“进口扭冲+PDC”在HD11―5―2H井的应用
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【摘 要】塔里木盆地是我国深井、超深井比较集中的主要地区之一。但常规钻井技术在哈得地区、哈拉哈塘地区、塔河10区、塔河12区、托普台地区的二叠系、石炭系地层施工中机械钻速低。本文以“进口扭冲+pdc”在hd11-5-2h井直导眼井段的成功应用为例，从地层物性特点、扭冲工具特点、钻井液性能、施工重点多个方面进行详细叙述。对塔里木盆地所有该地层的钻井提速有很好的借鉴意义。
【关键词】进口扭冲+PDC；二叠系；石炭系
1 HD11-5-2H井直导眼地质情况及施工难点
1.1 直导眼井身结构及地层
本井直导眼设计井身结构为：12 1/4″井眼×800m/9 5/8″套管×800m +8 1/2″井眼×5140m；本井直导眼实际井身结构为：12 1/4″井眼×808.07m/9 5/8″套管×808.07m+8 1/2″井眼×5140m
本井钻遇地层自上而下为新近系、古近系、白垩系、侏罗系、三叠系、二叠系、石炭系和志留系。其中4274-4523m为二叠系，4523-5119m为石炭系，施工难度最大。
1.2 二叠系及石炭系钻井难点分析
1.2.1 二叠系难点分析
二叠系火成岩地层岩性主要以凝灰岩、玄武岩、安山岩、泥岩为主。岩石抗压强度高，地层研磨性强、可钻性差，易漏。钻井过程中易垮塌掉块，该井段目前不适合常规PDC钻头单独钻进。在先期承钻二叠系井中，存在不同程度的二叠系掉块卡钻及漏失现象。
1.2.2 石炭系难点分析
石炭系地层包含卡拉沙依组和巴楚组，该地层岩性主要为砂泥岩互层。其中泥岩段地层质硬性脆，地层研磨性强。
a.石炭系卡拉沙依组深灰、灰黑色泥岩，灰色、褐色泥岩（胶粘性很强），PDC钻头牙齿不易吃入，易造成PDC钻头泥包，多数井甚至连续发生泥包现象，对施工进度和平均机械钻速均造成较大影响。
b.石炭系卡拉沙依组、巴楚组砂泥岩互层段存在含砾砂岩、砾石，极易造成PDC钻头报废。
针对以上技术难点特别是二叠、石炭系井段机械钻速低的现状，通过前期的研究、对比分析，认为采用“进口扭冲+PDC”技术进行施工有望解决提速瓶颈。
2 HD11-5-2H井直导眼进“进口扭冲+PDC”使用情况
2.1 阿特拉扭力冲击器的技术特点
该井直导眼采用阿特拉扭力冲击器+ PDC钻头进行施工。该扭冲有以下技术特点：
（1）扭力冲击发生器内部机械机构合理，连接牢固可靠，无任何橡胶件、电子件，即便工具失效，也只相当于一个接头随钻头旋转，机械钻速会降低，但降低了井下风险。
（2）提速打快的同时能起到防斜的作用，保证井身质量。
（3）排量和流速越大，扭力冲击器产生的冲击能量也越大，对钻头产生的机械钻速以及冲击的频率也越高。
（4）由于扭力冲击器是从扭向上产生稳定均匀的高频冲击，所以只适用于金刚石钻头。
（5）配合PDC钻头使用时，产生的振动或冲击，可以大大消除钻头依靠扭力积蓄吃入地层时产生的粘滑现象，从而延长PDC钻头和钻具的寿命。
（6）使PDC钻头更有效地剪切破碎地层，大大增加机械钻速和钻井导向性。
2.2 HD11-5-2H井“进口扭冲+PDC”使用情况
本井共使用两次“进口扭冲+PDC”对二叠系及石炭系地层进行钻进。第一趟钻使用井段4274-4359m，本井段为二叠系纯玄武岩段，由于本井纯玄武岩段长，造成钻头磨损严重，机械钻速低起钻。第一趟钻进尺85m，纯钻进时间40h，平均机械钻速2.13m/h。第二趟钻使用井段4359-5140m，从二叠系下部一直钻至直导眼完钻井深，进尺781m，纯钻进时间152.4h，平均机械钻速5.12m/h。
钻具组合：Φ215.9mmPDC钻头+扭力冲击器+Φ158.8mm无磁钻铤×1根+Φ158.8mm钻铤×1根+Φ212mm扶正器×1只+Φ158.8mm×16根+Φ127mm加重钻杆×15根+Φ127mm钻杆
主要施工技术措施：
（1）优选配套钻头，本井二叠系上部地层选用UD513刚体PDC钻头，下部地层选用U513M胎体PDC钻头。
（2）下入工具前一趟钻起钻前要充分循环，保证井眼干净，并用稠浆对下部裸眼段封井，防止沉砂过多造成井下复杂和泥包钻头。工具入井下钻过程中，要落实好下钻各项操作要点，防止沉砂卡钻及泥包钻头，做到提前开泵，循环划眼到井底。
（3）正常钻进前，在近井底位置冲洗15分钟左右，然后采用小钻压0.5-1t钻进0.5m后，再按正常参数钻进。二叠系正常钻进参数：钻压8-12t，转盘转数60-65rpm，泵冲85-90 rpm，若果钻至纯玄武岩，转盘转数降低至50转，钻压降为8t。
（4）钻进时看好扭矩和泵压变化，扭矩异常及时调整参数。本井使用“进口扭冲+PDC”钻进，二叠系钻时约为15min/m，纯玄武岩段为20-30 min/m，施工中观察好钻时，在钻穿大段玄武岩后，钻时超过40 min/m，则扭力冲击器或钻头可能存在问题，应循环起钻检查井下工具。
（5）二叠系钻进期间，根据区块已经成熟的地层特点，控制好钻井液密度（本井钻井液密度为1.25-1.27g/cm3），防止密度过高压漏地层，出现井漏复杂。钻井液处理方面，防塌剂要加足，防塌剂加量大于3%。本井防塌剂含量为4%。
（6）钻穿二叠系后，对二叠系井段进行短起下钻，修整井壁，短起下钻过程中防止出现卡钻事故。由于扭冲工具的特殊性，本井短起下钻难度不大。
（7）“进口扭冲+PDC”在石炭系地层钻进中，钻时快时钻压控制为6-8t，钻时慢时控制为10-12t，控制好参数，防斜。本井二叠系石炭系地层最大井斜为1.75°（4400m处）。
（8）根据已施工情况，现场使用“进口扭冲+PDC”过程中，每次下钻到底开泵较困难，开泵泵压在5-7MPa左右。
3 “进口扭冲+PDC”在二叠系及石炭系地层提速意见
1）良好的钻井液性能是保证“进口扭冲+PDC”成功且安全应用的基础条件。二叠系地层易塌易漏，要根据区域钻井施工经验确定钻井液密度，现场加足防塌剂，采用物理防塌、化学防塌相结合的方式保证井眼安全。调整好钻井液性能，防止PDC钻头泥包。
2）“进口扭冲+PDC”工具入井前要认真检查工具，根据地层优选PDC钻头。使用过程中，根据不同地层调整好钻井参数，要根据井下情况，钻时、扭矩等参数判断工具使用情况，异常时要起钻检查，防止出现井下事故。
3）二叠系及石炭系井段不可避免的会出现掉块，现场在施工中一定要防止掉块卡钻。
4）使用“进口扭冲+PDC”工具进行施工，可减少起下钻次数，提高效率，且机械钻速比常规钻进方式提高明显，本井石炭系地层机械钻速比常规PDC钻进提高一倍以上。