阿爾區(qū)塊整體提速的研究與應用.doc

2010年度科技成果 驗 收 材 料阿爾區(qū)塊整體提速的研究與應用編 寫 人： 王守厚 渤海鉆探鉆二工程技術服務中心 2010年11月- 6 -目 錄一、概述1二、阿爾區(qū)塊技術難點及解決方案1（一）阿爾區(qū)塊技術難點1（二）阿爾區(qū)塊解決方案2三、現(xiàn)場應用3（一）阿爾斷塊生產(chǎn)井及探井現(xiàn)場應用情況3（二）阿爾斷塊生產(chǎn)井及探井井現(xiàn)場應用效果4四、經(jīng)濟效益及社會效益5（一）經(jīng)濟效益計算5（二）社會效益5五、成果及認識5一、概述：2010年，我們第二鉆井分公司的市場格局發(fā)生了巨大的變化，喪失了外蒙市場，使分公司本就嚴峻的生產(chǎn)經(jīng)營形勢更加雪上加霜。 為了提高我們二連項目部的經(jīng)濟效益，也為了完成渤鉆要求機械鉆速提高5%的目標，我們對今年的主力區(qū)塊即阿爾區(qū)塊進行了深入的分析，總結，并根據(jù)阿爾區(qū)塊的地層特點，采取了相應的技術措施，使阿爾區(qū)塊整體的機械鉆速得到了顯著提高。二、阿爾區(qū)塊技術難點及解決方案（一）、阿爾區(qū)塊技術難點1、阿爾區(qū)塊由北向南的發(fā)育規(guī)律是：北部（如阿爾7井）上部100米左右為泥巖，下部為大段的砂礫巖和泥巖不等厚互層。由北向南，上部的泥巖逐漸增厚，砂礫巖逐漸變細，到阿爾3、阿爾4、阿爾2斷塊，賽漢組（100-950米）上段300-400米為軟泥巖，下段為深灰色泥巖，與灰色粉砂巖呈不等厚互層，底部見含礫砂巖。騰二段（950-1500米）巖性為灰色含礫砂巖、粉砂巖與深灰色泥巖呈不等厚略等厚互層。騰一段（1500米-阿爾善組）上段為灰色粉砂巖、泥質砂巖、泥質粉砂巖與深灰色泥巖呈略等厚互層；中段為灰色砂礫巖與深灰色泥巖呈等厚互層，下段為大段深灰色泥巖，底部為灰色砂礫巖與深灰色泥巖呈等厚互層。阿爾善組為泥巖與砂巖不等厚互層。2、阿爾區(qū)塊地層傾角普遍較大，地層傾角一般在1040左右，下部最大達60多度。在進入騰二段，泥巖和砂礫巖互層，地層的造斜力逐步增強，易井斜，且方位變化較小，位移和井斜控制難度大。 3、阿爾區(qū)塊各段塊圈閉面積較小，斷層較多，井間距離一般在200-300米，地層傾角變化較大，各井的井斜和方位表現(xiàn)為各向異性，缺少規(guī)律性，難以形成互相借鑒。這就使得鉆頭的選型和參數(shù)的優(yōu)化更加困難。4、阿爾區(qū)塊所鉆地層均為白堊系地層，自上而下地層中存在大量的砂礫巖，且砂礫巖的粒徑較大，有些構造的地層是泥巖含礫和礫石夾層，地層不均質性比較強。5、阿爾2、阿爾3、阿爾4斷塊在100400米左右是較軟的泥巖地層，可鉆性好，機械鉆速快，但是巖削容易粘連，形成大塊的泥餅，造成堵喇叭口或高架槽，因此被迫降低鉆井速度。6、在井深超過1200米后，進行降斜反扣時，容易產(chǎn)生托壓現(xiàn)象，造成反扣速度慢，影響整體機械鉆速。7、近幾年甲方對鉆井工程質量要求越來越高，特別是對直井的井底位移和定向井的靶半徑基本都是按照優(yōu)質井要求，一般規(guī)定井斜在2000米不大于3，井底位移1000米以內(nèi)不大于15米，1500米以內(nèi)不大于20米，2000米以內(nèi)不大于25米。全角變化率的考核十分嚴格，直井和定向井的上直段全角變化率連續(xù)3點不能超過1.25/25m，直井的單點（最大全角變化率）和定向井定向后全角變化率不得大于3.8/25m。對于在二連油田這樣難以控制井斜的地層中進行鉆井施工，控制起來是相當困難的，給強化鉆井參數(shù)，提高機械鉆速帶來了相當大的難度，嚴重制約著鉆井提速。（二）、阿爾區(qū)塊解決方案通過對2009年在阿爾地區(qū)鉆井資料的分析，又結合2010年鉆井上半年的鉆井實踐，總結出了阿爾地區(qū)的提速具體技術措施。1、一開選用銑齒鉆頭，鉆進過程中在鉆頭上安裝小直徑的不等徑噴嘴或者加長噴嘴，從而獲得較高泵壓，達到提高機械鉆速的功效。今年一開平均周期大大縮短了。2、井場布置與鉆井設備安裝在滿足井控要求的前提下，在擺放泥漿罐基礎時，要增大出水管和泥漿管的落差，防止由于坡度小而容易堵出水管。3、鉆具組合的選擇 二開為了提速和保證井身質量采用PDC+螺桿的復合鉆井技術，鉆具結構為：215.6mm鉆頭+172mm 1度單彎+159mm無磁鉆鋌1根+214mm螺扶1只+159mm鉆鋌1012根+127mm鉆桿；在鉆具中加入較大直徑的螺扶，鉆進或起鉆過程中刮掉井壁上粘貼的虛泥餅，使井眼直徑較大，以保證在下部能下入滿眼鉆具。為鉆下部硬地層牙輪鉆頭配滿眼鉆具強化參數(shù)打基礎，減少滿眼鉆具下入風險。對于2000米左右的井型或者20鉆機，我們盡量簡化鉆具，以加重鉆桿替代大部分鉆鋌，盡量減少反摳托壓。4、優(yōu)選鉆頭選型 阿爾區(qū)塊鉆井進尺平均約80%左右是PDC鉆進的。我們依據(jù)近兩年來的實鉆經(jīng)驗，通過篩選，大面積的推廣了16mm復合片5刀翼PDC鉆頭。牙輪鉆頭主要應用大齒H517G或者HJ517G，在PDC鉆頭鉆遇礫巖后換用牙輪鉆頭。根據(jù)井下實際情況是否繼續(xù)使用復合鉆控制井斜，還是換用滿眼鉆具加180-200KN鉆壓強化參數(shù)鉆進。5、軌跡控制方面 針對阿爾區(qū)塊上部井斜不大但位移易超標，下部增斜嚴重的特點，我們在1500米之前盡量采用人工單點反摳的手段控制井斜位移，特點是靈活快捷，省錢省時。到下部再用隨鉆車或者無線MWD控制，工具面準，施加鉆壓大效率高。對于需要下入滿眼鉆具的井，在PDC鉆頭起鉆前，把井斜調(diào)整到反向1.5-2以便于滿眼鉆具大鉆壓穩(wěn)斜鉆進，減少方位回轉。在反摳時，我們堅持把降斜、反摳分段實施，預防狗腿度超標帶來的不利影響。由于，下半年甲方把井斜和位移有所放開，這就要求我們在施工中控制住1100米以內(nèi)的井斜和方位，進而控制住上部位移，為1100米以下的施工創(chuàng)造有利的條件。位移應盡量控制在10米以內(nèi)。6、鉆井液方面 在二開初期，在鉆井液中引入清潔潤滑劑，提高了鉆頭切削破巖效率，又使得上部地層、表層套管、高架循環(huán)槽被粘泥蹩堵的問題得到了有效的解決。二開使用了正電結構劑防塌鉆井液體系，其良好的抑制、包被作用，施工中易于對鉆井液的結構進行調(diào)整，使用方法簡單，能快速在鉆井液中起效，也解決了快速鉆進時不能及時加入大分子抑制劑的問題，有利于控制鉆井液低固相，對鉆井液性能控制、減少拉井壁和保證起下鉆順暢都見到了良好的效果。7、充分發(fā)揮了固控設備的作用。今年各隊全部更換成60方離心機，進一步降低了鉆井液中的固相含量。基本實現(xiàn)了低粘度、低切力、低失水和適當?shù)你@井液密度，減少了井下事故的發(fā)生，充分發(fā)揮了處理劑在鉆井液中的作用，同時，減少了巖削的重復破碎，為提高機械鉆速打下了基礎。8、通過協(xié)調(diào)，甲方同意在進入主力油頂部，適當?shù)姆艑捑笨刂疲?度，位移35米，為提高機械鉆速提供了前提條件。三、現(xiàn)場應用（一）、現(xiàn)場應用情況至2010年11月初，在阿爾地區(qū)共交井86口井，其中開發(fā)井及評價井占68口，探井占18口；全部都使用了復合鉆井技術。所有井在擺基礎時，鉆前都把鉆井液罐基礎下沉或把井架基礎墊高，增加了鉆井液出水口落差。在二開鉆進時，逐步加入清潔潤滑劑，加強人工在高架槽出水口清理巖屑，使軟泥餅不粘結砂子不聚集，基本上沒有出現(xiàn)堵出水口現(xiàn)象，既節(jié)約了大量的人力物力，又提高了鉆井速度。由于上半年探井較多而且井又深，井隊合同工新工人較多，影響了鉆井提速；在該地區(qū)，開發(fā)井同比機速持平、月速提高7.42%；探井機速降低4.42%，月速提高11.87%。我們知道影響提速的主要原因是井身質量的控制，因此，通過對上半年完成井實鉆資料的綜合分析、對比、總結，結合該地區(qū)的地質構造，逐步認識了阿爾區(qū)塊的地層規(guī)律，更加細化了該區(qū)塊的鉆井技術措施，做到一井一策，一段一策；而且在技術管理和提速增效過程中， 還要正確處理好質量與速度的關系，只有在保證質量的前提下才能提速；近年來由于甲方對井身質量的要求越來越高，該區(qū)塊的地層傾角又較大，斷塊小，斷層多；這樣給鉆井提速造成很大的困難，采用PDC鉆頭輕壓吊打也保證不了井身質量的要求，因此，必須應用螺桿鉆具+PDC鉆頭的復合鉆進技術，應該說這種復合鉆進技術很好的解決了防斜與提速的矛盾，應用該技術一是為了提速，二是為了保證井身質量而隨時進行反摳作業(yè)，以往我們是在井斜或水平位移接近超標前進行反摳，即被動預防，這樣由于井斜較大，井較深，造成反摳工作量大，反摳時間長，全角變化率大，保持反摳的成果差；因此我們要變被動預防為主動預防，即根據(jù)工程設計，騰一下油層頂面構造圖，鄰井資料和實測單點數(shù)據(jù)，在方位基本不變井斜小于1-2的情況下，就進行反摳作業(yè)，這樣可收到事半功倍的效果；由于井斜較小，井較淺，反摳一個單根就可以到反方向，而且反摳時間較短；測斜時間短，兩次反摳的間隔井段較長，保證上部井段水平位移在一個較小的范圍內(nèi)；如果等到井斜或位移快超標時再去進行反扣作業(yè)，這樣井比較深，滑動鉆進速度慢，而且容易拖壓，費時，費力，效果差；因此，控制井身質量要從上部做起，從小做起，這樣既減少了反摳時間，提高了鉆井速度，又保證了井身質量。下半年由于項目部領導和甲方的積極溝通，使油頂以下井斜放寬到7度，位移放寬到35米，和采取了積極的井身質量控制措施，有一部分井只采取人工反扣的措施就完成了，這樣既提速，又增效。如由C17552隊施工的阿爾3-65井，在廣大干部和職工的共同努力下，采用復合鉆進技術和積極的井身質量控制技術，細化技術管理，只采用人工反扣技術，用一只TH1654DPDC鉆頭打完一口井深為1945米的開發(fā)井，鉆井周期為5.92天，平均機械鉆速達到了31.29米/小時，鉆機月速度達到了5893.94 m/臺月；創(chuàng)出了該區(qū)塊較高的記錄。到11月中旬共打進尺：175783 米，累計49.19臺月，平均井深2043.99m，平均建井周期為18.6天，平均機械鉆速13.08m/h，鉆機月速度3573.55 m/臺月。（二）、現(xiàn)場應用效果2010年與2009年阿爾地區(qū)的指標相對比，平均井深減少21.34米，平均建井周期減少5.03天，降低幅度為21.29%，平均機械鉆速提高了1.45m/h,提高幅度為12.47%，鉆機月速度提高了823.85m/臺月，提高幅度為29.96%。其中：表3-1 生產(chǎn)井年份平均井深平均鉆井周期平均建井周期平均機械鉆速平均臺月平均月速度（米/臺月）2009206312.6118.512.990.5733552010200611.2916.0314.570.54010.21增減-57-1.32-2.471.58-0.07655.21幅度%-2.8-10.47-13.3512.16-12.2819.53表3-2 探井年份平均井深平均鉆井周期平均建井周期平均機械鉆速平均臺月平均月速度（米/臺月）2009211818.7928.759.960.87 2382.5920102185.86 20.31 28.30 9.38 0.86 2528.63 增減67.86 1.52 -0.45 -0.58 -0.01 146.04 幅度%3.20 8.10 -1.60 -5.90 -1.00 6.10 生產(chǎn)井和探井的井身質量合格率100%。其中有四口井：阿爾2-4井，完鉆井深1715米，鉆井周期3天10小時，機械鉆速66.17米/小時，鉆機月速度4900米/臺月。阿爾4-10井，完鉆井深2230米，鉆井周期11 .71天，鉆機月速度4288.46米/臺月，機械鉆速16.47米/小時。阿爾3-90井，完鉆井深2222米，鉆井周期7.13天，鉆機月速度5167.14米/臺月，機械鉆速27.1米/小時，目前分別為各斷塊最快紀錄。并且有兩口井：阿爾2-4井和阿爾3-65井是用一只PDC鉆頭打完全井，在阿爾地區(qū)首先開創(chuàng)了“四個一”的先河。為繼續(xù)提高鉆井速度，項目部組織工程、泥漿技術人員與鉆井隊一起制定施工計劃，采用PDC加螺桿的復合鉆井技術，并應用無線儀器來隨時監(jiān)測控制井身質量， 5口井日上千米，打破了二連地區(qū)不能日上千米的推論。四、經(jīng)濟效益及社會效益（一）、經(jīng)濟效益計算 經(jīng)濟效益計算：根據(jù)公式：獲得效益=鉆機日費節(jié)約鉆井周期完成井口數(shù)80%阿爾地區(qū)生產(chǎn)井獲得效益=42.476880%=537.472萬元阿爾地區(qū)探井獲得效益=40.451880%=25.92萬元兩項合計：共獲得效益=537.472萬元+25.92萬元=563.392萬元（二）、社會效益通過對阿爾地區(qū)鉆井技術措施的落實，鉆井速度得到了提高，節(jié)約了大量的鉆井費用，同時，也節(jié)約了鉆井隊大量的人力物力，減少了鉆井事故的發(fā)生。提高了我公司在鉆井市場的競爭力，也提高了資源的有效的利用率，減少了碳的排放量，有利于環(huán)境的保護。為我公司的不斷發(fā)展和壯大做出了貢獻。五、成果及認識1、提速是鉆井生產(chǎn)的永恒主題，因此我們要對于鄰近井資料要充分認識，按照相鄰關系可根據(jù)地質構造規(guī)律預先打出反向位移，為控制下部井段，加強技術參數(shù)創(chuàng)造條件。2、目前阿爾3區(qū)塊PDC鉆頭