高长斌 陈波 李杨(中国石化华东石油工程有限公司六普钻井分公司，江苏 镇江 212003)

松南气田腰英台地区钻井提速技术探索与实践

高长斌 陈波 李杨(中国石化华东石油工程有限公司六普钻井分公司，江苏 镇江 212003)

松南气田长岭断陷的腰英台地区是中石化东北油气分公司重点开发的区块之一。腰英台地区深井钻遇地层具有井壁不稳定、下部岩石可钻性差、井底温度高等特点，导致钻井速度慢、周期长，因此，开展深井钻井提速技术研究是很有必要的。在分析钻井施工面临难题的基础上，通过井身结构优化、钻头优选、不同动力钻具的使用等实践，探索适合该地区的深井钻井提速技术，并取得一定成效，为本区块以后的深层勘探开发提供借鉴参考和技术支持。

腰英台；深井钻井；提速技术；扭力冲击器；旋转齿钻头；双级钻头

1 钻井难点分析

(1)地层不稳定，上部地层易垮，下部地层易漏 以泉头组为例，上部地层岩性为灰色泥质粉砂岩、细砂岩、灰、绿灰色中砂岩与棕色泥岩呈略等厚互层，泥岩易水化膨胀，易剥落、掉块；下部的白垩系营城组地层岩性主要以深灰色流纹岩及凝灰岩等火成岩为主，硬度高、研磨性强、可钻性差，且地层倾角较大。

(2)地层研磨性强、可钻性差 登娄库组、营城组地层压实程度好、硬度高，研磨性强、可钻性差[1]。登娄库组地层岩性主要为棕、灰色泥岩与棕色泥质粉砂岩、深灰色角砾岩与灰、褐、深灰色泥岩等。井队目前只能在营城组地层水平段选择牙轮钻头慢慢磨，造成频繁起下钻，导致钻井进度无法提高。

(3)井底温度高，对动力钻具要求高 由于井底高温和钻头难以承受复杂地质条件下的高转速，深井大尺寸井眼动力钻具的应用受到极大的限制，使得复合钻进技术实施困难，机械钻速提高难度较大[2]。

2 钻井技术优化及应用实例

(1)井身结构优化 ①中间套管下深。随着对该地区地质构造和目的层特征认识的不断加深，在井壁稳定和储层保护技术的支持下，探索优化腰英台地区中间套管的下入深度。目前，表套下深300-400m以封隔明水组不稳定易垮层段，技套下深3000-3300m以封隔泉头组不稳定易垮层段。经过该地区大量实际钻井经验证明，该设计是合理的。②钻井液密度。针对腰英台区块地层“浅层含气、中部易塌漏、下部可钻性差”的实际情况，在一开的时候钻井液密度选择设计的上限(1.20～1.25g/cm3)以防止浅层气，在二开、三开的时候选择较低密度(1.10～1.15g/cm3)以避免地层漏失，同时提高机械钻速。③钻具组合。钻具组合选用优选PDC钻头+螺杆钻具的“三合一”钻具组合，达到既保证井身质量又提高钻井速度的目的。直井段使用0.5°单弯螺杆配合PDC钻头，可以起到保直、提速、小幅度纠斜的作用。

(3)钻头优选 ①二开选用双级钻头。通过优化钻头选型，YP12井、YP14井在二开(直井段)时选择使用国民油井产的双级钻头。双级钻头比常规钻头多一级扩眼体，利用双级结构，先钻出一段小导眼释放地层应力和产生一个大的自由面，从而有效提高Φ311.2mm及更大直径井段的机械钻速。双级钻头在两口井使用提速明显。②三开造斜段钻头的选择。根据以往三开造斜段钻遇高研磨性的登娄库组的经验，出井的多数PDC钻头的肩部齿都会磨损的非常严重，甚至出现环形凹槽。

所以优先选用双排齿或带有减震齿的胎体钻头。YP14井三开第四只钻头选用阿特拉产的U616S胎体钻头，肩部为双排齿，并带有减震齿保护钻头的保径齿，单趟钻进尺209m，机械钻速2.79m/h，起出的钻头内排齿完好无损。

(3)动力钻具及复合钻井技术 ①旋冲钻具。旋冲钻具是在常规钻井钻具组合的基础上，在钻头与钻铤之间增加液动射流式冲击器，根据射流附壁效应及切换原理，利用液动射流式冲击器对钻头施加高频冲击，在钻具组合旋转破岩的同时，冲击器内砧子将冲锤高频冲击传递给钻头，通过冲击作用对钻头齿下的岩石造成强应力集中，使岩石塑性降低，脆性增加，并迅速产生脆性破坏坑[3]。

该趟钻在使用了旋冲钻具后机械钻速反而低于预期，没有达到提速的目的。将钻头起至地面后发现：每个刀翼保径部分三颗齿均非正常钻进损坏，其后排碳化钨防碰齿被崩掉7颗，外径磨损严重。分析原因可能是划眼过长过快，使钻头造成了损坏，故使用旋冲钻具时应避免划眼作业。

②扭力冲击器。为满足提速的要求，YP14井在三开造斜段尝试使用扭力冲击器。使用如下钻具组合：Φ215.9mmPDC钻头+扭力冲击器+Φ172mm×1.5°螺杆×1根+浮阀+Φ127mm无磁加重钻杆×1根+悬挂接头+Φ127mm无磁加重钻杆×1根+Φ127mm加重钻杆×45根+Φ127mm钻杆。但在进入登娄库地层后，发现造斜率不够。起钻甩掉扭力冲击器后继续钻进，造斜率达到了设计要求。

经分析，可能是由于扭力冲击器的存在相当于使螺杆加长，降低了原钻具的造斜率。起出后钻头切削齿几乎无磨损，可以证明扭冲工具对钻头有一定的保护作用。

3 结语

(1)合理的井身结构设计是实现安全钻井和钻井提速的前提。(2)分析岩石的物理力学参数是针对性选择钻井提速工具的基础。(3)选择合适的钻井提速工具和钻头是实现钻井提速的重要手段。

[1]陈安明,张进双,白彬珍等.松辽盆地深井钻井技术难点与对策[J].石油钻探技术,2011,39(4).

[2]朱军,高英强,任杭洲等.腰英台地区深井钻井提速技术[J].断块油气田,2012,19(4)：533-536.

[3]李国华.旋冲钻井破岩和冲击器设计基础理论及其应用研究[D].北京：中国石油大学，2004：1-99.