义282区块优快钻井技术

义282区块优快钻井技术

田波、华伟、叶永刚

胜利石油工程公司渤海钻井技术发展中心  山东东营  257000

摘要：义282区块是胜利油田石油开发中心部署在济阳坳陷沾化凹陷渤南洼陷义282块构造一系列开发井，钻探目的主要是评价义282块南部沙四段产能及潜力，共部署了12口井，该区块施工的12口井完钻平均井深4427.8m，轨迹都为“直-增-稳-降-直”五段制。本文通过施工施工12口中的摸索和试验，掌握了该地区的地层特点，并且使用不同钻头型号以及多种钻具组合取得良好的效果，从而形成该区块的钻井施工模式。

关键字：钻井模式   提速   钻头优选   复合盐钻井液

1、地质概况和常见复杂

1)义282块沉积相为多期次陡坡近岸水下扇砂砾岩沉积，物源来自于东北部埕子口凸起，根据古地貌分析凸起上发育沿古冲沟作为物源通道形成多期近岸水下扇砂砾岩沉积。义109井区与义282井区分别沿着两个古冲沟的形成的砂砾岩扇体。其中，义109井区岩性较细，以含砾细砂岩为主，属于扇中前端-扇端亚相，储层厚度500～800m；义282-107块岩性较粗，以细砾岩、中砾岩为主，多属于扇中亚相，储层厚度约300～700m。根据岩心分析，沙四上平均孔隙度为7.7%，平均渗透率为1.41mD。储集空间以小孔、细孔为主。沙四上粘土矿物以伊利石为主，平均为81%。义109井区润湿性特征为亲水，储层敏感性为强水敏、强盐敏、弱速敏、弱碱敏、无酸敏。

2)本区油藏受构造和岩性双重控制，为构造—岩性油藏。无边底水。

3) 义282区块地质条件复杂多变，钻井施工要面对较高的井下复杂风险：

1　馆陶底岩性多为棕红色泥岩，强造浆，极易吸水膨胀，缩径严重。

2　地层存在碳酸氢根污染、盐膏层污染，处理难度大。

3　馆陶底部东营组上部、沙二段有漏失风险。

4　钻遇沙三下、沙四纯上亚段泥页岩井段，存在异常高压层。

义282区块典型的井身结构和轨迹参数：

2、义282井身结构、轨迹参数

表1  义282区块井身结构

表2 义282区块轨迹参数

3、 施工技术难点分析

通过对义282区块已完成井的施工情况进行统计和分析，总结出该地区钻井施工的核心难点如下：

1)馆陶底岩性多为棕红色泥岩，强造浆，极易吸水膨胀，施工中易糊井眼。

2)钻井液密度高、三开井段若调整井斜或扭方位摩阻大施工中易出现托压、粘

卡现象，钻井液须具有良好的润滑防塌性能。

3)可钻性差。沙三段火成岩砾石和含砾泥岩段可钻性差，钻头磨损快，平均钻头仅进尺338m，平均机械钻速为5.9m/h，中生界地层古老，压实程度高，片麻岩硬度高，致密，机械钻速特别慢。其中施工的义282-斜25井为了探明下部片麻岩的含油情况，钻开片麻岩190m，机械钻速仅为2.89m/h。

4)井身轨迹难以控制。三开采用149.2mm钻头，施工发现地层特点是沙一段至

沙三段复合钻进降斜，降斜率一般为1-3°/30m，沙二段至沙三段复合钻进增方位，最终方位可增至120-200°，沙四段地层倾角高达40-50°，地层可钻性的纵向变化使得钻头径向受力严重不均，极易造成井斜；

5)井漏风险大。该区块沙四段存在多套漏失层，漏速一般在3-15方/小时，偶尔有失返现象，需反复静止、堵漏，严重制约了钻井周期。

4、 技术方案优化

针对上述施工难点和快速钻井的要求，对技术方案进行了持续性的优化与改进，其优化核心为以下几点：

①基于高压设备情况下的参数释放，以大排量、大钻压、大扭矩提高机械钻速和保证井眼清洁。

②二开241.3mm井眼钻井过程中应采用大排量、大扭矩螺杆，提高排量至2.5～2.8m3/min，保证携砂效率、提高机械钻速。

③严格使用好修壁器和微偏心扩眼器，主要扩明化镇中部至馆陶组中上部红泥岩地层。

④控制好井身轨迹变化，防止全角变化率过大导致起下钻阻卡、携砂困难，钻进过程中如遇扭矩、摩阻增大及时进行短起下，短起长短起相结合，及时清理岩屑床的形成。

⑤针对斜井段托压问题，边钻边跟入润滑剂，如塑料小球、油基润滑剂、水机润滑剂、石墨等材料；大力推广使用防托工具，如震荡螺杆、扭摆工具、水力振荡器，通过近阶段的现场应用来看，扭摆工具能够很好地解决滑动钻托压的技术难题，大大提高了钻进时效。

⑥增加通井钻具的刚性，刚性不低于钻进时刚性，保证通井质量和效果，确保技套能够顺利下入，也为固井工作提供良好的井眼环境。

5、钻头的优选与个性化改进

5.1二开钻头优选

对二开241.3mm施工钻头进行了优选，施工中根据井型和井段不同选取合理的钻头，优选五刀翼释放钻压、定向容易，达到较好的施工效果。

表3 二开钻头优选

5.2三开钻头优选

通过实钻发现，义282区块沙四段以上地层整体沉积特征基本一致，但是一旦进入沙四段，地层压实特征和灰质、泥质含量就表现出巨大的差异性，这种差异在钻井过程种直观体现就是：该区块不同施工区域沙四段地层的可钻性有所不同。

表4 三开钻头优选

6、钻井液技术措施

6.1 技套井段钻井液技术

馆陶上部井段采用钙处理聚合物润滑钻井液，抑制能力强，能够阻止钻屑和黏土颗粒再次分散，使其保持较大颗粒而易于被固控设备清除，保持钻井液低粘切性能，利于提高钻速，钙处理钻井液粘切较低，施工中必须保持连续性，切不可长时间停泵。穿过易造浆地层后，逐渐减少CaCl2用量，自然消耗Ca2+，补充聚丙烯酰胺胶液，增强钻井液的絮凝包被能力，提高抑制性。钻进中，建议采用多次混入少量老浆推塞的方法，一方面利于携带岩屑清洗井眼，另一方面利于提高滤饼的质量；如果定向钻进期间若发现有拖压现象，可混入高质量老浆30-40m3，并加入润滑材料，保证良好的润滑性，并使用超微细碳酸钙配合封堵地层孔隙，改善泥饼质量，施工的义109-斜43井，混入2t超微细碳酸钙和随钻堵漏剂，粘卡和拖压现象明显改善。

6.2复合盐泥浆体系运用

三开准备期间使用2%LV-CMC、1.5%KFT进行护胶，加入5%氯化钠及7%氯化钾，转型过程中如遇增粘现象可使用有机硅稳定剂调整流动性，转型后使用LV-CMC、KFT将中压失水调整至4ml以下，转型完保持钻井液粘度在34s左右，密度1.15-1.18g/cm3，中压失水≤4mL，氯根离子含量>80000mg/L，初切0.5-1，终切3-6，随后逐渐混入高质量复合盐钻井液老浆20%或预水化膨润土浆5%，并一次加足2%超微细碳酸钙、1.5%纳米聚酯、1.5%井壁稳定剂，封堵地层微裂缝，改善泥饼质量，提高地层稳定性，转型后施工按配方维护钻井液，保证钻井液性能稳定。在施工过程中发现，随着提高氯根离子的含量，从80000mg/L提高到12000mg/L，钾离子含量从50000mg/L提高到80000mg/L以上，抑制能力明显提升。

7、认识与建议

1.义282区块提速提效的三个关键技术：PDC钻头优选，轨迹控制与优化，复合盐钻井液体系以及堵漏技术。

2. 沙四段增斜地层，采用预弯曲动力学钻具组合，能有效地控制增斜趋势，满足甲方双靶点的要求。
3. 尾管和技套的重叠段较少，仅为150m，而三开裸眼段的平均长度都多余1200m，导致尾管固井施工易出现井漏，开泵困难的复杂情况，还会导致固井使用的水泥量少，稍有不慎固井水泥返出量偏少而导致尾管试压不合格。建议增加二开的深度和尾管与技套的重叠段。

参考文献

[1]韩来聚,王敏生,师捷.胜利油田钻井技术与展望.石油工程技术，

2004，1(4):38-45

[2]陈庭根，管志川，《钻井工程理论与技术》，中国石油大学出版社

[3]张桂林，钻井工程技术手册[M]，中石化出版社，2017.05.

[4]蒋希文，钻井事故与复杂问题[M]，石油工业出版社，2006.10