优快钻井技术在土库曼某油田的应用

王建章

摘 要：优快钻井技术是提高钻井速度和效率的有效手段。在国外石油钻井行业中，由于人员工资高、技术服务费昂贵，造成钻井作业的施工成本非常高，促使作业者广泛应用新工艺、新技术，大胆改进施工作业程序，来缩短钻井作业的周期，达到节约施工成本的目的。介绍了国内目前的优快钻井成熟配套技术，重点阐述了在土库曼某油田应用的套管钻井技术、先进的钻井工具使用、先进的固井工艺技术、钻井液和保护油气层技术。与相关工程技术人员进行交流，促进优快钻井技术快速发展。

关键词：钻井 技术 工艺 优质 快速

中图分类号：TE242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（c）-0071-02

众所周知，提高钻井速度是加快油气勘探开发步伐的重要途径[1]。特别是在国外油气田，为了提高效益，节约时间，应大力推广使用优快钻井技术，该文就该技术在土库曼某油田的应用做了介绍，与相关工程技术人员进行交流，促进优快钻井技术快速发展。

1 国内目前优快钻井的成熟配套技术

（1）高压喷射钻井与优选钻井参数钻井。

（2）高效能PDC钻头和引进牙轮钻头钻井。

（3）PDC钻头+动力钻具钻井。

（4）防卡钻具组合。

（5）优质钻井液与完井液。

（6）井眼润滑、稳定与净化。

（7）近平衡压力钻井。

（8）欠平衡钻井。

（9）PDC可钻式浮鞋浮箍。。

（10）组合与随钻测井。

（11）低密度早强水泥浆固井。

2 优快钻井技术应用

土库曼某油田于2013年2月21日开始施工，至2013年12月24日仅用283.5 d就完成了第一期26口井（包括4口水资源井、13口生产井、9口注水井）的施工，钻井总进尺达56655.8 m，平均机械钻速为48.47m/h。完成井（含4口水平井）基本采用两开制，钻井施工前将26"导管砸至75m左右，入泥深度35m左右；一开有24口井采用了13 3/8"68ppf-K55套管钻井技术，另两口井采用常规171/2"钻头开眼，下入13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管的方法；二开基本采用121/4"钻头开眼，下入9 5/8"47ppf-N80-BTC扣型套管作为完井套管；同时有4口井还进行了81/2"井眼的施工（其中2口井采用裸眼完井技术，2口井下入了7"尾管）。

2.1 套管钻井技术

使用套管钻井技术，用13.6d成功地完成24口井的表层套管钻井作业，累计进尺6152.3 m，平均机械钻速62.64 m/h，单井最高机械钻速234.75 m/h。同常规作业相比，总体效率提高一倍以上，比计划提前23.7 d，节约钻井费用200余万美元。钻进组合：16"钻鞋+13 3/8"68ppf-K55-BTC扣型套管+套管捞矛。

2.2 先进的钻井工具

在26口井中，12 1/4"和8 1/2"井眼的钻进全部采用LWD+MWD随钻测井技术。钻具组合：PDC钻头+导向马达（Powerdrive或Autotrack）+浮阀+ARC+MWD+ADN+HWDP（7～10柱）。施工中旋转钻进保持顶驱的转速在110 r/min以上，有时达到150 r/min以上，同时利用顶驱先进的倒划眼功能，在钻至目的层后，全井实现倒划眼起钻，在平均井深2000m的井（最深2725 m，最浅922 m）中，一口井只用一个马达、一个PDC钻头，一次起钻作业，一次下套管作业，即完成施工[2]。

2.2.1 可调角度的弯马达

在121/4"井眼中， 采用的马达是地面可调节角度大功率动力马达，马达尺寸95/8"，扶正器尺寸111/2"，下井前根据井斜、方位及造斜率的要求，调节马达的角度。另外马达的质量好，不需在浅层测试，一根马达能保证1～2口井的正常使用，且能用马达在套管内划眼或钻套管附件，并能用马达进行全井段的倒划眼。

2.2.2 先进的闭环钻井工具

在钻井后半阶段，由于井眼施工难度不断增大，在121/4"井眼钻进中采用了Schumberger Anadrill公司的Powerdrive和BAKER INTEQ公司的Autotrack实现了闭环钻井。Schumberger Anadrill公司的Powerdrive在工具内部有80种记忆模式，可通过地面控制泵排量来得到所需的的工作状态，实现旋转钻进过程中调整井斜和方位，减少了起下钻次数，提高了机械钻速，同时增加了钻井安全性。但是该工具在井眼过大时无法实现闭环钻井。

2.2.3 质量优良的PDC钻头

采用的钻头全部为PDC钻头，多数采用美国产的Hycalog的DS系列钻头，外型全部为刀翼型钻头，喷嘴6-9个，一个PDC钻头可以钻穿水泥塞、阻流环、套管钻鞋、馆陶地层.由于表层套管的固井采用的是无胶塞固井方法，水泥顶替不干净，套管壁上可能有水泥环，因此，二次开钻配完钻具后，接顶驱在套管内划眼下钻，钻头在大功率、高速旋转的马达下面接触套管壁，钻穿水泥环、水泥塞、阻流环、套管钻鞋以后钻头几乎没有丝毫的损伤，这是我们国产的PDC钻头所不能及的。大功率动力马达加上长寿命PDC钻头是提高钻井速度的一个重要因素。采用专门设计的短规径PDC钻头与马达配合使用，解决了PDC钻头造斜困难的问题，使用的造斜PDC钻头规径长度只有11cm左右，使用中此类钻头同牙轮钻头相比，机械钻速得到了有效的提高[3]。

2.2.4 性能稳定的MWD、LWD

使用的MWD、LWD仪器都是提前在陆地上安装调试好的，不需要在钻台安装MWD、LWD仪器，只需半个小时的装放射源的时间，节约了大量的配辅助钻具的时间。高性能的MWD、LWD的仪器工作性能稳定，对泵排量不过分要求，每次接单根后，开泵30s既能收到井斜、方位数据，节约了测斜、测井的时间，同时保证有效的控制井身轨迹，杜绝了井下复杂、事故的发生。尤其是Anadrill公司的MWD、LWD仪器的性能稳定性非常突出，在钻井施工期间，该公司的MWD、LWD仪器从未发生过仪器没有信号造成起钻的事故。

2.3 先进的固井工艺技术

2.3.1 安全、快速的下套管工具

Weatherford公司为Apache公司提供下套管技术服务，提供了包括液压套管钳在内的一整套的气控下套管工具，包括C型盘；上、下卡盘；单根吊卡和机械手。全套气控装置，操作安全、快捷、方便，通过机械手扶正对扣，加快了接单根的速度，接单根时间只需1～2min，平均每小时下套管20-30根。最为实用的是下套管时顶驱上装有一套循环、灌泥浆装置（灌泥浆管线上装有一个单流阀），每根套管在接单根或下入过程中，根据计算好的泵冲灌泥浆，避免了灌泥浆过程中卡套管的风险，并且该装置可随时建立循环，循环时只要下放顶驱，将喇叭口套在套管接箍上（喇叭口与套管之间靠橡胶密封），卡住卡盘，就可以开泵循环，特别是在下套管遇阻、井涌等复杂发生时，能够及时地建立循环，进行处理。另外，采用的是充气式套管护丝，拆卸方便、快捷，从而节约了一定的卸护丝的时间。同时上卡盘与单根吊卡配合使用，将套管放在坡道既可，减少了套管进鼠洞的时间，缩短了下套管时间，提高了下套管施工的安全性。

2.3.2 高质量的浮鞋、浮箍和快速拆装耐高压水泥头

在9 5/8"套管下入过程中采用了weatherford公司生产的浮鞋、浮箍，下井之前外方监督进行认真的测试，在施工完的26口井中，每次固井完直接拆掉水泥头，未发生过水泥倒返事故。同时采用快速装卸水泥头，每次拆装在20 min以内，同时能够承受21MPa（3000psi）的高压。

2.3.3 高科技、自动化固井泵

采用Schlumberger（dowell）公司最先进的固井泵，该固井泵有一套自动化程序控制系统，可提前将固井水灰比、药水比例和灰量等数据输入到电脑内，固井过程中电脑控制整个固井过程，整套固井设备的操作只需两个人，该装置还配有一块固井灰流量表，固井时，保持固井灰流量在一定的范围内，保证固井施工中水泥浆密度的均匀。

2.3.4 固井施工工艺

提供固井技术服务的Schlumberger-Dowell公司提供的前置液是经过专门研究配制，根据不同的泥浆体系、不同的地层条件、不同的井眼直径、井斜情况配制的，能有效地清除井壁的虚泥饼、油性物质以及影响固井质量的的物质。根据地层破裂压力，可随意调整水泥浆比重最低可调至1.0 g/cm3，与清水的密度相同。经地层破裂压力试验，测得13 3/8"套管鞋处地层破裂压力为12.5ppg左右，在固井施工中控制水泥浆比重12.5ppg（1.50g/cm3左右），有效避免了固井施工的漏失问题，同时水泥凝固后强度能达到常规密度1.90 g/cm3左右的水泥浆凝固后的强度，经过对完成的26口井9 5/8"套管固井质量进行CBL检测，固井质量均为优质。固井时，上下活动套管，保证了顶替效率，提高了下井壁与套管之间的固井质量，并且每两分钟记录一下泵压、泵冲、总泵冲、上提、下放拉力、泥浆返出量情况，根据情况调整排量，保证了固井质量。

再者在每口井固井结束后，直接拆掉水泥头，从而节约了陆地上6-8小时的候凝时间；套管采用专用的套管挂挂在套管头上，固井施工后期，将套管直接座在套管头上，因此又节约了拆井口、装卡瓦的时间，同时增加了施工安全性；套管的试压是固井完碰压后，继续用固井泵在9 5/8"套管打压至21MPa（3000psi）、稳压5min，简化了陆地上繁琐的试压程序。

2.4 钻井液和保护油气层技术

对井径的扩大率不过分要求，不过分强调泥浆的抑制性，通过加入一定比例的生石灰来控制造浆。五台Derrick公司生产的高速线形振动筛，筛网目数达到120目，使固相得到快速的控制，同时控制了泥浆比重，保护了油气层。进入油气层后坚持每天对泥浆中水的矿化度进行分析，控制水的活度低于地层水的活度，保证地层水流入井内，防止泥浆的水分进入地层，而给地层毛细孔内带入固相颗粒，造成毛细孔堵塞，而影响产油能力。设计能提供精确的地层压力，使现场严格控制泥浆比重，同时合理的井身结构、钻井程序和较高的钻井速度，使油气层得到了有效的保护。

3 结语

（1）介绍了国内目前的优快钻井的成熟配套技术，为在土库曼某油田的应用打下基础。

（2）重点阐述了在土库曼某油田应用的套管钻井技术、先进的钻井工具使用、先进的固井工艺技术、钻井液和保护油气层技术，这些技术的应用达到了优快钻的井目的。

（3）为了提高效益，还需要对优质快速钻井技术进行优化，科学合理应用。

参考文献

[1] 张云连.胜利油田优快钻井技术实践与认识[J].石油钻探技术，2001（3）：33-34.

[2] 李梦刚，楚广川，张涛，等.塔河油田优快钻井技术实践与认识[J].石油钻探技术，2008（4）：18-21.

[3] 刘伟，李丽.通南巴深井优快钻井技术[J].石油矿场机械，2008（9）：78-82.