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【摘要】塔里木盆地塔北隆起哈拉哈塘区块奥陶系碳酸盐岩油藏埋藏深度在6500-8000m，钻井过程中普遍存在地表流沙层易窜漏垮塌、白垩系以上地层缩径阻卡严重、三叠系及二叠系井壁稳定性差、深部地层可钻性差、快速钻进井斜容易超标、超长裸眼事故复杂多、钻具事故频繁等技术难点。
【关键词】哈拉哈塘 事故复杂 井斜 钻井技术
1 哈拉哈塘区块事故复杂的预防
哈拉哈塘区块常见的事故和复杂有表层流砂层垮塌、白垩系以上地层缩径卡钻、二叠系井漏及井塌、断钻具事故等。
1.1 白垩系以上地层缩径卡钻事故的预防
该区块白垩系以上地层成岩性差、失水缩径严重，卡钻事故频繁。尤其是在表层700米之后存在大段泥岩，失水泥岩膨胀且虚泥饼过厚，短起下困难，一旦表层卡钻，处理起来非常棘手，由于表层岩性疏松，泡解卡剂容易造成地层垮塌，接地面震击器又易造成上部流砂层垮塌。在该区块多口井都是起钻在表层700m之后的泥岩段发生卡钻，后续处理造成表层流砂垮塌填埋钻具，填井侧钻。
1.1.1从工程方面预防
大排量冲刷井壁，增大井眼扩大率；勤短起（300-500m）拉通井壁；控制上提下放吨位，防卡钻，有必要接方钻杆循环倒划眼通过；钻具组合中不接随钻震击器，因为在该区块上部地层缩径肯定是大段，一旦震击器起作用，造成钻具上行，易造成卡钻事故。
1.1.2从钻井液方面预防
开钻必须用水化好的高粘坂土浆糊好流砂层，防流砂窜塌；保证钻井液的包被携砂性及对地层的抑制分散造浆性、低粘切加大对井壁的冲刷、控制失水及保证泥饼的质量、提高润滑性；加强固控设备的使用，保证钻井液清洁。
1.2 三叠系、二叠系井塌及井漏预防
该区块三叠系下部的深灰色泥岩极为不稳定，吸水膨胀易掉块；二叠系的变质岩层段微裂缝多、节理丰富易塌易漏。针对这些问题，主要采取以下预防措施：进入三叠系下部与二叠系交接之前将钻井液密度稳定在1.30g/cm3，逐渐加入超细碳酸钙，优选防塌剂，加强封堵，降低失水，改善泥饼质量，防止硬脆性泥岩的剥蚀性掉块及井壁失稳；二叠系存在裂缝发育变质岩、砂岩，可能发生井漏，在钻速过快时有意控制钻井参数及钻进速度、加随钻堵漏剂、合理选用钻井液密度及适当提高钻井液粘切力。
2 哈拉哈塘区块防斜打直技术
2.1 井斜的危害
哈拉哈塘区块设计井深均在6600m以上，井段长，如果方位不变，即使井斜不大，到底位移也要超标。井打斜了，给钻井工程本身也带来了不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲易磨损甚至断裂，也可能造成井壁不稳甚至键槽卡钻。例如：哈13-12井由于井斜超标，后续长时间定向作业，井壁不稳、井眼极其不规则，通井划眼时卡钻，该井处理卡钻事故就长达2个多月。
2.2 井斜原因分析
钻井实践证明，影响井斜的原因是多方面的，如地质、钻具结构、钻井参数、操作以及设备上面存在的问题。归纳起来，造成井斜的主要原因无外乎：第一、从客观上来说，由于所钻地层的倾角及岩性的非均质性使钻头的受力不平衡而造成井斜；第二、从技术上来说，下部钻具的工作状态对井斜的影响很大，参数及钻具结构选择的不合理，下部钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜而造成井斜；第三、从主观上来说，即使有良好的防斜钻具组合也会因操作不当造成井斜。
2.3 哈拉哈塘区块井斜的预防方法
该区块上部井段（白垩系及以上）地层可钻性好，甚至一天进尺达近1000m，但地层岩性非均质性强，夹层多，井易斜。尤其是有些井打的过快，忽略了测斜，没有及时发现井斜增加的趋势果断采取措施，丧失了最佳纠斜时机。例如：热普1101井，自井深2000-2600m，井斜由2°增至23°，如果该井能及早发现井斜增大趋势，采用吊打纠斜，能够避免井斜持续增加。预防井斜，可以让钻井工程避免很多事故复杂的发生，以下就哈拉哈塘区块井斜预防措施提出几点建议：
2.3.1钻具组合的选择
满眼钻具组合是一套稳斜钻具结构，对防斜打直能够起到很好的效果，但在该块上部地层该钻具组合存在2个弊端：
（1）该区块上部地层失水缩径严重，易造成卡钻事故；
（2）近钻头扶正器给钻头增加了负担，由于井眼始终有它的不规则性，钻压在近钻头扶正器上滞留不能及时传至钻头，造成扭矩波动大，严重影响机械钻速。例如：哈601-18井二开开始使用的就是满眼钻具组合，严重制约机械钻速，最后起钻更换成小钟摆钻具组合。在该区块，小钟摆配螺杆+PDC钻具组合，防斜打直效果明显，在保证井身质量的同时，不仅不影响机械钻速，也能有效降低地层缩径卡钻的几率。当然扶正器外径的选择也是非常重要的，它能够依靠井壁的支撑，有效防止井斜，建议扶正器的外径选择比钻头尺寸小2-3mm，外径太大造成钻压滞留影响钻速、起钻增加阻力增大卡钻风险，外径太小不能够依靠井壁的支撑有效防止井斜，例如哈13-18井就是很典型的例子，该井两个扶正器尺寸均比钻头小6mm，在钻压不大的情况下，井斜超标。
2.3.2钻井参数的选择
就二勘公司及我队在该区块钻探4年经验总结得出，井深2000m以前，钻压2吨以内；3000m以前，3吨以内；4000m以前，4吨以内；
2.3.3监测井斜
能够及时发现井斜，果断采取措施，能够有效的避免井斜超标，给后续作业带来的不便，因此掌握一口井的井斜情况是非常重要的；监测井斜的方法介绍一下几种：
（1）测斜仪器监测：目前在哈拉哈塘区块常用的测斜仪器有随钻测斜仪、单点及多点测斜仪、机械吊测仪、电测；当然随钻测斜能够随时监测井眼轨迹优势明显，再配合起钻投单点或多点校验，这样对井斜监测应该较为准确，当多种仪器测量井斜不能吻合时，可以进行电测井斜方位； （2）经验判断：一口井在钻井过程中，一些数据现象也能反应井斜是否偏大，如空转时扭矩偏大、上提下放时摩阻偏大、停转盘后转盘要回、开转盘倒划挂卡严重憋出滚子方补心等现象均能反应井斜情况；建议钻井工程师钻井施工中要时常记录这些数据，留意这些现象，以便今后对比参照，及早发现问题，这也是经验判断。
2.3.4吊打纠斜
从多口井实践证明，井斜超过2.5°，方位变化很小，即使稳斜至井底水平位移肯定也会超标，建议现场技术人员不要怀着侥幸心理，认为井斜不大，只要方位改变就可能中靶，所以在监测到井斜增大趋势时，立即采取吊打的方式降低井斜。当然在井斜严重超标时，吊打纠斜也是无补于事，必然导致填井侧钻或定向钻井，所以做到及时发现井斜是非常重要的。
3 哈拉哈塘区块提高下部地层机械钻速技术
哈拉哈塘区块下部地层岩性存在以下几个特点影响机械钻速：
（1）自三叠系中下部开始泥岩在上覆地层压力下变的非常致密，不仅硬度和密度增加，而且从常压下脆性岩石向塑性岩石或硬塑性致密岩石转化（如三叠系底部的深灰色泥岩、二叠系底部的褐色泥岩、石炭系的上褐色泥岩段、志留系底灰褐色泥岩、奥陶系桑塔木组灰色泥岩），可钻性差；
（2）二叠系的变质岩坚硬对钻头崩齿严重；
（3）泥盆系及志留系砂岩含石英重，研磨性强；另外，随着钻井液密度和井深的增加，液柱压力对井底井底破碎出来的岩屑产生压持作用，破碎的岩屑在压差的作用下不易离开井底，容易在井底形成垫层，降低了破碎效率。
提高深井段高抗压强度和高研磨性地层的机械钻速，缩短钻井周期，一直是钻井工作者攻关的难点。随着钻头和井下工具技术的发展和实践，针对该区块高抗压强度和高研磨性地层已经逐步逐步推出了一套提高机械钻速的技术手段。
3.1 常规钻具组合+PDC钻头
由于下部地层岩性致密，高转速对岩屑的破碎起到的作用非常有限；通过实践，在该区块使用常规钻具组合+PDC钻头运用高钻压低转速钻井参数，对提高机械钻速效果明显；当然，选用高钻压钻井参数，必然对PDC钻头复合片及焊接工艺要求比较高，若复合片或焊接工艺达不到要求，容易造成PDC钻头内排齿崩掉而磨芯；目前在哈拉哈塘区块使用效果较好的钻头型号：贝克休斯产HCD505ZX、DBS产FX55sX3及FX55DX3。例如：由我队承钻的哈601-5井在二叠系以下井段使用常规钻具组合+HCD505ZX的PDC钻头创造了一个钻头钻完下部地层的先列；我队现钻的其2井在石炭系以下井段运用常规钻具组合+ FX55sX3的PDC钻头选用高钻压低转速钻井参数创造了平均机械钻速6.21m/h的最快记录，取得进尺进500m，并且起出钻头切屑齿无一磨损；近期完钻的热普7004井及新垦4007井使用DBS产FX55sX3及FX55DX3选用高钻压低转速钻井参数也取得了效果显著；以上举例的几口井井斜都在1.5°以内，实践证明在下部地层运用高钻压参数不会造成井斜超标。推荐参数：钻压8-10吨，转速65-70转/分钟。
3.2 井下动力工具的成功运用
扭力冲击器+个性化PDC钻井技术在哈拉哈塘下部井段的成功运用，大大缩短了该区块的钻井周期，增加在中硬及特硬岩层的机械钻速，并且打破了该区块二叠系不可能一趟钻钻完定律，对钻井提速起到了质的飞跃，我队承钻的新垦405井使用该工具首次将哈拉哈塘区块钻井周期缩短在60天以内。该工具特有的工作方式与常规井下动力工具有所不同，把钻井液的动能转化为其横向扭动的动能，通过钻头吃入地层、工具高频率的横向扭动破碎岩屑，并且该工具配件全为金属件，这样大大延长了其使用寿命，再配上高抗研磨性钻头，优势明显。当然旋冲钻具、高温螺杆对提高机械钻速效果也非常明显，但其内部的橡胶件在长期高温的工作环境下，使用寿命始终无法与扭力冲击器相比。
作者简介
邹涛（1986-）男，汉，江西省樟树市人，助理工程师，主要从事石油钻井工程。
【关键词】哈拉哈塘 事故复杂 井斜 钻井技术
1 哈拉哈塘区块事故复杂的预防
哈拉哈塘区块常见的事故和复杂有表层流砂层垮塌、白垩系以上地层缩径卡钻、二叠系井漏及井塌、断钻具事故等。
1.1 白垩系以上地层缩径卡钻事故的预防
该区块白垩系以上地层成岩性差、失水缩径严重，卡钻事故频繁。尤其是在表层700米之后存在大段泥岩，失水泥岩膨胀且虚泥饼过厚，短起下困难，一旦表层卡钻，处理起来非常棘手，由于表层岩性疏松，泡解卡剂容易造成地层垮塌，接地面震击器又易造成上部流砂层垮塌。在该区块多口井都是起钻在表层700m之后的泥岩段发生卡钻，后续处理造成表层流砂垮塌填埋钻具，填井侧钻。
1.1.1从工程方面预防
大排量冲刷井壁，增大井眼扩大率；勤短起（300-500m）拉通井壁；控制上提下放吨位，防卡钻，有必要接方钻杆循环倒划眼通过；钻具组合中不接随钻震击器，因为在该区块上部地层缩径肯定是大段，一旦震击器起作用，造成钻具上行，易造成卡钻事故。
1.1.2从钻井液方面预防
开钻必须用水化好的高粘坂土浆糊好流砂层，防流砂窜塌；保证钻井液的包被携砂性及对地层的抑制分散造浆性、低粘切加大对井壁的冲刷、控制失水及保证泥饼的质量、提高润滑性；加强固控设备的使用，保证钻井液清洁。
1.2 三叠系、二叠系井塌及井漏预防
该区块三叠系下部的深灰色泥岩极为不稳定，吸水膨胀易掉块；二叠系的变质岩层段微裂缝多、节理丰富易塌易漏。针对这些问题，主要采取以下预防措施：进入三叠系下部与二叠系交接之前将钻井液密度稳定在1.30g/cm3，逐渐加入超细碳酸钙，优选防塌剂，加强封堵，降低失水，改善泥饼质量，防止硬脆性泥岩的剥蚀性掉块及井壁失稳；二叠系存在裂缝发育变质岩、砂岩，可能发生井漏，在钻速过快时有意控制钻井参数及钻进速度、加随钻堵漏剂、合理选用钻井液密度及适当提高钻井液粘切力。
2 哈拉哈塘区块防斜打直技术
2.1 井斜的危害
哈拉哈塘区块设计井深均在6600m以上，井段长，如果方位不变，即使井斜不大，到底位移也要超标。井打斜了，给钻井工程本身也带来了不少困难，甚至造成严重事故。在斜井内，钻柱易靠在井壁一侧，旋转时发生严重摩擦，在井斜突变井段钻柱发生弯曲易磨损甚至断裂，也可能造成井壁不稳甚至键槽卡钻。例如：哈13-12井由于井斜超标，后续长时间定向作业，井壁不稳、井眼极其不规则，通井划眼时卡钻，该井处理卡钻事故就长达2个多月。
2.2 井斜原因分析
钻井实践证明，影响井斜的原因是多方面的，如地质、钻具结构、钻井参数、操作以及设备上面存在的问题。归纳起来，造成井斜的主要原因无外乎：第一、从客观上来说，由于所钻地层的倾角及岩性的非均质性使钻头的受力不平衡而造成井斜；第二、从技术上来说，下部钻具的工作状态对井斜的影响很大，参数及钻具结构选择的不合理，下部钻具受压发生弯曲就会使钻头偏斜而造成井斜；第三、从主观上来说，即使有良好的防斜钻具组合也会因操作不当造成井斜。
2.3 哈拉哈塘区块井斜的预防方法
该区块上部井段（白垩系及以上）地层可钻性好，甚至一天进尺达近1000m，但地层岩性非均质性强，夹层多，井易斜。尤其是有些井打的过快，忽略了测斜，没有及时发现井斜增加的趋势果断采取措施，丧失了最佳纠斜时机。例如：热普1101井，自井深2000-2600m，井斜由2°增至23°，如果该井能及早发现井斜增大趋势，采用吊打纠斜，能够避免井斜持续增加。预防井斜，可以让钻井工程避免很多事故复杂的发生，以下就哈拉哈塘区块井斜预防措施提出几点建议：
2.3.1钻具组合的选择
满眼钻具组合是一套稳斜钻具结构，对防斜打直能够起到很好的效果，但在该块上部地层该钻具组合存在2个弊端：
（1）该区块上部地层失水缩径严重，易造成卡钻事故；
（2）近钻头扶正器给钻头增加了负担，由于井眼始终有它的不规则性，钻压在近钻头扶正器上滞留不能及时传至钻头，造成扭矩波动大，严重影响机械钻速。例如：哈601-18井二开开始使用的就是满眼钻具组合，严重制约机械钻速，最后起钻更换成小钟摆钻具组合。在该区块，小钟摆配螺杆+PDC钻具组合，防斜打直效果明显，在保证井身质量的同时，不仅不影响机械钻速，也能有效降低地层缩径卡钻的几率。当然扶正器外径的选择也是非常重要的，它能够依靠井壁的支撑，有效防止井斜，建议扶正器的外径选择比钻头尺寸小2-3mm，外径太大造成钻压滞留影响钻速、起钻增加阻力增大卡钻风险，外径太小不能够依靠井壁的支撑有效防止井斜，例如哈13-18井就是很典型的例子，该井两个扶正器尺寸均比钻头小6mm，在钻压不大的情况下，井斜超标。
2.3.2钻井参数的选择
就二勘公司及我队在该区块钻探4年经验总结得出，井深2000m以前，钻压2吨以内；3000m以前，3吨以内；4000m以前，4吨以内；
2.3.3监测井斜
能够及时发现井斜，果断采取措施，能够有效的避免井斜超标，给后续作业带来的不便，因此掌握一口井的井斜情况是非常重要的；监测井斜的方法介绍一下几种：
（1）测斜仪器监测：目前在哈拉哈塘区块常用的测斜仪器有随钻测斜仪、单点及多点测斜仪、机械吊测仪、电测；当然随钻测斜能够随时监测井眼轨迹优势明显，再配合起钻投单点或多点校验，这样对井斜监测应该较为准确，当多种仪器测量井斜不能吻合时，可以进行电测井斜方位； （2）经验判断：一口井在钻井过程中，一些数据现象也能反应井斜是否偏大，如空转时扭矩偏大、上提下放时摩阻偏大、停转盘后转盘要回、开转盘倒划挂卡严重憋出滚子方补心等现象均能反应井斜情况；建议钻井工程师钻井施工中要时常记录这些数据，留意这些现象，以便今后对比参照，及早发现问题，这也是经验判断。
2.3.4吊打纠斜
从多口井实践证明，井斜超过2.5°，方位变化很小，即使稳斜至井底水平位移肯定也会超标，建议现场技术人员不要怀着侥幸心理，认为井斜不大，只要方位改变就可能中靶，所以在监测到井斜增大趋势时，立即采取吊打的方式降低井斜。当然在井斜严重超标时，吊打纠斜也是无补于事，必然导致填井侧钻或定向钻井，所以做到及时发现井斜是非常重要的。
3 哈拉哈塘区块提高下部地层机械钻速技术
哈拉哈塘区块下部地层岩性存在以下几个特点影响机械钻速：
（1）自三叠系中下部开始泥岩在上覆地层压力下变的非常致密，不仅硬度和密度增加，而且从常压下脆性岩石向塑性岩石或硬塑性致密岩石转化（如三叠系底部的深灰色泥岩、二叠系底部的褐色泥岩、石炭系的上褐色泥岩段、志留系底灰褐色泥岩、奥陶系桑塔木组灰色泥岩），可钻性差；
（2）二叠系的变质岩坚硬对钻头崩齿严重；
（3）泥盆系及志留系砂岩含石英重，研磨性强；另外，随着钻井液密度和井深的增加，液柱压力对井底井底破碎出来的岩屑产生压持作用，破碎的岩屑在压差的作用下不易离开井底，容易在井底形成垫层，降低了破碎效率。
提高深井段高抗压强度和高研磨性地层的机械钻速，缩短钻井周期，一直是钻井工作者攻关的难点。随着钻头和井下工具技术的发展和实践，针对该区块高抗压强度和高研磨性地层已经逐步逐步推出了一套提高机械钻速的技术手段。
3.1 常规钻具组合+PDC钻头
由于下部地层岩性致密，高转速对岩屑的破碎起到的作用非常有限；通过实践，在该区块使用常规钻具组合+PDC钻头运用高钻压低转速钻井参数，对提高机械钻速效果明显；当然，选用高钻压钻井参数，必然对PDC钻头复合片及焊接工艺要求比较高，若复合片或焊接工艺达不到要求，容易造成PDC钻头内排齿崩掉而磨芯；目前在哈拉哈塘区块使用效果较好的钻头型号：贝克休斯产HCD505ZX、DBS产FX55sX3及FX55DX3。例如：由我队承钻的哈601-5井在二叠系以下井段使用常规钻具组合+HCD505ZX的PDC钻头创造了一个钻头钻完下部地层的先列；我队现钻的其2井在石炭系以下井段运用常规钻具组合+ FX55sX3的PDC钻头选用高钻压低转速钻井参数创造了平均机械钻速6.21m/h的最快记录，取得进尺进500m，并且起出钻头切屑齿无一磨损；近期完钻的热普7004井及新垦4007井使用DBS产FX55sX3及FX55DX3选用高钻压低转速钻井参数也取得了效果显著；以上举例的几口井井斜都在1.5°以内，实践证明在下部地层运用高钻压参数不会造成井斜超标。推荐参数：钻压8-10吨，转速65-70转/分钟。
3.2 井下动力工具的成功运用
扭力冲击器+个性化PDC钻井技术在哈拉哈塘下部井段的成功运用，大大缩短了该区块的钻井周期，增加在中硬及特硬岩层的机械钻速，并且打破了该区块二叠系不可能一趟钻钻完定律，对钻井提速起到了质的飞跃，我队承钻的新垦405井使用该工具首次将哈拉哈塘区块钻井周期缩短在60天以内。该工具特有的工作方式与常规井下动力工具有所不同，把钻井液的动能转化为其横向扭动的动能，通过钻头吃入地层、工具高频率的横向扭动破碎岩屑，并且该工具配件全为金属件，这样大大延长了其使用寿命，再配上高抗研磨性钻头，优势明显。当然旋冲钻具、高温螺杆对提高机械钻速效果也非常明显，但其内部的橡胶件在长期高温的工作环境下，使用寿命始终无法与扭力冲击器相比。
作者简介
邹涛（1986-）男，汉，江西省樟树市人，助理工程师，主要从事石油钻井工程。