 井型：定向井 井别：开发井 地理位置：河北唐海县高尚堡油田高尚堡作业区工业基础约1km 构选集团：南堡凹陷高尚堡深层南区高7断块高17井区。 钻井目的：更新套变水井高新17-2井，完善注采开发井网，提高水驱储量控制程度和动用程度。二、钻头记录 表3-4 高17-2井钻头记录序号尺寸mm类型生产厂家出厂编号钻进井段所钻地层进尺m机械钻速m/h备注自m至m出现情况0444.5SKW121江汉084160.00800.00明化镇800.0040.001311.2GA114江汉0705800.00839.00明化镇39.0035.452311.

34、2FMP-5正益316839.001740.00明化镇901.0018.643311.2HJT517G江汉036321740.002165.78馆陶425.7810.824311.2HJT517G江汉060832165.782282.81东营117.037.845215.9HJ517G江汉279962282.812427.92东营145.115.966215.9MD9535大港91462427.922430.09东营2.170.407215.9S5565A宜昌神达91612430.093415.95沙三985.8611.786-2215.9MD9535大港91463415.953908.00沙

35、三492.056.01由上表数据可看出该井在钻馆陶组的玄武岩底砾岩时用的是江汉石油钻头厂的HJ517G三牙轮钻头。而在钻沙河街组的底砾岩时用的是大港出的MD9535钻头，该钻头机械钻速为6.01m/h，在此深度比之前用的HJ517G效率要好点。3.2.2 高17-19井一、高17-19井简要情况构造名称：高尚堡 井型：定向井 井别：采油井 地理位置：河北唐海县高尚堡油田高尚堡作业区工业基础约1km 构选集团：南堡凹陷高尚堡深层南区高7断块高17井区。 钻井目的：完善高7断块注采开发井网，提高水驱储量控制程度和动用程度，挖掘剩余油潜力。 二、钻头记录 表3-5 高17-19井钻头使用情况序号尺寸

36、mm类型生产厂家出厂编号钻进井段所钻地层进尺m机械钻速m/h备注自m至m出现情况1444.5skw121上海054130.00254.00平原254.0040.642311.2FMP-5正益316254.001563.00明化镇1309.0029.083311.2HJ517G江汉084311563.002050.00馆陶487.009.444215.9B535EK北油新星080185402050.002141.71东营91.717.015215.9MD9535大港中成91812141.712431.91东营290.2014.886215.9MD9535ZC大港中成96892431.913599

37、.95沙河街1168.047.637215.9MD9535大港中成91833599.953987.00沙河街387.056.79由上表数据可看出该井在钻馆陶组的玄武岩底砾岩时也用的是江汉石油钻头厂的HJ517G三牙轮钻头。而在钻沙河街组的底砾岩时均用的是大港出的MD9535钻头，该钻头机械钻速为4.79m/h7.63m/h，同样在此深度比之前用的HJ517G效率要好点。3.2.3 南堡118-X2井一、南堡118-X2井简要情况构造名称：南堡 井型：定向井 井别：注水井 地理位置：河北省唐山市南堡开发区南堡乡西偏南约5.4km，南堡油田1-4平台。 构选集团：南堡1号构造1-1区构造高部位。钻

38、井目的：为南堡1号构造南堡1-1区Ng油藏补充能量。二、钻头记录 表3-6 南堡118-X2井钻头使用情况序号尺寸mm类型生产厂家出厂编号钻进井段所钻地层进尺m机械钻速m/h备注自m至m出现情况 1444.5GA134江汉09551763.00明化镇763.0028.79无断齿2444.5SKW121江汉12111763.001352.00明化镇589.007.50无断齿3241.3HAT127江汉322191352.001432.72明化镇80.723.64无断齿4241.3S5665A湖北宜昌SD071471432.722192.00明化镇759.2815.03无断齿5241.3HJT51

39、7G江汉301862192.002425.00馆陶233.002.67断两齿6241.3HJT517G江汉301652425.002641.00馆陶216.003.02无断齿7241.3HAT127江汉322911520.001520.00馆陶无断齿旧241.3S5665A湖北宜昌SD071471520.002230.00明化镇710.0011.26无断齿8241.3LHJ517G立林095972230.002540.00馆陶310.004.83无断齿外径有明显磨损9241.3HJT517G江汉341052606.002708.00馆陶102.003.09断齿20颗10241.3LHJ517G

40、立林3003572540.002606.00馆陶66.004.12牙齿大部分锛掉 由上表数据可以看出，在井深2192m2641m，该段馆陶组玄武岩底砾岩地层，井队使用的是江汉石油钻头厂生产的HJT517J型钻头，机械钻速平均在4m/h左右。进尺较慢。 第三节 井队现场施工经验总结根据井队现有的施工情况，及对照现场井队技术总结资料，总结出在玄武岩、砾岩地层的具体施工做法：3.3.1 钻头方面在外头方面，井队目前所能做的就是把现场的钻头使用情况总结，选型方面在经济成本许可下尽量使用偏硬的钻头。并要保证单只钻头钻穿玄武岩段和砾岩段，避免因中途换钻头而在玄武岩及砾岩段开泵循环，这样会导致井下复杂。3.

41、3.2 操作方面从操作上严格操作，钻玄武岩时，司钻要采取“打一退二”的方式保证井下安全，在井下正常的情况下每钻进半个单根划眼一次，确保井下安全；在起钻和下钻时，按要求灌好泥浆，加强座岗，观察出口流量，保证井内的泥浆液面，控制好起钻速度，做好防漏、塌的预防工作。3.3.3 泥浆方面合理采用防塌钻井液体系，根据钻进的实际情况，及时调整钻井液密度，保证液柱压力对井壁的支撑力，形成物理防塌，并细化操作管理，防止工程因素引起井壁失稳；控制高温失水和泥浆粘度，增加泥浆的造壁能力，有效避免了玄武岩地层吸水膨胀后发生坍塌。3.3.4 钻具结构方面进入玄武岩地层前，及时简化钻具结构，在保证井身质量的情况下，降低

42、施工风险，在满足携砂的情况下降低循环排量、严格控制开泵操作等技术措施，有效避免了井漏的发生。此上做法基本能保证井下安全，但还是存在着很大的风险，尤其是在钻头使用上，因地层研磨性强，蹩跳钻比较厉害，故钻头使用寿命大大降低，随时会出现掉牙轮现象的发生，并对钻具的疲劳破坏存在很大的影响，造成井下事故，而且因其坚硬难钻，机械钻速降低，影响了钻井周期，至今还没有一套好的办法来解决此问题。 第四章 钻头选型分析基于上述地质岩层资料和现场钻头使用资料，对其作进一步的理论分析，一般的钻头选型方法，及现场经常用的钻头系列，江汉石油钻头厂和大港中成钻头厂钻头系列说明，再对冀东油田区块底砾岩玄武岩层已使用的钻头分析

43、，结合前有的资料，最后得出最优的钻头选型。 第一节 钻头选型方法简介正确的选择钻头，一方面要对现有钻头的工作原理与结构特点了解清楚，另一方面还应对所钻地层物理机械性能有充分认识。钻头特性与地层特性的合理匹配是钻头选择的基本出发点。4.1.1 钻头选型考虑的因素 一般来说，一口井的钻井设计时，要考虑的因素有很多，除其基本点钻头特性与地层特性外的合理匹配外，还有测井、录井、泥浆性能、经济评价等方面的因素，总结如下： （一）地层岩性可钻性和研磨（二）电测资料伽玛和声波（三）泥浆综合录井（四）邻井钻头记录（五）井身结构（六）钻具组合（七）钻井液性能（八）对钻头的期望值钻速，进尺（九）经济评价一、地层岩

44、性方面的研磨性和可钻性前面第二章已详细阐述。二、电测资料方面与钻头选取之间的关系测井资料主要是指伽玛测井和声波测井方面的资料用于求得地层的岩性，测井综合解释为岩石的抗压强度，根据抗压强度，进一步设计钻头的各种参数，以获得最优的钻头来匹配相应的地层。此关系用下图4-1表示：伽玛声波地层抗压强度1 钻头切削结构2 钻头布齿密度3 切削齿抗冲击4 切削齿耐磨性5 保径要求6 轴承，密封7 水力要求确定钻头型号 图4-1 电测资料与钻头选型关系实际应用中，测井资料也可对地层的岩性评价，从而确定其的研磨性和可钻性。从上图就可清晰地看出测井与钻头选择型的关系，可见测井资料在钻井工作中也是很重要的。三、泥浆

45、综合录井 泥浆综合录井指在钻进过程中对各种参数的记录，对即时调整井的施工有十分明显的作用，根据各种参数也可即时检测钻头的效用。它包括以下几方面：钻井参数钻压，转速，泵压，排量，扭矩；机械钻速每米钻时；岩屑录井岩性；泥浆录井地层流体成分；气测化学成分录井；随钻曲线作业动态。四、邻井钻头记录相邻井所用钻头记录，对新井钻头选型有着一定的参考作用，新井可以根据邻井相应地层所用过的钻头的优劣，以筛选和进一步的研究试用，不断的得出最优的选择型。所考虑的因素如下： 钻头类型型号；所钻地层地层岩性；钻井参数参数敏感性；机械钻速快慢，是否适应地层；磨损分级磨损严重程度；磨损特征主要磨损特征；起钻原因五、井身结构

46、（一） 井段深度井浅，地层疏松，攻击性强钻头；井深，地层致密，寿命长钻头（二） 井斜角大小直井，根据要求；定向井，保径好，寿命长；水平井，保径好，寿命长六、钻具组合满眼钻具组合直井，牙轮，；斜井，牙轮光钻铤钻具组合牙轮，钟摆钻具组合牙轮，直马达，牙轮弯壳体马达，牙轮；旋转导向钻具组合七、钻井液性能 水基泥浆密度密度低，井浅，易钻；密度高，井深，地层致密，难钻粘度粘度低，易清洗；粘度高，易泥包油基泥浆密度密度低，且不易泥包八、对钻头的期望值钻速，进尺 使用一个好的钻头，它好在哪方面，也就是它必须按照设计者的愿望获得效用。进行钻头选型时也对其的期望值进行分析，主要求在于分析三方面：钻头使用的目的、

47、机械钻速和钻头进尺。九、经济评价经济效益是衡量各种产品价值主要标准，好是选择产品类型与合理使用的主要指标，为此，对于钻头的选型与合理使用应按每米成本最低来考虑。目前常用每米成本计算公式为： 式中Ct每米成本，元/m； CB钻头成本，元； Cr钻机运转费用，元/h； tt起下钻及接单根时间，h； t钻头工作时间，h； Hb钻头进尺，m；4.1.2 通用两种钻头选型方法简介施工现场通用的两种方法简介，目前国内钻井技术领域应用的钻头选型方法大致分为两种：基于地层可钻性级值的等概钻头选型方法和基于钻头资料统计分析的经验钻头选型方法。一、等概钻头选型方法该方法基于“地层因素”提出和建立，由目前我国石油行

48、业内部行之有效的利用岩石可钻性选择钻头类型的方法提炼总结而得。其技术路线为：1. 按地层剖面选择代表性地层岩样进行岩石可钻性测定2. 应用数理统计方法对获取的岩石可钻性数据进行统 分析，获取地层整体的量化信息，并确定出各地质层段的地层可钻性代表值 均值K 和标准误差S；3. 选取各地质层段地层可钻性级值的均值K和标准误差S，根据国内自主研发、由地层可钻性级值界定区间的IDAC编码钻头选型对照表，合理选出适应各地质层段的钻头类型。 该方法利用能真正表征岩石破碎综合性质、确切和定量反映地层抗钻程度的岩石可钻性级值，选择与地层配伍且适用性强的钻头类型，其优点是科学、简便易行。二、经验钻头选型方法该方

49、法俗称现场钻井资料选型法，其提出和应用始于钻井工干旱的初始阶段，经过不断完善、逐步形成为一套行之有效的实用方法，一直应用至今。其技术路线为：以现场实钻资料为基础，通过统计分析待钻井所在地区大量的邻井实钻资料，在相同地区、相同地质层段、相同井深条件下，按照钻头平均进尺多 平均机械钻速较高的理念选择和使用钻头，具有简单实用、在相同地区和相同地质层段适用性强的优点。第二节 现场已使用的钻头分析根据以上井队钻头使用情况，在钻遇馆陶组的玄武岩底砾岩地层时，主要施工工艺是由原来的PDC钻头换成三牙轮HJ517G钻头，然后在再等钻头磨损的差不多了，再提钻，更换PDC钻头，等再次钻遇沙河街组的底砾岩时，井队有

50、两种方案，再次换HJ517钻头或LHJ517G钻头，或者换MD系列钻头。在此区块，其它井队共试用的钻头还包括P277M六翼PDC、HAT127、84KM226 PDC钻头，但其效果都不是很理想。4.2.1 钻头系列先介绍下各厂家钻头系列代号，再分别对单个钻头与对应的岩层作分析，下表4-1表示江汉石油钻头厂的系列代号。 表4-1 江钻系列代号表序号轴承及密封主要结构特征标准系列特殊系列T(特别保径)S(大井底覆盖)1滑动轴承橡胶密封HAHATHAS2滑动轴承金属密封HJHJTHJS3浮动轴承橡胶密封FAFATFAS4浮动轴承金属密封FJFJTFJS一、HA系列三牙轮钻头使用参数及适用地层 表4-2 HA系列钻头钻头型号正常钻压(千牛/毫米)转速(转/分)适用地层HA126HA1270.35-1.0070-150低抗压强度、高可钻性软地层、页岩、粘土、盐岩、软石灰岩等HA4370.35-0.9560-140低抗压强度、高可钻性软地层、页岩、粘土、砂岩、砾岩