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摘 要：渤南地区深井深部地质构造复杂，地层岩性可钻性差，研磨性强，机械钻速慢，井下复杂情况和事故多，钻井周期长，钻井成本高，已经严重制约当前的勘探和开发工作。如何有效提高深井钻井速度显得尤为重要。近年来，我们在开发深井高效能钻头的工作上做了大量工作，取得了一些成果。但也存在一些问题，主要还是由于我们防斜问题没有很好解决，致使钻井参数放不开、机械钻速低，由于我们装备、管线的压力等级的影响，还无法做到25兆帕以上的喷射钻井。
关键词：优快钻井 渤南 深探井 钻井技术 应用
我们通过近几年实钻井资料分析，渤南地区深部地层钻井速度慢的原因主要是沙三以下地层机械钻速太慢，平均机械钻速只有1.5米/小时左右。而且深层岩性交替变化大，坍塌掉块严重，井径变化大，易导致井下复杂，影响固井质量等。因此，针对此地层的特点，开展提高渤南地区深层钻井速度技术研究，对缩短钻井周期具有极其重要意义。
一、主要研究推广内容
1.地层岩性分析，高效能钻头的选型、研发与应用
1.1 渤南地区地层岩性的分析
渤南油田构造主要为济阳坳陷的沾化凹陷，是在始新世时期来自南面陈家庄凸起的多期洪积扇和水下冲积扇而形成的纵向上相互叠置的大型砂砾岩体，砂砾岩扇体向南超复于古生界不整合之上，向北伸入渤南洼陷。同时本区新生界古近系地层被数条北西向延伸的盆倾断层切割，形成断阶带，使断层上升盘沙四下砂体与下降盘沙三段烃源岩对接，有利于油气运移和聚集。济阳坳陷复杂的地质环境给钻井工作带来了一系列的困难，包括上部地层成岩性差易造成坍塌卡钻；沙三下部、沙四段地层岩石强度高、研磨性强、可钻性差；复杂多压力系统，东营组下地层侵角大，易井斜，严重制约该地区深井中深井钻井速度。
1.2高效PDC钻头的选型、研发
2008-2011年，结合渤南地区深部地层钻井的实际情况，与中国石油大学和钻井工艺研究院共同合作，根据河口采油厂地质所提供的处理得测井资料，得出了岩石强度、研磨性、可钻性数据，指导PDC钻头的选型和研发。
1.2.1Φ311.1mm PDCP5363S-311钻头（钻井院生产）研发
二开大井眼，井深2176m以上，属于明化镇及馆陶组地层，地质较软，且馆陶组底部为厚层状底砾岩，以HAT127三牙轮钢齿钻头较合适；井深2176～3306m，属于东营组及沙三上地层，岩性为泥岩、钙质泥岩、油泥岩、粉砂岩及含砾砂岩夹白云岩、生物灰岩，岩石强度在13.8～27.6 MPa，宜选用机械钻速性高钻井院P5363S型钻头，既可获得较高的机械钻速，又可兼顾穿生物灰岩和砾石夹层的要求，可获得相对较高的机械钻速和单只钻头进尺。
1.2.2Φ311.1mm PDC钻头HT2567（莱州原野生产）的研发
二开大井眼沙三上，井深3376～4580m，岩性为深灰色泥岩、钙质泥岩与棕褐色油页岩。岩石强度27.6～32.3MPa，可钻性强，硬度和研磨性变差，低于沙二段地层，设计了Φ311.1mm HT2567钻头。
1.2.3高效PDC钻头Φ215.9mm PQ5263S（钻井院生产）应用
三开，地层为沙三下至沙四下，岩性以深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油页岩为主夹砂岩转变为以灰色泥岩、灰质泥岩与浅灰色泥膏岩、泥质砂岩呈不等厚互层，使用进口钻头，成本过高；国产钻头PQ5263S成本是美国瑞德SKF516M的30%，但是同样在此段地层机械钻速相差0.03m/h，单只钻头进尺相差31m，缺点为沙四下砾石层超过30m，钻头复合片磨损大，导致钻头损坏，机械钻速低。
1.2.4高效PDC钻头Φ215.9mmM5365L（海胜生产）
该钻头具有独特的冠部形状、切削结构、扭矩控制部分和保径形状，在直螺杆马达组合应用中，能够提高钻井性能；同时复合片研磨性好，适合沙四下地层，成为4口探井沙四下地层，进尺最多，机械钻速最高。
在综合分析地质岩性、钻头使用情况、地层强度和可钻性等资料的基础上，使用的四种钻头，在渤南地区深部地层的钻井应用过程中取得了良好的效果。目前已下井使用四种钻头中的各1只，平均钻头进尺和机械钻速均为大幅度的提高，4口探井沙三段以下平均機械钻速3.11m/h较渤南地区深部地层一直以来的1.5 m/h的平均机械钻速提高了107.3%。其中，M5365L钻头在义186井等3口井中试验应用，平均钻速4.05m/h，所钻地层均为沙三段至沙四段，机械钻速在深部地层最高纪录。
3.复合钻井技术应用研究
复合钻井技术主要采用“高效PDC钻头+等壁厚螺杆”钻具组合，利用无线随钻进行轨迹跟踪监测，实现了滑动导向与旋转钻进相结合。在钻进过程中，依据单、多点数据预算井眼轨迹，一旦发现实钻井眼轨迹数据偏离设计值时，随时采取相应的钻进措施，确保井身质量符合设计要求。
3.1复合钻进的参数优选
复合钻进时的钻井参数很大程度上受导向螺杆特性的制约。φ311mm井眼钻压一般为60-120kN，φ215.9mm井眼为40-80kN，以螺杆钻具不产生瞬时制动为原则。钻头转速是螺杆转速与转盘转速之和。螺杆转速与排量成正比，排量的大小以满足井眼携砂和延长马达寿命为前提，φ311mm井眼排量为35-50L/s，φ215.9mm井眼为25-32L/s。为井下安全考虑，转盘转速控制在40r/min，若是使用电动钻机，转盘转速可以进行无级调节，复合钻进时有随时改变转速的优越条件。
3.2 合钻井技术在渤南地区的应用
在渤南地区，复合钻井技术都有不同程度的应用。义186、义178井2口井应用复合钻井技术，平均机械钻速10.30m/h，与前几年同样井深的探井相比，全井机械钻速提高了2.7m/h，综合经济效益显著。
二、成果及创新点
1.取得的成果
2012年01月-2012年12月与2009-2011年渤南地区大于3500米同类型井比较，机械钻速提高了43%，平均建井周期缩短了12天，该技术推广应用后深部地层的钻井速度明显提高，事故与复杂损失同比下降70%。
2.创新点
设计出四种钻头，在渤南地区深部地层的钻井应用过程中取得了良好的效果。
三、结论
一年来，通过对上述五项技术的研究与应用，取得了明显的经济效果，创造了可观的效益，已初步形成了胜利油田渤南地区的配套钻井技术。
参考文献
[1] 高自力，刘德平，郑述全，古光，李荣.钟摆钻具带液力推力器组合提高大倾角地层钻井速度试验.天然气工业，2006，26（3）：53～55.
[2] 苏义脑，窦修荣.钻压推加器及其应用.石油钻采工艺，2005，27（3）：79～81.
[3] 季细星译，杜德林校.应用井下钻压推加器改善钻井性能.国外石油机械， 1998，9（1）：8～14.
关键词：优快钻井 渤南 深探井 钻井技术 应用
我们通过近几年实钻井资料分析，渤南地区深部地层钻井速度慢的原因主要是沙三以下地层机械钻速太慢，平均机械钻速只有1.5米/小时左右。而且深层岩性交替变化大，坍塌掉块严重，井径变化大，易导致井下复杂，影响固井质量等。因此，针对此地层的特点，开展提高渤南地区深层钻井速度技术研究，对缩短钻井周期具有极其重要意义。
一、主要研究推广内容
1.地层岩性分析，高效能钻头的选型、研发与应用
1.1 渤南地区地层岩性的分析
渤南油田构造主要为济阳坳陷的沾化凹陷，是在始新世时期来自南面陈家庄凸起的多期洪积扇和水下冲积扇而形成的纵向上相互叠置的大型砂砾岩体，砂砾岩扇体向南超复于古生界不整合之上，向北伸入渤南洼陷。同时本区新生界古近系地层被数条北西向延伸的盆倾断层切割，形成断阶带，使断层上升盘沙四下砂体与下降盘沙三段烃源岩对接，有利于油气运移和聚集。济阳坳陷复杂的地质环境给钻井工作带来了一系列的困难，包括上部地层成岩性差易造成坍塌卡钻；沙三下部、沙四段地层岩石强度高、研磨性强、可钻性差；复杂多压力系统，东营组下地层侵角大，易井斜，严重制约该地区深井中深井钻井速度。
1.2高效PDC钻头的选型、研发
2008-2011年，结合渤南地区深部地层钻井的实际情况，与中国石油大学和钻井工艺研究院共同合作，根据河口采油厂地质所提供的处理得测井资料，得出了岩石强度、研磨性、可钻性数据，指导PDC钻头的选型和研发。
1.2.1Φ311.1mm PDCP5363S-311钻头（钻井院生产）研发
二开大井眼，井深2176m以上，属于明化镇及馆陶组地层，地质较软，且馆陶组底部为厚层状底砾岩，以HAT127三牙轮钢齿钻头较合适；井深2176～3306m，属于东营组及沙三上地层，岩性为泥岩、钙质泥岩、油泥岩、粉砂岩及含砾砂岩夹白云岩、生物灰岩，岩石强度在13.8～27.6 MPa，宜选用机械钻速性高钻井院P5363S型钻头，既可获得较高的机械钻速，又可兼顾穿生物灰岩和砾石夹层的要求，可获得相对较高的机械钻速和单只钻头进尺。
1.2.2Φ311.1mm PDC钻头HT2567（莱州原野生产）的研发
二开大井眼沙三上，井深3376～4580m，岩性为深灰色泥岩、钙质泥岩与棕褐色油页岩。岩石强度27.6～32.3MPa，可钻性强，硬度和研磨性变差，低于沙二段地层，设计了Φ311.1mm HT2567钻头。
1.2.3高效PDC钻头Φ215.9mm PQ5263S（钻井院生产）应用
三开，地层为沙三下至沙四下，岩性以深灰色泥岩、灰褐色油泥岩、油页岩为主夹砂岩转变为以灰色泥岩、灰质泥岩与浅灰色泥膏岩、泥质砂岩呈不等厚互层，使用进口钻头，成本过高；国产钻头PQ5263S成本是美国瑞德SKF516M的30%，但是同样在此段地层机械钻速相差0.03m/h，单只钻头进尺相差31m，缺点为沙四下砾石层超过30m，钻头复合片磨损大，导致钻头损坏，机械钻速低。
1.2.4高效PDC钻头Φ215.9mmM5365L（海胜生产）
该钻头具有独特的冠部形状、切削结构、扭矩控制部分和保径形状，在直螺杆马达组合应用中，能够提高钻井性能；同时复合片研磨性好，适合沙四下地层，成为4口探井沙四下地层，进尺最多，机械钻速最高。
在综合分析地质岩性、钻头使用情况、地层强度和可钻性等资料的基础上，使用的四种钻头，在渤南地区深部地层的钻井应用过程中取得了良好的效果。目前已下井使用四种钻头中的各1只，平均钻头进尺和机械钻速均为大幅度的提高，4口探井沙三段以下平均機械钻速3.11m/h较渤南地区深部地层一直以来的1.5 m/h的平均机械钻速提高了107.3%。其中，M5365L钻头在义186井等3口井中试验应用，平均钻速4.05m/h，所钻地层均为沙三段至沙四段，机械钻速在深部地层最高纪录。
3.复合钻井技术应用研究
复合钻井技术主要采用“高效PDC钻头+等壁厚螺杆”钻具组合，利用无线随钻进行轨迹跟踪监测，实现了滑动导向与旋转钻进相结合。在钻进过程中，依据单、多点数据预算井眼轨迹，一旦发现实钻井眼轨迹数据偏离设计值时，随时采取相应的钻进措施，确保井身质量符合设计要求。
3.1复合钻进的参数优选
复合钻进时的钻井参数很大程度上受导向螺杆特性的制约。φ311mm井眼钻压一般为60-120kN，φ215.9mm井眼为40-80kN，以螺杆钻具不产生瞬时制动为原则。钻头转速是螺杆转速与转盘转速之和。螺杆转速与排量成正比，排量的大小以满足井眼携砂和延长马达寿命为前提，φ311mm井眼排量为35-50L/s，φ215.9mm井眼为25-32L/s。为井下安全考虑，转盘转速控制在40r/min，若是使用电动钻机，转盘转速可以进行无级调节，复合钻进时有随时改变转速的优越条件。
3.2 合钻井技术在渤南地区的应用
在渤南地区，复合钻井技术都有不同程度的应用。义186、义178井2口井应用复合钻井技术，平均机械钻速10.30m/h，与前几年同样井深的探井相比，全井机械钻速提高了2.7m/h，综合经济效益显著。
二、成果及创新点
1.取得的成果
2012年01月-2012年12月与2009-2011年渤南地区大于3500米同类型井比较，机械钻速提高了43%，平均建井周期缩短了12天，该技术推广应用后深部地层的钻井速度明显提高，事故与复杂损失同比下降70%。
2.创新点
设计出四种钻头，在渤南地区深部地层的钻井应用过程中取得了良好的效果。
三、结论
一年来，通过对上述五项技术的研究与应用，取得了明显的经济效果，创造了可观的效益，已初步形成了胜利油田渤南地区的配套钻井技术。
参考文献
[1] 高自力，刘德平，郑述全，古光，李荣.钟摆钻具带液力推力器组合提高大倾角地层钻井速度试验.天然气工业，2006，26（3）：53～55.
[2] 苏义脑，窦修荣.钻压推加器及其应用.石油钻采工艺，2005，27（3）：79～81.
[3] 季细星译，杜德林校.应用井下钻压推加器改善钻井性能.国外石油机械， 1998，9（1）：8～14.