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塔河油田長裸眼井快速鉆井技術

文檔作者：呂家學文檔來源：華北石油局西部工程公司生產技術部		點擊數：	更新時間： 2025年09月23日
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上一篇：塔里木油田鉆井清潔生產技術探討

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第31卷
Vo1．31
第6期
No．6
鉆 采 工 藝
DRILLING＆PR0DUCTION TECHNOLOGY ·l33 ·
塔河油田長裸眼井快速鉆井技術
呂家學
(華北石油局西部工程公司生產技術部)
呂家學．塔河油田長裸眼井快速鉆井技術．鉆采工藝，2008，31(6)：133—135
摘要：利用“微鉆頭鉆速法”、“DC指數預測巖層可鉆性法”及“測井資料計算巖石可鉆性法”，通過地層分
析軟件測定了塔河油田4 、6 等區(qū)塊的地層可鉆性級值與井深關系的變化規(guī)律，根據地層可鉆性級值確定了鉆頭
選型的最優(yōu)方案，根據地層壓力系數確定了長裸眼井各階段的鉆井液密度，根據地層特性對一開 44．5井眼采用
普通聚合物體系；二開0241．3井眼，上部4 600m以前采用低固相強包被不分散聚合物體系，下部地層采用多元醇
聚磺防塔鉆井液；三開奧陶系地層采用低固相聚磺鉆井液，同時對于奧陶系地層存在涌、漏并存的井實施欠平衡壓
力鉆井技術。對于井眼穩(wěn)定，通過優(yōu)選鉆井液體系，優(yōu)化鉆井液配方，采用優(yōu)質大分子聚合物包被劑，加強鉆井液
的包被和抑制性能；采用大、中、小分子聚合物復配，配合適量潤滑劑，改善濾餅質量，調整、優(yōu)化鉆井液流型，從而
解決上部地層的阻卡問題。文章從鉆頭選型、鉆具組合、鉆進參數優(yōu)選、鉆井液體系及安全技術措施等方面介紹了
該項快速鉆井技術。
關鍵詞：長裸眼；機械鉆速；PDC鉆頭；鉆具組合；鉆井參數；塔河油田
中圖分類號：TE 242 文獻標識碼：B 文章編號：1006—768X(2008)06—0133—03
一
、地質構造及分層特征
塔河油田位于塔里木盆地沙雅隆起阿克庫勒凸起西南
部，目的層主要為中生代三疊系，古生代石炭系、奧陶系地
層，根據目前已有的資料顯示，在上述地層中對于康村組以
上地層其成巖性較差，砂巖地層膠結疏松，容易垮塌及縮徑，
吉迪克組泥巖地層富含石膏，蘇維依一白堊系地層砂巖層孔
隙度較發(fā)育，地層壓力偏低，易引起壓差卡鉆，三疊、石炭系
地層壓力偏高，泥巖易吸水膨脹、剝落掉塊，奧陶系地層較穩(wěn)
定，屬溶、縫、洞型油氣藏，地層壓力較低，容易發(fā)生漏失。
二、長裸眼井快速施工工藝特點
1．長裸眼井井身結構特點
通常塔河油田勘探、開發(fā)井中采用四開、三級結構，即：
一開用 45鉆頭鉆進，下0340表層套管；二開用0311鉆頭
鉆進，下0244套管；三開用0216鉆頭鉆進，下0178套管；四
開采用0149鉆頭鉆進，裸眼或0127套管完井。這種類型的
井施工周期一般較長，開發(fā)井平均在90 d以上，探井周期在
110 d以上。為了縮短鉆井周期，經過充分論證，將二開
0311和三開0216井眼合在一起，采用0244或 241鉆頭一
次鉆開，減少一層套管，同時將0311井眼改為0241鉆頭后
上中部地層機械鉆速大幅度提高，而對于下部井眼來說，加
大了0178套管與井眼的環(huán)空間隙，相應提高了固井質量，減
少了固井事故的發(fā)生。兩年來的長裸眼鉆井施工實踐證明，
長裸眼井在鉆井周期、機械效率、成本節(jié)約等方面都有大幅
度的進步，目前長裸眼井的鉆井周期最短在50 d左右，平均
在60 d范圍，而常規(guī)開發(fā)井據統(tǒng)計最短為79d。
2．長裸眼快速鉆井技術難點
長裸眼井鉆遇地層較多，地層巖性變化、壓力變化較大，
自上而下增加，石炭系達到最高1．23—1．24 g／em ，地層破
裂壓力從1．83～2．03 g／em ，長裸眼施工時雖然不會壓漏
地層，但是對中上部地層而言容易形成壓差卡鉆。
長裸眼井施工裸眼段長，揭開石炭系井口控制能力差，
要求控制合理的鉆井液密度及性能，對鉆井液工藝要求高。
奧陶系風化殼與上部地層屬不同壓力系統(tǒng)，巖性及其特
征變化大，易漏、易噴，要求卡準風化層。
地層巖性變化大，上部地層疏松，起下鉆阻卡嚴重，下部
地層容易剝落、坍塌，要求快速穿過。
地層可鉆性變化，有軟變中硬、硬地層，砂、泥巖交互變
化，尤其三疊、石炭系地層含礫石層，要求鉆頭具有良好的適
應性。
3．長裸眼快速鉆井技術
3．1 合理選用鉆具組合
一開采用塔式鉆具組合： 44．5鉆頭+ 241．3鉆鋌X
27 m+0203鉆鋌X 108 m+ 177．8鉆鋌X 27 m+0127鉆
桿。
二開采用加大一級鐘擺或塔式鉆具組合：0244．5或
0241．3鉆頭+ 177．8鉆鋌×18 m+ 41．3扶正器+
收稿日期：2008—06—12
作者簡介：呂家學(1971一)，主任工程師，1994年畢業(yè)于石油大學石油工程系鉆井專業(yè)，現在華北石油局西部工程公司生產技術部從事
生產技術管理工作。地址：(841600)新疆輪臺縣團結路華北石油局西部工程公司生產技術部，電話：0996-4697084。
· 134·
鉆 采 工 藝
DRILUNG＆ PRODUCTION TECHNOLOGY
2008年11月
NOV．2008
0177．8鉆鋌×9 m+0241．3扶正器+0177．8鉆鋌×27 m+
0159鉆鋌×135 m+0159隨鉆震擊器+0159鉆鋌×18 m+
0127鉆桿(鉆遇礫石層起鉆時甩掉扶正器)。
0244．5或0241．3鉆頭+0203鉆鋌×27 m+0177．8鉆
鋌X54 m+0159鉆鋌×135 m+0159隨鉆震擊器+0159鉆
鋌×l8 m+0127鉆桿。
進入2003年來先后在25口井中上部地層采用此類鉆
具組合，通過合理控制鉆井參數，對井斜的控制也取得了良
好效果，同時相對減少了起下鉆卡鉆的風險。
三開149 mm井眼采用常規(guī)鉆具組合：0149．2鉆頭+
0121鉆鋌×216 m+088．9鉆桿+0127鉆桿。
3．2 根據地層可鉆性研究優(yōu)選PDC鉆頭
利用“微鉆頭鉆速法”、“DC指數預測巖層可鉆性法”及
“測井資料計算巖石可鉆性法”，通過地層分析軟件測定了塔
河油田4 、6 等區(qū)塊的地層可鉆性級值與井深關系的變化規(guī)
律，根據地層可鉆性級值確定了鉆頭選型的最優(yōu)方案(見表
1)。通過與PDC鉆頭生產廠家合作，不斷完善PDC鉆頭使
用的地層條件、井眼條件、井底條件、鉆具組合及相關技術的
具體要求、使用操作要領的基礎上，目前長裸眼井二開井段
0241．3 PDC鉆頭一次入井就能穿越多套地層，由中軟地層
發(fā)展到中硬、硬地層。截止目前單只0241．3 PDC鉆頭
FS2563BG進尺最高記錄超過4 000 m，純鉆時間達370多小
時，使用效果相當于10只牙輪鉆頭。
3．3 優(yōu)化機械水力參數
3．3．1 優(yōu)選機械參數
N： 地層疏松，一開井眼 44．5鉆頭主要靠強化機械參
數來提高鉆速，井深1 200 m以內，以適當鉆壓、高轉速鉆進，
二開井眼0241．3鉆頭在井深4 200 m以上地層，牙輪鉆頭對
鉆壓及轉速較為敏感，以高鉆壓適當轉速來提高機械鉆速；
對PDC鉆頭而言則以適當鉆壓高轉速來提高機械鉆速。為
了控制井身質量，一般情況下，牙輪鉆頭鉆壓在180～220
kN，轉速75～100 r／rain；對DC鉆頭鉆壓在60～80 kN，轉速
1 10～130 r／rain，下部地層以高鉆壓、適當轉速來提高機械鉆
速，同時要根據石炭系地層礫石層厚度、分布情況來考慮是
否用牙輪鉆頭過渡問題。
表1 鉆頭選型的最優(yōu)方案
地層組段 鉆頭尺寸 IADC編碼 鉆頭型號
推薦
Q—N2K 444．5 11—13 P2
N2K、N1K 241．3 11—13．41—51
N1J、N1S 241．3 11—13．41—51 Fs2563BG
K2一E 241．3 12—13．41—52 ／Fs2565
KlKP 241．3 l2—13．41—52
J、T 241．3 12—13．43—53 FS2565／
C 241．3 51—53 FS2563 BG
0 241．3 51—54 HJ5 17／FM2543
3．3．2 優(yōu)化水力參數
一開0444．5井眼地層松軟，可鉆性好，堅持雙泵大排
量、高泵壓鉆進，提高水眼噴射速度，有利于水力破巖及清潔
井底，有效提高機械鉆速；二開0241．3井眼上部井段采用雙
泵鉆進，排量40～45 L／s增大鉆頭水功率，有利于清潔井眼，
沖刷井壁，減少起下鉆阻卡；中下部井段采用適當排量23～
33 IMs，有利于節(jié)省動力，節(jié)約油耗，井深5 000 fl以內保持
高轉速，適當降低轉速。
3．4 優(yōu)選鉆井液體系實施近平衡壓力鉆井技術
實現平衡壓力鉆井要解決地層壓力和井眼穩(wěn)定兩大技
術問題。對于地層壓力，通過實鉆資料、DC指數檢測地層壓
力、測井資料預測地層壓力及中途測試等手段，目前塔河油
田地層壓力系數見表2。
表2 塔河油田地層壓力系數
孔隙壓力 破裂壓力 鉆井液密度
地層代號 當量密度 當量密度
(g／cm ) ( em ) (g／cm )
Q—N2K 1．07～1．O9 1．86～1．96 1．12～1．28
N1K 1．10 1．91～1．96 1．12～1．15
N1J、N1S 1．11～1．17 1．93—1．97 1．15～1．20
K2一E 1．14～1．16 1．98～2．01 1．20～1．22
K1KP —T 1．14～1．17 2．01～2．03 1．22 1．26
C 1．21～1．24 2．O2 1．28～1．3O
0 1．08～1．1O 1．65～1．85 1．1O～1．12
根據地層壓力系數確定了長裸眼井各階段的鉆井液密
度(見表2)，根據地層特性對一開O444．5井眼采用普通聚
合物體系；二開0241．3井眼，上部4 600 m以前采用低固相
強包被不分散聚合物體系，下部地層采用多元醇聚磺防塌鉆
井液；三開奧陶系地層采用低固相聚磺鉆井液，同時對于奧
陶系地層存在涌、漏并存的井實施欠平衡壓力鉆井技術。
對于井眼穩(wěn)定，通過優(yōu)選鉆井液體系，優(yōu)化鉆井液配方，
采用優(yōu)質大分子聚合物包被劑，加強鉆井液的包被和抑制性
能；采用大、中、小分子聚合物復配，配合適量潤滑劑，改善濾
餅質量，調整、優(yōu)化鉆井液流型，從而解決上部地層的阻卡問
題。利用多元醇瀝青質防塌劑等防塌材料復配，通過合理調
整鉆井液密度，盡量減少壓差，實現近平衡壓力鉆進，維持近
井壁帶地層原始壓力系統(tǒng)，解決侏羅、三疊、石炭系硬脆性泥
巖的垮塌問題，實現了井壁穩(wěn)定的目的。
通過此項技術的實施，在長裸眼井的施工中，以往三疊、
石炭系井徑擴大率較大現象得到了明顯改善。并且減少了
鉆井、固井事故的發(fā)生，提高了下178 iTlm套管的固井質量。
三、長裸眼鉆井施工安全措施
一開0444．5井眼采用“單打雙通”技術措施，保證井眼
規(guī)則、井眼清潔，下套管一次到底；加強測斜，3 000 11以內井
深每200～300 ITI吊測一次，及時發(fā)現問題，確保井身質量；
井深4 600 m以上地層每鉆進200～300 nl短起下一次，及時
修整井壁，確保井眼暢通，中、下部地層根據起下鉆遇阻情況
第31卷
V0J．31
第6期
No．6
鉆 采 工 藝
DRILLING＆PRODUCTION TECHNOL0GY ·135·
可適當增加段長；起下鉆嚴格控制速度，操作要平穩(wěn)，嚴格控
制遇阻噸位不超過15 t；鉆井液要求具有良好的攜巖能力、
強抑制性，下部井眼要求具有較強的防塌性、潤滑性和抗溫
性能；加強鉆具管理，嚴把鉆具關，挑選高強度、優(yōu)質鉆桿入
井，按規(guī)定扭矩上扣，安放鉆桿濾網，防止鉆桿事故及堵水眼
事情發(fā)生；使用PDC鉆頭鉆進時要確保井底干凈無落物，每
次鉆頭接觸井底前先開泵，低速、慢轉接觸井底，扭矩正常后
逐步增加轉速與鉆壓，做到平穩(wěn)操作，防止溜、頓鉆，先期損
壞鉆頭；加強地質預測，卡準地層界線，鉆遇礫石層及時調整
參數以利鉆頭的合理使用，同時卡準石炭系與奧陶系地層分
界線，避免揭開風化殼；加強地層壓力監(jiān)測，及時調整鉆井液
密度，確保井眼穩(wěn)定，有效利用四級固控，確保性能良好；及
時校正儀器、儀表，確保準確，搞好設備維修與保養(yǎng)，確保其
有效運行，提高鉆井時效，縮短鉆井周期。
四、實施效果
塔河油田自2001年開始設計施工長裸眼井，截止目前
已累計施工200余口(其中我公司已施工40余口)，通過配
合優(yōu)選PDC鉆頭，優(yōu)化鉆井液體系及各項參數，取得了良好
的應用效果，已全面推廣(見表3、表4)。
表3 長裸眼井與常規(guī)井對比
井型 井號 鉆井周期 平均機械鉆速 完鉆井深
(d) (m／h) (m)
TK425 84．7 8．13 5580
常規(guī) TK428 79．06 7．78 5600
結構 TK418 l15．33 5．01 5758
井 TK422 1o5． 88 7．O3 5662
TK310 101．58 6．88 5600
TK631 52．1 10．97 5670
TK6—49—1 58．55 10．79 5747．91
長裸 TK4
眼井 — 22—1 6O．92 8．36 5470．13
TK4—25—2 62．21 8．2l 5604．68
TK4一l8—1 75．97 7．70 5586
表4 PDC鉆頭與牙輪鉆頭使用情況對比
井號 鉆頭型號 使用地層 井段 單只進尺 平均鉆速 備注
(m) (m) (rn／h)
S81 H437／H517 N2k～N1S 601—41oo．oo 879．75 l1．61 4只
HJ517 K1kp—Clb 4100～5628．O0 190．50 2．3 8只
HAT127／H126 N2k～N1S 500～3900．00 485．70 l6．62 7只
TK428
H5l7 K1kp～C1b 3900—5399．00 214．10 3．52 7只
TK6—37—1 H517 C1kl 4930．9～5031．41 10o．51 2．34 1只
TK6—37—1 H517 C1kl 5165．99～5262．21 96．22 0．98 1只
TK4—14—1 HJ517 C1k1 5017．48～5375 357．52 1．73 1只
TK4—14—1 H517 C1b 5375—5428．38 53．38 0．91 1只
TK451 Fs2463 N2k～T2a 1200—4882．92 3682．92 l6．55 1只
TK4—3—1 FS2563 N1k—C1kl 2058．49～5066．13 3007．64 7．0l 1只
TK4—3—1 Fs2565 C1kl 5336．22～5471．81 134．41 2．90 1只
TK455 FS2563 Nlk～T2a 2407．46～4970．69 2563．23 11．74 1只
TK455 FS2563 C1b 5371．64～5467，19 95．55 3．17 二次人井
TK455 FS2565 C1kl 4970．69～5371．64 4oo．95 2．55 1只
TK456 FS2563 N1k～T1k 2074．71～4947．oo 2872．29 17．65 1只
TK456 FS2563 T1k～C1b 4953．13～5462．00 508．57 4．64 1只
皿(6—35一l Fs2563G N2k—C1kl 120o一5083．76 3883．76 13．3 1只
TK6—35—1 Fs2563 C1kl～C1b 5083．76—5480 396．24 2．80 1只
TK631 FS2565 N1k～ k 1804．25～4921．46 3l17．24 15．2O 1只
TK631 Fs2565 C1kl～C1b 5015．19～5518．02 502．83 3．95 1只
由表3、表4可以看出：
(1)長裸眼井與常規(guī)結構井相比，鉆井周期大幅度縮短，
全井機械鉆速有較大提高，同時節(jié)約了成本，為今后塔河油
田的滾動開發(fā)，增儲上產起到了促進作用。
(2)PDC鉆頭的應用，其機械鉆速明顯高于牙輪鉆頭，單
只鉆頭進尺大幅度提高，使用數量大幅度減少，同時它的成
功應用是目前塔河油田提高機械鉆速、縮短鉆井周期的有效
手段。

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