海南福山花场深井钻井技术探讨

徐强

【摘 要】福山油田地质结构复杂，存在多套压力系统。其中下第三系涠洲组易缩径、流沙港组泥页岩层理、微裂缝发育，花场地区断裂带发育，地层结构复杂，极易出现泥页岩坍塌和电测遇阻等复杂情况。通过对花场某井施工过程中重难点分析，提出了优快钻井及井眼优化等措施，为该区块钻井施工提供了可借鉴经验。

【关键词】福山油田；花场

一、前言

福山油田福山凹陷位于海南岛琼北地区和琼州海峡，是北部湾盆地中次级负向构造单元。其主要勘探开发区块为花场、花东、白莲和美台。施工井是部署在花场构造的一口预探井，为该区块的一口超过4000m的深井。通过优化钻头选型、井眼轨迹控制及井眼净化等措施，实现了该井的优快安全钻进，钻完井周期、机械钻速均大幅优于邻井，为该区块深井钻井提供了经验。

下第三系流沙港组地层层理、微裂缝发育、成岩性差，相对破碎，在钻井过程中易发生坍塌掉块，造成卡钻、起下钻遇阻、电测遇阻等故障复杂。全岩矿物主要以石英和粘土矿物为主，粘土矿物主要以伊利石/蒙脱石混层、伊利石为主。地质取心面如镜面，泥岩为硬脆性泥岩，当与水接触时，蒙脱石易吸水膨胀分散，在钻具的外力作用下极易沿节理面破裂，若钻井液密度偏低，易导致井壁岩石发生强度破坏，致使井壁失稳。

二、钻井难点与措施

根据地层特点，施工过程中主要存在以下钻井难点：

1.五段制井眼轨迹控制难

福山油田钻井施工过程井身结构以直-增-稳-降-稳的五段制为主，长直井段及长稳斜段同时存在，地层倾角变化大，轨迹控制较难。目前施工过程中，常规钻进时以塔式钟摆钻具为主，PDC定向钻进过程工具面不稳，深井阶段不能通过定向调节轨迹，易造成低效施工。

2.涠洲组易缩径

下第三系涠洲组主要为紫红色泥岩、灰紫色泥岩、砂砾岩互层，下部灰色细砂岩夹褐灰色泥岩。另外，钻进过程中为了快速钻进，涠洲组控制密度，进一步加剧了井眼的缩径，造成起钻困难，处理耗时较长。

3.三开井段井眼净化难

三开施工过程中，特别是有一定井斜或井深以后，常常出现返出岩屑与实际进尺不相符，甚至出现不出砂的情况，进而发展为憋泵、起钻遇卡等复杂情况。

4.流沙港组井壁易失稳，造成井下复杂

下第三系流沙港组地层层理、微裂缝发育、成岩性差，相对破碎，在钻井过程中易发生坍塌掉块，若掉块较大则造成卡钻、起下钻遇阻、电测遇阻等故障复杂。

5.井温高，动力工具使用寿命短

通过邻井测温情况分析，地温梯度在3.21-3.32℃/100m，以该区块施工的一口井为例，预计井底温度最高148.06℃；最低143.65℃，较高的井底温度不仅对泥浆抗高温性有较高要求，井下动力钻具的使用寿命也较短。

三、技术措施

1.井眼轨迹控制问题

（1）根据现场多口井的尝试，上直段采用塔式钟摆钻具并保证一定数量的钻铤。牙轮在该区块某井钻井过程中，近1500米井段最大井斜角小于1°，机械钻速高达35.5m/h，做到了防斜打直和快速钻进的统一兼顾。

（2）優化定向PDC的选型。以往定向工作量均由牙轮钻头来完成，通过多口井的尝试，使用了浅平冠型，16mm双排切削齿，五刀翼设计，较高齿密度，从而增加钻头的工作稳定性和穿夹层的能力的钻头，但同时存在PDC定向降斜过程中工具面不稳，无法定向等难题，造成低效施工。

2.涠洲组缩径问题

涠洲组以砂泥岩互层为主，可钻性好，钻进过程中钻井液密度尽量靠近设计下线，以获得较高机械钻速，同时及时短起下。根据现场试验，一般24小时～36小时进行一次短起下，能够很好的解决涠洲组缩径问题。

3.井眼净化问题

钻进过程中，岩屑床及较大掉块淤积在井筒内，常常会造成憋泵、摩阻扭矩大幅增加、起钻遇卡等井下复杂情况。

（1）定期的短起下，做到主动的破坏岩屑床。

（2）合理的转速及环空返速。对于小井眼，要达到较理想的清洗效果，钻柱转速应达到70-80r/min，在机泵等设备能够承受的范围内提高返速，力争循环排量达到35L/S以上，增加对井壁的冲刷。

（3）合理的调整钻井液性能，清除岩屑床。低粘紊流和重浆能够很好的达到清除岩屑床的目的。流沙港组存在巨厚的泥岩段，考虑到井壁的稳定性，现场泵入调整后的钻井液均为“段塞”，低粘钻井液和重浆均能够将平时不能正常带出的掉块及钻屑清除掉，现场两种方法均能将3-4cm钻进过程无法返出的掉块带出。

4.流沙港组井壁失稳问题

福山油田流沙港组的井壁失稳主要是由力学、物理化学共同作用的效果。在保证力学稳定，即适当的密度的情况下，强化物理封堵和化学的抑制性，同时尽量减少钻具的机械碰撞，避免硬脆性泥岩的失稳。

现场钻井液配方：重晶石粉+2%-3%防塌剂+3%-4%SMP+3%-4%SPNH+0.5%-1%聚氨+30g/l-40g/l膨润土。性能能维护方面控制中压和高温高压失水。

通过现场井的应用，完井电测井径扩大率控制在10%左右，钻完井过程均无复杂发生。

5.井下动力钻具使用寿命的问题

福山油田井温高，井温梯度大，常规螺杆钻具寿命均在120h以下。

四、结论及建议

1.上直段采用塔式钟摆钻具钻进并保证一定数量的钻铤，在常规钻进井段能够较好的控制井斜；进一步优化改进定向PDC钻头。

2.通过及时的短起下解决涠洲组缩径的问题。

3.通过改变钻井液性能，并与工程措施相配合，解决三开井段的携岩要求。

4.使用物理封堵和化学抑制性好的钻井液。

5.使用寿命更长的等壁厚螺杆，减少低效施工。