哈山3井钻头使用分析浅论

哈山3井位于新疆维吾尔自治区克拉玛依市乌尔禾区西北部，准噶尔盆地西部隆起哈山山前构造带外来推覆体哈山3构造较高部位。设计井深/完钻井深：4600m/4139.80m，井口纵X：5109818.96m，横Y：15389418.42m。主要目的层侏罗系（J）、石炭系（C），兼探二叠系（P）、白垩系（K）。完钻层位石炭系。完井方法裸眼完井。钻探目的是探索哈山山前构造外来推覆体及前缘冲断带含油气情况;评价侏罗系及白垩系浅层地层超剥带含油气性。哈山3井全井共用钻头62只，其中牙轮钻头52只，PDC钻头5只，取心钻头5只。牙轮钻头进尺3523.98m，纯钻井时间2636.83h，平均机械钻速1.34m/h;PDC钻头进尺570.22m，纯钻进时间649.75h，平均机械钻速0.88m/h;取心钻头进尺45.60m，纯钻进时间48h，平均机械钻速0.95m/h。全井纯钻进时间3334.58h，平均机械钻速1.24m/h。导管及一开共使用钻头，7只，导管1只，型号均为江汉产SKW121C牙轮钻头，一开7只，1只江汉产钢齿钻头SKG125G，1只江汉产镶齿牙轮GJT515GC，4只取心钻头。一开钻速在白垩系之前，采用的是钢齿钻头，机械钻速基本在10min/m上下，进入侏罗系后，钢齿钻头起钻前钻时已达到49min/m，已经不适应地层要求;更换镶齿钻头，机械钻速恢复至20min/m上下;进入石炭系上部，机械钻速变至60min/m上下。分析原因，在上部白垩系地层钻进过程中，钢齿钻头较为适应地层要求;侏罗系地层岩石较硬钢齿钻头已不能适应，镶齿牙轮较为适应地层要求;石炭系地层硬度更高，对于444.5mm钻头，目前现有钻头型号难以满足地层硬度要求，致使钻时在60min上下活动。二开共使用钻头36只，其中牙轮钻头32只，PDC钻头3只，取心钻头1只。牙轮进尺2241.28m，纯钻进时间1161.08h，平均机械钻速为1.93m/h。PDC钻头分别是M5365LA一只，PK6245MJD钻头两只，进尺471.72m，纯钻进时间529h，平均机械钻速0.89m/h。空气钻井共使用钻头3只，钻进井段720～1626m，进尺906m，纯钻时间185.25h，平均机械钻速4.89m/h。哈山3井空气钻进，采取6-8t低压吊打，克服了易斜的哈山山前构造，最大井斜仅1.6°，更难能可贵的是在吊打的情况下还取得了全段4.89m/h的平均机械钻速。二开泥浆钻井共使用牙轮29只，PDC钻头3只，取心钻头1只，钻进井段为1626-3435m，共計1809m。二开前期钻头按照钻井设计及邻井施工资料采用537系列钻头，根据537钻头使用的实际情况，调整使用637钻头，最后综合537、637钻头使用情况，与钻井院结合使用PDC钻头。使用的16只537钻头纯钻进时间共计433.15小时，平均每个钻头27.07小时，起出牙轮牙齿均损坏严重。分析原因，二开钻进石炭系地层，岩性为玄武岩、安山岩，岩石压实程度较高，佷致密、坚硬，537钻头齿相对此种岩性地层过长，在钻进过程中，受到地层岩石的冲击破坏，容易磕断牙齿，造成牙轮过早损坏。537钻头平均机械钻速1.75m/h。537钻头刚下井钻时在20-30分钟每米，5-10小时后钻时变慢至60-90分钟每米，牙齿磨损较快导致537牙轮寿命较短，单支钻头使用效益很差，钻头起出掉齿现象严重。根据537钻头使用情况分析，采用牙齿较短，抗磨损能力较强的637钻头。从2696.5m开始使用637系列钻头，进尺分别是69.5m、89m、33m;纯钻时间分别是63.50h、115h、49.50h;机械钻速分别是1.09m/h、0.77m/h、0.66m/h。针对所钻石炭系地层岩性为安山岩、玄武岩。3只637钻头起出牙齿磨损均不严重，克服了地层岩性对537钻头牙齿损坏严重的现象，纯钻进时间得到大大提高，单支钻头效益得到明显提升。根据上部537钻头637钻头及PDC钻头M5365LA的使用情况，总结各个钻头的使用优缺点，根据本井实钻岩性特点，钻井院量身特制PDC钻头，同时为了加快钻井速度，配合扭冲工具，进一步提速提效。从2888m开始使用钻井院产PDC型号为PK6245MJD，钻至井深3345.5米，进尺457.50米，纯钻进495小时，取得本井二开进尺最多，钻头纯钻进时间最高。PDC钻头M5365LA钻进参数：钻压60～80KN，钻速70-88rpm，排量37L/s，泵压15Mpa;进尺井段2888～3345.50米，进尺457.50米，纯钻时间495小时，平均机械钻速为0.92m/h，划眼两次共计14.50小时，短起下钻三次共计13小时，循环共计28小时，该钻头在井下共计使用26天2小时。钻进井段地层为石炭系，岩性为玄武岩凝灰质泥岩凝灰质角砾岩。与537钻头对比情况分析。在本井石炭系地层共使用537系列钻头共计28只，进尺共计1668.28米，纯钻进时间共计732.50小时。平均每只钻头进尺59.58米，纯钻进时间26.16小时。PDC钻头使用时间是537单只钻头使用时间的18.92倍，进尺是537单只钻头的7.68倍;537钻头平均机械钻速2.28m/h，是PDC钻头机械钻速的2.45倍。与637钻头对比情况分析。在本井石炭系地层共计使用637钻头4只，纯钻进时间共计290.25小时，进尺共计231米，平均每只钻头纯钻进时间72.56小时，进尺57.75米，PDC钻头使用时间是637单只钻头使用时间的6.82倍，进尺是637钻头单只钻头的8.57倍;637钻头平均机械钻速0.80m/h，PDC钻头机械钻速为637钻头的1.09倍。三开共使用钻头20只，其中牙轮17只、PDC钻头2只，取心钻头1只。牙轮钻头为MD537X钻头2只，HJT537G钻头3只，HJT537GK钻头4只，HJ637G、MD637X、MD637钻头各1只，HJT637G钻头5只，进尺，612.50m，纯钻进时间1198.75h，平均机械钻速0.51m/h。PDC钻头为PK5240MJ钻头、YK216，PK5240MJ钻头由于下钻遇阻划眼困难起钻，未取得进尺，YK216进尺86.50m，纯钻进时间122.50，机械钻速0.71m/h。取心钻头是PMC037钻头，进尺5.80m，纯钻进时间8h，平均机械钻速0.72m/h。三开共使用537钻头共计9只，进尺共计359.00m，纯钻进时间611.75h，平均机械钻速0.59m/h，平均单只钻头进尺39.89m。637钻头共计使用8只，进尺共计253.50m，纯钻进时间649.00h，平均机械钻速0.39m/h，除去1只下钻遇卡接卡起钻无进尺钻头，平均单只钻头进尺36.21m。从上面数据看，537钻头使用效益要高于637钻头，但是在实际过程中537钻头，在井下掉块较多的情况下，掉齿现象就会明显严重，机械钻