毕业见习论文答辩竞赛-盐224井钻井技术

盐224井钻井技术作者简介：吕会强，男，汉族，26岁，团员，陕西延安人，2007年7月毕业于西安石油大学石油工程专业，获工学学士学位。现在黄河钻井总公司钻井五公司从事钻井工作。见习岗位如下：2007年9月黄河钻井五公司70888队场地工2007年10月黄河钻井五公司70888队外钳工2007年11月黄河钻井五公司70888队内钳工2007年12月黄河钻井五公司70888队井架工2008年1月-2月黄河钻井五公司70888队副司钻2008年3月-5月黄河钻井五公司70888队技术员2008年6月-7月黄河钻井五公司50109队技术员指导老师：王勇王华栋摘要：盐224井位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带东段盐224沙四上砂砾岩体较高部位。是油田为扩大盐22井区沙河街组含油气范围而打的一口探井。深部地层可钻性差，研磨性强，机械钻速低，为了提高机械钻速，对于不同的地层进行了钻头优选。为了配合所使用的钻头在不同地层对钻井参数也进行了优选，不仅提高机械钻速也保证了井下安全。由于三开裸眼段长、钻时长技术套管防磨成为后期钻探工作的主要任务之一。关键词：钻头优选钻井参数优选套管防磨盐224井盐224井钻井技术1概况1.1地质构造盐224井位于济阳坳陷东营凹陷北部陡坡带东段盐224沙四上砂砾岩体较高部位。北部陡坡带东段位于东营凹陷与陈家庄凸起相连的地带，基本呈东西向延伸，北为陈家庄凸起，南临民丰洼陷、永安镇隆起，区域形态向南倾没。民丰洼陷北部沙三、沙四沉积时期，由陈家庄古高地风化剥蚀的大量碎屑物质，沿陈南大断层下降盘堆积形成了各种扇体。该区扇体规模较大，油藏类型多样，纵横向跌合连片，有着极为丰富的储积空间，同时该带又邻近利津、民丰等生油洼陷，油源丰富，有利于油气聚集成藏。1.2地层情况该区地层发育情况自上而下为：第四系的平原组，新近系的明化镇组和馆陶组，古近系沙河街组的沙二段、沙三段及沙四段地层。1.3井身结构井段钻头（mm）套管（mm）井深（m）封固地层一开444.5339.70~161.00平原组上部二开311.2244.5161.00~2902.00沙三下以上的地层三开215.9139.72902.00~4560.00尾管封固下部地层井身结构是保证该井钻进施工安全的前提条件，针对该井地层特点和技术难点。井身结构为表1：表1井身结构2技术难点2.1深部地层可钻性差沙三下至沙四上这段地层为大段的泥岩、灰质泥岩及砂岩夹杂少量的砂砾岩体，钻遇砂砾岩体时常常出现蹩钻、跳钻等现象，造成牙轮钻头轴承过早损坏，较大的影响了钻头的使用寿命，增加了出现钻头与钻具事故的几率。同时，该区块沙四下以后将钻遇大段高纯度砂砾岩体，地层异常坚硬，研磨性很强，造成钻井速度偏低，并且给钻头选型带来了束缚，只能选用牙轮钻头，PDC钻头不适合该地层。2.2套管防磨难度大本井二开套管下入2900.00m注水泥固井后进行三开，三开设计段长为2916.00~4560.00m，三开所钻的地层主要是沙四纯上亚段和纯下亚段。岩性以泥岩、灰质泥岩为主。可钻性差机械钻速低，钻时长，钻柱旋转过程中在离心力的作用下长期与套管内壁接触磨损套管。并且下部地层倾角大自然造斜率高，钻柱容易贴近井壁。技术套管防磨成为三开钻井的重要工作之一。3技术措施3.1优选钻头3.1.1二开钻头使用情况表2二开钻头使用情况钻头型号钻井井段(m)纯钻时间(h)机械钻速(m/h)地层HAT127161-166040.536.96平原组，明化镇组，馆陶组，东营组，沙二段M5565HJ1660-29028015.5沙三上，沙三中，沙三下ø311mm井眼沙河街组以上地层松软，可钻性强，选用机械钻速高的钢齿三牙轮钻头HAT127，这种钻头，具有齿长、破岩效率高、不易泥包、适合泥页岩一类的高塑性地层等特点，适合采用高转速钻进。钻井井段为：161.00～1660.00m，机械钻速为36.96m/h。例如在丰深5井、丰深3井和盐227井也都获得了良好的效果。ø311mm井眼沙河街组上部地层选用了大复合片齿的PDC钻头，钻井井段为：1660.00～2902.00m，平均机械钻速为15.5m/h。3.1.2三开钻头使用情况表3三开地层钻头使用情况钻头型号钻进井段(m)纯钻时间(h)机械钻速(m/h)地层MD6651ZC2902～3152802.95沙三下LHJ517GK3152～3202600.83纯上亚段HJT517GK3202～3308811.31纯上亚段MD6651ZC3308～35842051.35纯上亚段HJT517GK3584～3731851.73纯上亚段HJT517GK3731～3879781.89纯上亚段HJT517GK3879～3996751.56纯上亚段LHJ517GK3996～4027600.52纯下亚段HJT537GK4027～4054610.44纯下亚段LHJ447G4054～4098421.05纯下亚段LHJ447G4098～4150521.00纯下亚段LHJ447G4150～4198451.07纯下亚段LHJ447G4198～4275701.10纯下亚段LHJ447G4275～4325481.04纯下亚段ø215.9mm井眼沙河街组沙三下及沙四纯上亚段选用了两种钻头，一种是加厚复合片齿的PDC-5F钻头，这种钻头的切削齿采用超细金刚石微粉和独特结合材料压制烧结成型，与常规产品相比，抗冲击性和耐磨性有较大幅度提高；加厚的金刚石层PDC片具有优良的抗冲击性能，高耐磨性能；采取TSP超强保径，经过高速磨削的钻头保径有效降低表面粗糙度，改善钻头与井壁的接触状况。钻井井段分别为：2902.00～3152.00m，3308.00～3584.00m，平均机械钻速为1.8m/h。另一种是金属密封、保径、宽齿、镶齿牙轮钻头HJT517GK，钻井井段为：3152.00～3308.00m，3584.00～3996.00m，平均机械钻速为1.5m/h。实践证明，该段地层使用PDC钻头钻速高于牙轮钻头。ø215.9mm井眼沙河街组沙四纯下亚段应用了三种钻头，一种还是金属密封、保径、宽齿、镶齿牙轮钻头HJT517GK，钻井井段为：3996.00～4027.00m，平均机械钻速为0.52m/h。另一种是金属密封、保径、宽齿、齿短、镶齿牙轮钻头HJT537GK，钻井井段为：4027.00～4054.00m，平均机械钻速为0.44m/h。此时我们果断起钻，试用金属密封、保径、齿长且少、镶齿牙轮钻头LHJ447G，此后机械钻速有明显的提高，钻井井段为：4054.00～4325.00m，总共使用了5个钻头,平均机械钻速为1.05m/h。所以建议在纯下亚段使用LHJ447G牙轮钻头。进入沙四段后一直到4320m以上岩性以泥岩、灰质泥岩为主，使用LHJ447G牙轮钻头，钻压在160～180KN，排量在28～31L/s，必须均匀送钻，活动钻具或接单根时必须缓慢接触井底,逐渐加压到正常钻压。不仅得到了较好的机械钻速而且钻头出井后牙齿保护的比较好。缺点是轴承质量不好导致钻头寿命比较短，最多70小时。3.2优选钻井参数3.2.1上部地层通过采用大排量，提高泵压，提高水力破岩作用。ø311mm井眼采用双泵钻进，牙轮钻头钻压：100～200KN，PDC钻头钻压：60～80KN；排量控制在55～60L/s，泵压15～17MPa，高压喷射钻进技术的应用，大大提高了上部井眼的机械钻速。3.2.2衡量钻头破岩效率高低的技术指标是破岩单位体积岩石所消耗的能量。大尺寸钻头，破碎岩石体积大，考虑钻压时应以钻头单位面积钻压来计算。ø311mm井眼采用加长钻铤，加足7"、8"、9"钻铤（311.2mm钻头+228.6mm钻铤3根+203.2mm钻铤6根+177.8mm钻铤×9根+127mm钻杆），加大钻压，提高转速，以提高机械钻速。3.2.3在ø215.9mm井眼沙河街组中上部（沙三下、纯上亚段）地层机械钻速比较快，钻过3996.00m之后继续使用HJT517GK牙轮钻头，机械钻速突降至只有0.52m/h,之后改为HJT537GK，其机械钻速更低仅有0.44m/h；主要原因是一方面钻井液密度高，水马力不足，压持效应明显；另一方面地层中灰质含量高，可钻性差，加大钻压对提高机械钻速作用不大；另外，地层倾角大，自然造斜率高，也限制了钻压。所以此井段采取中压中转安全钻井。牙轮钻头钻压：140～160KN，转速：70～90r/min；PDC钻头钻压：60～80KN，转速：100～140r/min.3.2.4沙四纯下亚段以后井段钻速对钻压敏感，只有当钻压大于其抗压强度后，其破岩效果才会好，在该井段选用新型高效长齿牙轮钻头，采用大钻压、低转速方式，地层平均机械钻速达到1.05m/h，牙轮钻头钻压：160～180KN，转速：55～65r/min.3.3套管防磨针对技术套管在下部地层钻进过程中受到磨损比较严重，现采取以下几个方面减小套管磨损：3.3.1下套管过程中保护好丝扣，防碰、防挤等；上扣要“平、稳、正”严禁错扣，保证下入套管质量。3.3.2技术套管下深为2900.00m，在如此长的套管内必须合理分布防磨接头才能有效起到防磨作用：a：井口下100～200m之间下入防磨接头一个；b:技术套管水泥返高1450m，在以上的套管自由段下如8个防磨接头；c:在1450～2491m之间井斜变化率小，下入4个防磨接头；d:首先根据测斜结果表4看出在2641.00m后井斜明显增大在2816.00m达到4.73度。此段井斜变化率增加，在2491～2816m下入2个防磨接头；表4井斜数据井深(m)2491251625412566259126412691271627662816井斜(O)1.210.980.320.440.933.193.953.714.674.733.3.3三开后钻压加到160～180KN，所以下部钻具组合要有足够的钻铤(177.8mm钻铤×2根+158.8mm钻铤×15根)给钻头加压，钻进时合理加压防止钻柱弯曲磨损套管3.3.4保证泥浆有较强的携岩能力和润滑性能，所钻的岩屑能及时被携带到地面，其次加强固控设备的应用，尽量清除已被携带到地面的有害固相，保持泥浆始终有低的固相含量。4钻井液技术针对盐224井的地层特点，选用的钻井液必须具备以下条件：有良好的流变性能和较强的携岩能力，能够满足快速钻井的需要；具有较强的抑制封堵防塌能力，能够很好地解决井壁稳定问题；有较低的滤失量、薄而致密的泥饼、良好的护壁能力和合理的钻井液密度；有较强的抗高温、抗盐、抗油气污染能力，能够满足钻穿含膏泥岩层、油气层等复杂地层的需要。为了满足低返速情况下携砂和防塌的需要，二开采用双聚封堵防塌钻井液体系。该体系中使用高分子聚合物和聚合醇提供极强的抑制作用，防止膨润土水化分散。聚合醇是一种多功效的泥页岩防塌剂，集物理防塌、化学固壁、强抑制性和降滤失量于一体，具有很强的抑制性与封堵性，能有效地稳定井壁。该钻井液具有较强的抑制性、较好的防塌效果和优良的剪切稀释特性，有利于深井钻井速度的提高和井壁的稳定。三开前，将钻井液转换成为双聚磺防塌钻井液体系。在原钻井液的基础上，通过加入磺化处理剂和抗温抗盐护胶降滤失剂降低API、HTHP失水，形成高质量、低渗透、封堵性强的泥饼，减少引起泥页岩水化的机会，达到稳定井壁的目的。并根据实际情况，选择适当的钻井液密度，井下产生适当的正压差，一方面提供有效应力支撑井壁，另一方面也有助于快速形成薄泥饼保护油气层。采用上述泥浆体系后，满足了井壁稳定性要求，能够形成薄而致密的泥饼，有效阻止了井壁坍塌掉块，并且具有良好的封堵防塌、抗温保护油气层能力。5结论与认识1)进入深井段后，沙三下和沙四纯上亚段使用PDC钻头钻速高于牙轮钻头，沙四纯下亚段使用LHJ447G牙轮钻头，对后期钻探具有一定的参考价值；2)合理的钻井参数是提高机械钻速和保护井下安全的重要因素，尤其在沙四上部采用中压中转安全钻井，沙四下部采用大钻压、低钻速；3)防磨接头的合理分布以及泥浆中低有害固相的含量和良好的润滑性都能有效减少钻柱对套管的磨损；4)针对盐224井的地层特点，分别采用了双聚封堵防塌钻井液体系和双聚磺防塌钻井液体系；在此基础上通过添加其它处理剂不仅形成了薄而致密的泥饼，有效阻止了井壁坍塌掉块，并且具有良好的封堵防塌、抗温保护油气层能力。参考文献[1]周世良.李真祥.南方海相地区深井钻井技术的实践与认识[J].石油钻探