桩海10A井三开段钻头应用分析
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摘 要：桩海10a井的三开段钻穿层位复杂，并且是长裸眼稳斜井段。本文结合现场施工过程，通过具体分析不同地层的特点，优选了不同的钻头，并对每只钻头的使用效果进行了分析，取得了一定的施工经验，并为下面几口井在钻头选型方面提供了依据。
关键词：钻头 桩海 地层 机械钻速
桩海10A井是胜利海上近年来少有钻遇的深井、定向井，其设计井深为4839m，构造位置为埕宁隆起埕北低凸起东南部桩海10潜山。经邻井桩海10实钻证实，该区块自下而上发育下古生界、中生界、沙河街组、东营组、馆陶组、明化镇组和第四系地层。
1基本概况
桩海10A井共四个开次，在实际施工过程中，自2442m进入东营组地层，二开实完钻井深2455m。该井三开为长裸眼稳斜井段，井眼为Φ241.3mm，设计三开完钻井深4303m，井斜22.07度。其中根据邻井地质预告，预测该井三开段主要岩性为：
1）东营组3080m，上部以泥岩为主夹薄层含砾砂岩、细砂岩、粉砂岩，下部为大套暗色泥岩、油泥岩。
2）沙河街组3240m，上部为泥岩与细砂岩、粉砂岩互层，下部为大套砂砾岩。
3）中生界4160m，为大套的砂砾岩、砂岩夹泥岩的组合，局部以泥岩为主夹薄层砂岩，底部见多套煤系地层及闪长玢岩（底部注意是否有上古地层的灰岩及铝土质泥岩等标志岩性）。
从上可知，该井三开段钻穿的主要层位是东营组、沙河街及中生界，层位地层组分多，岩性复杂，存在又漏又涌的地层，并且又是定向及稳斜井段，所以施工难度较大，其中钻头的正确使用和选型对钻井时效、井下安全等方面有着重要影响。
在三开初期，根据邻井预测东营组上部以泥岩为主夹薄层砂岩，下部为大套暗色泥岩、油泥岩，因此经过项目组、平台与甲方监督商讨，决定选用四川深远的241.3mmDF1605U钻头，该钻头为五刀翼，切削齿为φ16mm×29+φ13mm×6，现场施工中，通过PDC钻头+井下螺杆动力钻具优配技术，保持钻压30-40kN，顺利钻穿了东营组、沙一段。在3147m时曾起钻对该只钻头进行观察分析，发现钻头保持80%的新度，在3186m东营组结束后，继续使用钻头钻至3258m，钻时变慢，判断钻头磨损严重，起出钻头未泥包，但磨损严重，该钻头总进尺803m，平均机械钻速8.41m/h。
在接下来井段，地质预测沙河街下部含有砂砾岩，因此更换牙轮钻头HJT517G，实钻发现本段地层岩性为灰色砾状砂岩，可见砂砾岩，粒径为7-8mm，对钻头磨损严重，机械钻速较低。在钻至3332m，起钻更换牙轮钻头HJT537G，在3339m顺利钻穿沙河街，进入中生界，中生界地层中主要以含砾细砂岩为主，夹薄层泥岩（3-5m），与沙河街组比，中生界胶结物为泥岩，而沙河街组的胶结物为钙质和硅质，胶结强度不如沙河街组，砾石粒径也较小，故相对于沙河街30-40min/m的钻时，同等钻压下，中生界钻时一般在20-25min/m。
在进入中生界砂泥互层段后，为提高钻井时效，经项目组、平台与甲方商议更换PDC钻头，决定使用前井段表现较好的深远DF1605U钻头，在钻进前期取得了较好的效果，但是在使用后期由于自然造斜力过大，井斜始终保持增长趋势，井身轨迹的变化限制了钻压，影响了机械钻速。然而地质也预测在3760m后即将进入含砾砂岩，不适合PDC钻头，综合考虑，果断起钻更换牙轮钻头，该井段的轨迹变化影响了PDC钻头的发挥。
下面通过更换牙轮钻头和钻具组合对井身轨迹进行了良好控制，但是由于仪器原因，该只牙轮并未取得较多进尺。再继续使用牙轮钻头钻穿含砾粗砂岩后，井段进入以泥岩为主，夹薄层砂岩段，在判断钻头寿命即将到达，经商议，选用钻井院的五刀翼P5263SJ钻头，从使用效果来看，钻头在保持井身轨迹正常的情况下，小钻压钻进取得了4.16m/h的机械钻速，表现良好，并且起出钻头观察，发现钻头胎体完好，但外径磨损2mm，不可再用。更换牙轮钻头后，经地质确认自4252m进入下古生界，三开达到完钻要求。
3经验总结
1）钻头在选型方面，以地层特点为依据，从井身轨迹控制、钻井时效提速、井下作业安全等方面综合考虑，对钻进参数、水眼尺寸进行了比选，用试钻的方法确定不同井段的参数；
2）在施工中，通过综合录井技术的应用，实时掌握了钻井参数、泥浆参数变化及返出岩屑情况，对钻头在井底的工作情况实时监测，保证了三开段无任何钻井事故发生。
3）通过对起出钻头的分析研究发现，深远DF1605U钻头在东营组和沙河街上部表现较好，取得了8.41m/h的机械钻速，但井身轨迹的变化限制了后期PDC钻头和牙轮钻头的发挥；
4）钻井液方面，三开钻井液体系由二开钻井液转换而来，其配方：海水+0.3～0.5% 天然高分子包被剂IND-30 +2～3%抗高温降失水+2-3%磺甲基酚醛树脂+1-2%无荧光白沥青+1-2%固体聚合醇+0.1～0.2% 流型调节剂+0.5-1%氨基聚醇，既保持流变性，稳定了井壁，又避免了钻头泥包现象发生，并且通过添加固体聚合醇，增加泥浆性，解决了滑动钻进机械钻速慢、定向托压严重等问题；
5）在三开钻进后期，由于钻井液的高密度、高粘度，时而发生粘卡现象，若钻头发生泥包，不能猛提猛放，要采取旋转、甩动的方法消除泥包。