浙江油田苏北油区钻井提速技术研究

孟凡琦

（中国石油西气东输管道公司储气库项目部，江苏镇江 212100）

苏北盆地位于江苏省东北部，属苏北-南黄海盆地西部的陆上部分，总体走向北东，延伸长度大于260 km，面积约38 000 km2。盆地西界为郯庐断裂带，北接苏鲁造山带，向东伸入黄海，南以扬州-如皋一线为界。经地球物理和钻井资料证实，古生代以来的沉积厚度超过11 000 m，其中古近纪断陷沉积厚度超过6 000 m，新近纪坳陷沉积厚度1 000 m～1 300 m。盆地自形成后经历了多期构造运动的改造，具有构造分割性强的特点。盆地内发育近东西向“一隆两坳”的构造格局，自北向南分别为盐阜坳陷、建湖隆起、东台坳陷，2个坳陷又由数个单断裂谷式凹陷所组成。在大地构造上，苏北盆地位于中、新生代西太平洋构造域的弧后区，属下扬子构造－沉积区的一部分[1]。

1 苏北油区海安探区钻井现状分析

截止至2016年7月，海安区块已钻井94口，其中预探井10口，评价井14口，开发井60口。井身结构以二开为主，表层套管以φ244.5 mm为主，个别开发井采用φ273.1 mm的表层套管，下深都在340 m左右，封过东台组即可。超过3 000 m的探井和超过3 300 m的评价井采用三开井身结构，在钻井过程中存在以下问题。

1.1 机械钻速有待提高

海安探区平均机械钻速从2008年至2010年逐年增大；2011年有所下降；探井和评价井机械钻速从2008年至2010年逐年增大，2011年有所下降；开发井机械钻速2008年至2011年逐年增大（见图1）。

图1 海安探区历年平均机械钻速图

探井钻井周期自2008年至2009年有所上升，2009年至2011年逐年下降，探井完井周期自2008年至2011年逐年下降；评价井钻井、完井周期自2009年至2011年逐年上升；开发井钻井、完井周期自2009年至2010年有所上升，2010年至2011年有所下降。2011年上半年探井平均钻井周期38.27 d，完钻周期43.09 d；评价井平均钻井周期58.68 d，完钻周期69.56 d；开发井平均钻井周期15.98 d，完钻周期20.56 d（见图 2）。

图2 海安探区历年钻完井周期图

1.2 钻井过程中复杂情况频繁，损失时间多

海安探区自2008年以来多次发生卡钻、工具遇阻、井下落物等复杂情况。海安探区在完钻的94口井中，有34口井的生产时效为100%，57口井的生产时效不足100%。不同程度的表现在事故处理、复杂情况处理、组织停工、设备修理等工程上，共65井次。组织停工、复杂情况和事故处理占大部分非生产时间（见图3）。

图3 海安探区已钻井非生产时间分布情况

事故及复杂情况大多发生在盐城组（袁1-10、双1-50、鹤1井等）和阜宁组（祝101、双103、吉2井等），个别发生在三垛组（双101、红1-34G）（见表1）。

表1 海安探区复杂情况易发层段

海安地区针对以上问题采取的对策是上部盐城组采用Ф222.2 mm～Ф241.3 mm钻头钻穿，下部井段采用Ф215.9 mm钻头钻至完钻井深。此方案虽然在一定程度上减少了由于套管缩径引起的遇阻、卡钻等复杂情况，但并没有实质性的解决缩径问题，部分井钻井后期仍然存在起下钻遇阻现象，从而不得不进行多次划眼作业[3]。

2 海安地区钻井提速技术研究

海安地区2011年上半年在钻井提速方面已经取得了较为明显的效果，因此针对海安地区的钻井提速，总体思路是在深化应用成熟技术的基础上，以改进钻井液配方、优选钻头为手段，通过集成配套技术，努力减少起下钻次数，提高钻井速度。

2.1 钻头选型及钻井参数

2.1.1 地层岩性分析 由于已钻井井位距离不远，地层对比较好，因此，取具有代表性的红1井地层的岩性作为分析对象。据上述地质分层和岩性描述可以得出，东台组和盐城组地层是以泥岩、砂砾岩和细砂岩互层为主，砂砾岩粒径变化较大，但胶结较疏松，对钻头的牙齿和钻头有一定的冲击伤害，对钻头的磨损损害不大。泥岩对钻头的冲击和磨损很小，主要考虑加强钻头的攻击性和优化钻头的水力学，防止钻头泥包问题[2]。三垛组地层为泥岩夹粉砂岩和泥岩与砂砾岩、粉砂岩互层，对钻头的磨损较小，主要解决钻头的吃入和防泥包问题。阜宁组地层以泥岩为主，较致密，对钻头的磨损较小。

2.1.2 钻头使用记录分析 把各口井的钻头使用记录按井深不同分为1 500 m以上井段和1 500 m以下井段进行对比分析（见图4、图5）。

图4 海安地区已钻井钻头使用记录图（0～1 500 m井深）

通过上述已钻井的钻头记录可以看出，不同井型、不同井段及不同型号钻头对钻头进尺和钻速有一定的影响，可以得出如下结论：使用钻头钻上部井段的地层，其钻速快，进尺多；下部井段的钻速明显要低得多，钻头进尺少得多。

图5 海安地区已钻井钻头使用记录图（1 500 m～3 200 m井深）

2.1.3 钻井参数 采用大排量，高返速，环空返速超过1 m/s，确保携砂，提高冲刷井壁的能力，防止缩径。一开采用双泵钻进，排量＞60 L/s，二开排量要求＞30 L/s。若采用牙轮钻头，则加大钻压，放开钻速，要求10 t以上。根据已钻井调研情况、二开的井身结构能够满足钻井施工要求：一开用311.2 mm钻头钻至井深340 m左右，下244.5 mm表层套管，水泥浆返至地面。二开用215.9 mm钻头钻至完钻井深，下入139.7 mm生产套管完井。定向段选择直-增-稳剖面，根据位移大小，优化设计造斜点，造斜点选择在三垛组，最大井斜控制在25度左右。强化“及早微调”的控制思路，要力争在15度井斜时把方位摆到位，在15～25度井斜范围内再加强微调，确保25度以后再不作大幅度调整，稳斜稳方位完钻。

2.2 钻井液

2.2.1 钻井液密度 地层黏土矿物含量高,水化膨胀能力强,该区块上部地层造浆严重，易缩径；中下部地层存在石膏层、矿化度高,易污染钻井液；下部地层特殊岩性发育,易造成井壁坍塌。

海安地区属于正常压力系统，压力系统较为单一，三压力基本正常。在油气层井段，采用过低的钻井液密度钻进，密度太低致使对油气层有重要保护作用的滤饼难以快速形成，即使形成也难以巩固，致使油气层长期暴露在充满各种有害固相和乳化状态十分复杂的钻井液中，形成了真正的“浸泡”，不仅未真正消除正向压差对油气层的损害，也会给油层保护带来一定的不良影响[4]。

2.2.2 钻井液体系 二开钻井液体系上部地层采用聚合物钻井液，有利于优快钻进，控制地层造浆。下部地层选用两性离子聚合物防塌钻井液，有效抑制钻屑分散、软泥岩地层的黏土造浆，提高防塌性能，有利于井壁稳定、控制井眼井径扩大。

2.2.3 处理剂的选择和使用 在开发井中可考虑加入适量沥青类防塌剂，既有利于减少下部地层的垮塌，同时还有利于改善泥饼质量、保护油气层。在造斜段之前需加入润滑剂时最好加液体润滑剂，塑料小球在钻进中使用易破碎并被筛出，井壁滞留量少，润滑效用降低，但在完井电测中可根据情况适量使用。

3 结论与建议

（1）浙江油田苏北油区海安探区钻井存在的井下复杂问题主要是盐城组、三垛组和阜宁组由于岩性中富含黏土，钻井过程中会引起严重的井壁失稳、水化膨胀损害等复杂情况。

（2）钻井提速的指导思想是采用强抑制性钻井液，优化PDC钻头和配套工艺，减少起下钻时间，提高破岩效率，从而达到提速目的。

（3）重点加强钻井液管理与维护，降低二开新配钻井液中的搬土含量和固相含量，并在钻进中及时补充处理剂，保持其有效含量；抑制盐城组、三垛组缩径及阜宁组坍塌等问题。