胜利油田正理庄地区钻井提速研究

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【摘要】提高钻井速度是加快油气勘探开发的重要途径，通过对影响机械转速的几个主要因素的分析，根据胜利油田正理庄地区的地层特性，应用合理的钻井的技术，选择高效钻头，合适的钻井液体系，优化钻具结构，形成一套适合该区块快速高效的钻井工艺技术。通过施工的几口井的比较，机械转速提高了16.32%，缩短建井周期约2天，提速明显，增加了经济效益，有较大的推广应用价值。

【关键词】钻井 机械钻速 参数优选 胜利油田

1 前言

提高机械钻速，缩短建井周期，降低钻井成本，创造更好的经济效益是钻井追求的目标。近年来胜利油田加大了对正理庄区块的开发力度，但其单井投入却逐渐减少，不管是内因还是外因，都迫使我们加快钻井提速的进度。

根据正理庄地区的地层特性，应用合理的钻井技术，选择高效钻头，合适的钻井液体系，优化钻具结构，形成一套适合该区块快速高效的钻井工艺技术，达到提高机械钻速，缩短建井周期，增加经济效益的目的。

2 现状调查及原因分析

2.1 正理庄地区区域概况

正理庄地区区块平均井深2200m左右。该区馆陶及以上地层成岩性差，泥岩性较软且砂层发育，地层松软，沙河街组地层易坍塌，容易出现掉块，沙三中储层为夹持于两套深水泥岩中的湖底扇沉积，有较多的泥岩夹层。岩性下粗上细，中下部多为砾岩、含砾砂岩，沙四下与孔店组之间有石膏层发育，孔店组地层主要为长石细粉砂岩，少部分含泥质、灰质长石粗粉砂岩。

2.2 影响机械钻速的因素

2.2.1 钻具结构对钻速的影响

钻具结构的好坏直接影响环空阻力的大小，从而影响钻头水功率的提高。而钻头是破碎岩石的主要工具。钻头类型的选择和质量的好坏，它与岩性及其他钻井条件是否适应，将直接影响钻速。

2.2.2 钻压、转速对钻速的影响

钻压的大小决定了牙齿吃入地层的深度和岩石破碎体积的大小，但是钻压过大，岩屑量过多，甚至牙齿完全吃入地层，井底净化条件难以改善，钻头磨损也会加剧，钻压增大，钻速改进效果不明显。并不是钻压越大越好。

转速提高后，钻头工作刃与岩石接触时间缩短，每次接触时的岩石破碎时的时间减少。转速的高低反映了岩石破碎时的时间效应问题，但是过高时有可能出现憋跳现象，损坏钻头，影响钻速。

2.2.3 水力因素对钻速的影响

水力因素主要表现在井底水力净化能力对钻速的影响，及时有效地把钻头破岩产生的岩屑清离井底，避免岩屑的重复破碎，是提钻速的一项重要手段。

2.2.4 钻井液性能对钻速的影响

（1）钻井液密度决定井内液柱压力与地层压力之间的压差，井底压差对刚破碎的岩屑有压持作用，阻碍井底岩屑的及时清除，影响钻头的破岩效率。

（2）钻井液粘度的增大，将会增大钻柱内和环空的压降，使得井底压差增大和井底钻头获得的水功率降低，从而使钻速减小。

（3）钻井液固相含量的多少、类型及颗粒大小对钻速有很大影响。因此，应严格控制固相含量，一般应采用固相含量低于4%的低固相钻井液。

3 钻井提速措施及应用

3.1 钻头选型

我队在几口井的施工中试验了几种不同类型的钻头，如5FPDC、4FPDC 、三牙轮H517G，发现4FPDC钻头更适合该地区地层特点，但在东营组、沙一段夹杂大段砂砾言井段时，采用PDC钻头机械钻速不如三牙轮H517G钻头快，并且磨损严重，所以在该地层使用三牙轮H517G钻头有较好的经济效益。

3.2 钻具结构优选

直井段：采用钟摆钻具组合：Ф215.9m m钻头+Ф177.8m钻铤*2根+Ф214mm螺旋扶正器+Ф177.8mm钻铤*9根+Ф127mm钻杆（800-1500加2只扩大器）的防斜钻具结构，本区块二开钻进，钻头选型还是优选TP-4F（PDC），水眼组合选Ф11mm*4。

斜井段：本区块一般在1 5 0 0 . 0 0 -2100.00m造斜，斜井段相对较长，根据斜井段长度选择钻具组合PDC钻头+1.25°动力钻具+无磁承压钻杆+MWD+127mm加重钻杆+127mm钻杆，若斜井段较长，采用动力钻具上加稳定器配成稳斜钻具。

3.3 钻进参数优选

（1）钻压与转速：充分利用PDC钻头的小钻压、高转速，切削式破岩机理，钻压控制在30～50KN左右。 在不出现憋跳现象和设备允许的情况下尽可能使用高转速。

（2）水力参数：根据现场经验，无论是上部地层还是下部地层，在钻井设备允许的情况下，尽量采用大排量钻进，以提高钻进速度。

（3）合适的钻井液体系：

馆陶组及以上地层成岩性差，泥岩性较软，砂层发育。钻井液主要以防坍塌、防井漏及防卡钻，抑制地层造浆、携带岩屑、防止泥岩缩径，确保安全钻进为目的；沙三、四段注意防漏、防喷；沙河街组砂质泥岩防坍塌掉块；纯下亚段防膏盐侵。

直井段钻井液方面提前准备一定量的膨润土，推迟大循环钻进改小循环钻进的时间，清水打钻密度低，有利于提高机械钻速；改小循环后固控设备的使用采取聚合物絮凝加固控设备逐级净化的方法，加入铵盐、烧碱、降滤失剂，优化钻井液流型，用聚合物胶液维护正常钻进。

下部地层针对地层压力不确定因素的影响，钻进到沙河街组要合理提高钻井液密度并备足加重材料和重钻井液，在保证钻进安全的前提下尽量走密度下线，用稀释剂和清水，降低粘度，利用固控设备降低固相含量及含砂量。

4 结论与认识

（1）根据地层岩性，选取合适的钻头类型，4FPDC钻头适应地层范围大，可以优先考虑，但在东营组、沙一段夹杂大段砂砾言井段时，采用三牙轮H517G更适合。

（2）各井段对钻具结构进行优化设计，直井段采用钟摆钻具组合，斜井段采用螺杆+MWD或地质导向，若斜井段较长，采用动力钻具上加稳定器配成稳斜钻具能减少滑动钻井时间，合理的加足扩大器，及时的修复井壁。

（3）PDC钻头采用高转速低钻压，牙轮钻头采用高钻压低转速有较好的钻进效果，在地面设备允许的情况小尽量使用高泵压钻进，可以提高机械钻速。

（4）根据地层特点，正理庄油田钻井液主要要满足上部地层防糊井壁，尽量推迟小循环钻进的时间，清水打钻密度低，有利于提高机械钻速；下部防掉块，采用聚合物防塌钻井液体系，在保证钻进安全的前提下尽量走密度下线，利用固控设备降低固相含量及含砂量。

参考文献

[1] 陈庭根，管志川编.钻井工程理论与技术.中国石油大学出版社，2000

[2] 鄢捷年编.钻井液工艺学.钻井液工艺学.中国石油大学出版社，2000

[3] 张连云.胜利油田优快钻井技术实践与认识.石油钻探技术，2001.29（3）：12-15

[4] 赵金洲，张桂林主编.钻井工程技术手册.中国石化出版社，2004