三春集油田优快钻井技术

邢计军

摘要：三春集油田位于东濮凹陷南端，是黄河南地区重要油气聚集区之一。本区属于华北平原南部，原始地层压力系数为 1.0～1.05，三春集油田以双靶二开定向井为主，施工中存在轨迹防碰、地质结构复杂、断层多、裸眼段长、定向托压、易垮塌、井漏及井控风险等施工难题。通过前期详细调研临井，制定施工方案、优选钻头、优化钻具组合和钻井参数，做好井漏、井塌预防及井身质量控制，春17-9井、春9-53井和春16-1井二开使用PDC+LG双驱钻井技术，春17-9井和春9-51井对比，平均机械钻速提高了5.59m/h，钻井周期缩短11.67d,完井周期缩短8.87d。在三春集油田形成了一套优快钻井技术，为加快三春集产能的勘探开发，优质提速提供新的方向和思路。

关键词： 技术难点；技术对策；钻井；三春集油田

1  概述

三春集油田位于东濮凹陷南端，构造带主体南北长约20km，东西宽约6km，本区属于华北平原南部，地势平坦，海拔在 50.00m 左右。三春集油田平均井深在3000m左右，钻遇地层明化镇、馆陶组，岩性主要为砂泥岩，可钻性好、地层易吸水膨胀造成缩径，易造浆，易发生固相侵等情况,馆陶组及上部易漏、易坍塌，馆陶地层含砾石，易造成钻头提前损坏，馆陶组易斜，易漏，易发生卡钻；钻遇地层沙二、三、四段，岩性主要为泥岩、砂岩互层。地层压力低，易造浆，易垮塌、掉块。通过分析区块钻井技术难点，制定相应提速技术措施、优化钻具组合、优选钻头，做好故障复杂预防，现场春17-9井、春9-53井两口井取得良好效果。

2   地质分层及井身结构

2.1  地质分层

三春集油田施工井地层由上到下为平原组、明化镇、馆陶组、沙二段、沙三段和沙四段，以春17-9井为例地质分层见表1。

层   位	垂深(m)	斜深(m)	岩 性 描 述
平原组	300	300	土黄色泥岩
明化镇	1550	1550	土黄、棕红色泥岩
馆陶组	1900	1900	棕红色泥岩、灰绿色细砂岩、灰白色砂岩
沙二上	2275	2275	灰白色粉砂岩、紫红色泥岩
沙二下	2300	2300	灰白色粉砂岩、紫红色泥岩
沙三上	2450	2450	浅灰色粉砂岩、灰色泥岩
沙三中	2650	2664	灰色泥岩、浅灰色粉砂岩互层
沙三下	2890	2959	灰色泥岩、浅灰色粉砂岩互层，夹深灰色泥岩
沙四上	2950	3033	深灰色泥岩、浅灰色粉砂岩互层
沙四下	3000	3095	深灰色泥岩、浅灰色粉砂岩互层，夹紫红色泥岩

2.2   井身结构

以春17-9井为例，三春集油田井身结构与套管程序见表2。

3   技术难点

（1）平原组地表疏松开眼易井斜，大尺寸井眼净化困难，易沉砂堵钻头水眼和发生沉砂卡钻，下套管易出现遇阻和下不到位、开泵困难情况。

（2）馆陶地层含砾石，易造成钻头提前损坏，馆陶组易斜，易漏，易发生卡钻。

（3）钻遇地层岩性主要为砂泥岩，可钻性好、地层易吸水膨胀造成缩径，易造浆，易发生固相侵等情况。

（4）斜井段定向托压严重，影响井眼轨迹控制，存在造斜率低扭方位困难，制约机械钻速的提高。

4   提速技术措施

（1）提前进行配浆，钻井液水化性能调整好后再开钻，一开大排量（65L/s）钻进，下套管前原钻具进行通井循环清砂，打入稠浆进行封闭，确保套管一次到位。

（2）上部井段打直打快，采用高转速、高泵压、大排量、均匀送钻，进出馆陶30.00m及馆陶组全部采用吊打钻进。快速钻进期间严格执行操作措施，早开泵晚停泵，接单根前上下划眼一次，接单根动作快，开泵2～3次挂合，防止堵钻头水眼。钻时明显变慢或有蹩跳现象，立即停钻分析，不能盲目加压钻进。

（3）优化钻井液体系，上部采用低固相聚合物钻井液体系，下部采用聚合物钾盐钻井液体系，定期开离心机清除固相，及时调整聚合物加入比例，加大抗污染药品使用，复配胶液控制钻井液流型。

（4）强化钻井参数，坚持大排量，二开φ215.9mm井眼使用排量（30L/s～32L/s），提高转速，利于清砂、携砂，降低因岩屑床存在导致托压的概率。根据井下情况及时进行短起下清砂，简化优选钻具组合；优化井眼轨迹，钻井液中应混入一定数量合适的润滑剂，以减小井下摩阻。

5  优选钻具组合螺杆及钻头

5.1  一开钻具组合

φ311.2mmbit＋φ203.2mmNDC×1根＋φ203.2mmDC×2根+φ177.8mmDC×3根

+φ165mmDC×3根+φ127mmHWDP×15根+φ127mmDP。

一开钻具组合为钟摆钻具，前30m吊打开眼，单泵钻进，防止地表塌陷，开眼要直，30m后开双泵提高排量，转盘使用2档转速防斜打直钻进，春17-9井一开井段最大井斜0.7°。

5.2   二开钻具组合

（1）直井段钻具组合

φ215.9mm PDC钻头＋φ172mmLG×1.25°+φ165mmNDC×1根+MWD短节+φ212mmLF

+φ165mmDC×6根+φ127mmNHWDP×1根+φ127mmHWDP×15根+φ127mmDP。

二开钻具组合为单弯螺杆钟摆钻具，上部井段打直打快，春17-9井二开直井段最大井斜1.5°。

（2）斜井段钻具组合

φ215.9mm复合钻头+φ172mm×1.5°LG+φ165mmNDC×1根+MWD短节+φ127mmNHWDP×1根

+φ127mmHWDP×15根+φ127mmDP。

斜井段钻具组合为双扶单弯螺杆稳斜钻具，利用无线随钻跟踪，每钻进一个单根测斜一次，及时处理数据，画好轨迹跟踪图，掌握井眼轨迹走向。完钻数据显示: 完井井深3105m，最大井斜39.70°/3061.21m，最大全角变化率4.344°/30m井身质量符合设计要求。

5.3   钻头选型

三春集油田一开地层较软选用牙轮钻头，311.2mm井眼双泵排量达到65L/s，春17-9井一开机械钻速77.56m/h。二开直井段，春9-53井二开使用一只PDC钻头钻进井段308.00m～2840.00m，进尺2532.00m，机械钻速21.28m/h; 春16-1井二开使用一只PDC钻头钻进井段309.00m～2854.00m, 进尺2545.00m，机械钻速24.01m/h,创该区块二开一趟钻钻完进尺纪录。春17-9井、春9-53井和春16-1井二开钻头使用统计见表3。

表3  春17-9井、春9-53井和春16-1二开钻头使用统计表

井号	尺寸(mm)	型号	厂家	钻进段 (m)	地层	进尺（m）	机械 钻速 (m/h)
春17-9	215.9	ZYS1642ARN-3W	中原管具	310.22～2320.00	明化镇、馆陶组	2009.78	35.26
	215.9	KPM1642ART	江钻	2320.00～3105.00	沙二段、 沙三段、沙四段	785.00	12.27
春9-53	215.9	DXS1952V(A)	河北廊坊	308.00～2840.00	平原组、明化镇、馆陶组、沙二段、沙三段	2532.00	21.28
春16-1	215.9	ZYS1642ARN-3W	中原管具	309.00～2854.00	平原组、明化镇、馆陶组、沙二段、沙三段	2545.00	24.01

通过优选钻头春17-9井平均机械钻速24.84m/h，钻井周期15.46d，完井周期21.58d，周期节约率23.82％。春17-9井和春9-51井对比，平均机械钻速提高了5.59m/h，钻井周期缩短11.67d,完井周期缩短8.87d。具体数据见表4。

表4春17-9井和春9-51井速度指标统计表

井号	完井井深(m)	平均机械钻速 (m/h)	钻井周期 （d)	完井周期 (d)
春9-51井	2825.00	19.25	24.13	30.45
春17-9井	3105.00	24.84	12.46	21.58
对比	280.00	5.59	-11.67	-8.87

5.4  优选螺杆

螺杆选择为天津立林生产的型号为7LZ172-7.0DW×1.25°的无扶螺杆和1.5°单扶螺杆，立林螺杆使用保证了较高的机械钻速，使用效果良好。

6  优化钻井液体系

三春集区块下部地层使用聚合物钾盐钻井液体系，该体系具有良好的流变性能，有较强的抑制性，可有效抑制黏土和泥页岩的水化膨胀，分散和裂解。加强固相控制，定期清锥型罐；使用好四级固控设备，振动筛筛布在240目，振动筛、除砂器使用率100%，根据实际情况合理使用除泥器和离心机，控制坂含50-55g/L。根据井下摩阻情况使用液体润滑剂（LAPG）+石墨粉+沥青粉进行提高钻井液的润滑性能，增强封堵能力。该体系能够稳定井壁，具有良好的防塌效果，能够满足地层安全钻进需要。

7  故障复杂预防及处理

（1）在松软地层钻进中，要适当增大循环排量、降低钻井液粘切，若发现钻时变慢、蹩钻、泵压升高、上提下放阻卡等现象，应立即停钻处理钻井液；同时采取大幅度活动钻具、高速旋转、大排量循环等措施，消除钻头或稳定器泥包。

（2）使用好润滑剂和降滤失剂，提高钻井液润滑性，保证滤饼薄而致密；加强钻井液净化，降低固相含量，保持良好的钻井液性能；合理调整钻井液密度，采用近平衡钻进，防止压差卡钻。

（3）定期倒换钻具，坚持错开起下钻，检查钻具粘扣、接头偏磨等情况。注意活动钻具，防止粘卡，钻具在井内静止不超过3min，上下活动钻具范围应在3m以上，转动不少于钻杆允许转动圈数的80％，活动后应恢复原悬重。

（4）起钻前充分循环清砂，下钻分段顶通、循环；遇阻卡不超过50KN，必要时采取划眼与倒划眼作业。斜井段加强短起下清砂作业，采取长短结合，确保井眼畅通。

8  井控管理

井控装备标准化安装、试压及维护保养，井控装备技术状况是井控作业成败的关键。为确保操作灵活，封井可靠，能满足井控工艺要求，我们首先从井控装备安装质量抓起，由井队主管技术员严格按照井控设备的维修周期，严把送井井控装备质量关，对不符合要求、配套不齐全或检验证书、试压达不到要求的设备拒绝接收，对现场试压不达标准的工作不签字结算，对开钻井控设备试压是否按设计要求进行试压，严格把关。其次是井控装置按照井控细则要求进行日常巡回检查和维护，有序管理，严格制定并执行井控装备的维护保养、维修制度，定人、定岗、定期保养全套设备，及时发现和整改问题，保证所用全套设备随时处于正常工作状态。

在钻探过程中，所有加重、堵漏材料及储备重浆定期测量储备重浆性能、定期搅拌，确保储备重浆有效性能，并对储备罐罐底进行清洁、所有管道疏通，确保需要使用时直接可用。

9  完井技术

完钻前提前处理好泥浆性能，维持均匀稳定。用牙轮通井，下钻到底大排量循环两周，充分清洁井眼。用石墨、液体润滑剂、塑料小球、天然沥青等材料加入原井浆配封闭液，封住全部裸眼井段，确保电测和下套管顺利。配置压塞液前先认真清理胶液罐，按固井协作会要求液量打入清水，按配方先后加入SMT、SMP和HV-CMC，加入HV-CMC速度要缓慢，防止结块，充分搅拌溶解均匀待用。配置顶替液前，清理泥浆罐内沉砂作为顶替液罐，用离心机清除原浆固相后放入顶替液罐，保证顶替液清洁。加强完井电测、下套管等关键节点项目部技术人员的现场技术指导工作，提高电测、下套管成功率，加快完井施工进度。春17-9井、春9-53井和春16-1井常规电测一次到底，成功率100%，固井质量合格。

10  结论及建议

10.1  结论

（1）提前调研邻井，完善施工方案，优化井眼轨迹，缩短定向时间，实现安全施工无故障。

（2）强化参数，优化钻具组合，采用大排量、高转速、高泵压，提高机械钻速，缩短钻井周期，达到安全优快钻井。

（3）二开使用PDC+双扶单弯螺杆，加强直井段井斜监控，上部防斜打直，采用MWD无线随钻跟踪，及时对井眼轨迹进行调整满足了井身质量要求。

10.2  建议

（1）馆陶组钻时快，地层岩性软硬交错，定向时工具面控制平稳，防止突然憋泵损坏螺杆，造成井下复杂。

（2）明化镇组、馆陶组主要为砂质泥岩，可钻性好，地层易吸水膨胀、缩径，起钻易拨活塞和遇卡，开钻前要开展故障复杂预防和处理培训，遵守故障复杂预防与处理双十条，严禁操作人员违章操作，不按照操作规程蛮干。

（3）PDC在复合钻进使用时机械钻速较高，但在定向时存在造斜率低、滑动钻进效果差、工具面不稳；对于井斜位移大的井使用复合钻头，可有效解决造斜率低、滑动钻进效果差、工具面不稳等问题，实现进一步提速提效要求，复合钻头根据井型不同合理使用。

（4）斜井段坚持短起下清砂，确保井眼畅通，起钻前充分循环，否则会造成起钻遇卡或下钻遇阻，使完井时间增加。

（5）建议推广二开全井段使用PDC+双扶单弯螺杆，二开一趟钻打完进尺。

作者简介：邢计军，1994年毕业于大庆石油学校钻井工程专业，2006年毕业于中国石油大学(华东)钻井工程专业，工程师，[e-mail]。

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