陇东气开井钻井工艺技术优化

李晓阳 易磊 李秀明(川庆钻探工程公司长庆钻井总公司,陕西 西安 710018)

陇东气开井钻井工艺技术优化

李晓阳 易磊 李秀明(川庆钻探工程公司长庆钻井总公司,陕西 西安 710018)

针对陇东天然气井新区块技术不成熟，完钻垂深超过4300米，刘家沟地层埋藏深、厚度大、机械钻速慢，下部地层PDC钻头磨损严重等技术难点，进行了井身结构、钻具组合、钻头选择和钻井液处理等一系列工艺技术优化，本文对工艺技术优化进行分析总结，形成适合陇东地区气开井快速钻井的重点工艺技术集成。

陇东；气井；井身结构；钻井液；钻具组合；钻头

1 陇东气开井施工难点

(1)目的层埋藏深：陇东区块气开井完钻地层为太原组，埋藏垂深都在4200-4600米左右，从南梁区块向镇90区块，埋藏深度逐渐增加，地层的可钻性也逐渐变差。

(2)气开井布井较多的重点区块镇90井区位于镇北大型漏失区域，该区域的罗汉洞地层和洛河地层存在大型漏失，个别区域的洛河地层存在裂缝型漏失。

(3)直罗地层泥岩层坍塌严重，长时间裸露加上泥浆冲刷，泥岩层极易坍塌，导致后期施工起下钻遇阻、电测遇阻现象频频发生。

(4)刘家沟地层埋藏深(3500米到4000左右)，厚度大(平均厚度大于320米)，地层的可钻性差，机械钻速慢。

(5)前期使用的复合盐体系适应性不强，井下开始出现掉块时，体系因为切力低，无法满足复杂条件下的防塌要求，易导致井下复杂、事故、电测遇阻。

(6)石千峰及以下地层中含有石英砂岩夹层，对PDC钻头的破坏性大，单只钻头进尺低，机械钻速慢。

2 针对难点工艺技术优化

(1)钻具组合优化与完善

①优化二开后直井段钻具组合结构，控制井身质量。前期施工的直井气井，普遍使用的钻具组合中两稳定器之间的距离为18米左右，在井斜超过5度以后属于双稳定器强增斜钻具组合。优化后的钻具组合中两稳定器之间的距离为7-8米，属于双稳定器降斜钻具组合。优化的四口井，使用双稳定器降斜钻具组合，全井最大井斜不超过2度，能更好的控制直井段井斜，防止直井段井斜超标。

②三开直井段钻具组合要求：刘家沟及以下地层使用常规塔式光钻铤钻具组合

③定向井施工中，造斜段可以采用油井成熟的四合一钻具组合(2米短钻铤)进行滑动钻进增斜并复合钻进进行稳斜。

(2)分段施工参数优化

因气井全井段所穿的地层太多，可钻性差异大，单一的钻进参数，会影响到全井段的机械钻速，因此根据地层可钻性对气开井分段进行钻井参数优化。

①二开井段为延安以上地层，可钻性较好，使用螺杆钻具组合，因井深浅，井壁摩阻小，井口参数基本上能全部传送到钻头上，强化参数易导致钻头先期破坏，钻头磨损后井眼变小，后期起下钻后反复出现遇阻，需要大段划眼。影响正常施工。

②三开前需要先采用牙轮钻头打掉浮箍浮鞋，PDC钻掉浮箍浮鞋后继续后期钻进，易导致钻头的先期报废。

③三开后地层开始进入延长地层，可钻性变差，在刘家沟以前使用螺杆钻具，在保持转盘钻速不变的情况下，适当强化参数，以螺杆额定压差60%-80%为准，在实际施工中，螺杆泵压压差变化为2-3MPa。

④刘家沟及以下地层为全井可钻性最差地层，钻头保径极易发生磨损.为防止钻头先期破坏，钻具组合改为常规钻具，降低转盘转速，使用小排量弱化参数。

⑤特殊地层参数控制.刘家沟以下地层如果钻遇石英砂岩夹层或砾石层，需要将钻压控制在80KN以内，待确认夹层钻完后再恢复钻压。下部石英砂岩段对PDC钻头破坏力强，需要使用牙轮钻头时，钻压控制到180KN，转速50，缸套160，泵冲100。

(3)钻井液处理优化

上部地层强絮凝，下部地层强抑制，深井段及时进行稠浆清扫，转化时间推迟到3000米以下。

①上部井段聚合物体系的优化。上部井段聚合物体系的优化主要是调整防塌剂配方，使用料更简单化，避免了不同防塌离子的相互附着而导致的防塌性能下降，同时改变处理方式，以维持入口钻井液粘度均一、恒定为原则，避免了钻井液粘度忽高忽低而不利于钻进或防塌。

②下部井段钻井液体系的改变。下部井段主要以提高携砂能力、护壁能力、降低密度等方面进行优化，降复合盐体系转变为聚磺体系，达到了快速钻进的目的。

③稠浆清扫技术。井深超过3000以后，延长底部、纸坊组、双石层都存在坍塌，在正常钻井液处理的基础上，观察井下的掉块情况，及时采用稠浆清扫，现场通过两种稠浆的清扫效果观察，高比重稠浆要好于高粘度稠浆，因此清扫以高比重泥浆为主，控制密度在1.2g/cm3以上，粘度在60秒左右。

3 认识与建议

(1)二开完后下的可钻式浮箍浮鞋对PDC钻头的磨损大，因此三开前应该先用牙轮钻头钻掉浮箍浮鞋，再换为PDC钻头。

(2)分层进行PDC钻头优选，按地层可钻由好到差，采用19mm到16mm再到13mm复合片PDC钻头，提高了PDC钻头使用效率，提高全井机械钻速。

(3)优化钻井液体系，上部井段采用强抑制聚合物体系，下部井段采用聚磺钻井液体系，能更好的满足钻井施工，保障井下安全。