優(yōu)快鉆井技術(shù)研究應(yīng)用

優(yōu)快鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用

2014年3月匯報提綱一、項目概況二、完成的主要工作及成果三、存在問題及建議一、項目概況1、立項背景

xx油田已勘探開發(fā)三十多年，在鉆井方面做了大量工作，鉆井速度和工程質(zhì)量有了大幅提高，但由于xx地質(zhì)條件復(fù)雜，目前鉆井工程方面還存在諸多不適應(yīng)精細(xì)開發(fā)的需求，如：叢式井井眼軌跡防碰影響鉆井周期，個別區(qū)塊鉆井速度還有提升空間等問題。因此開展《優(yōu)快鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用》項目研究，不斷提高鉆井速度和工程質(zhì)量。

一、項目概況2、重點區(qū)塊優(yōu)快鉆井方案研究針對重點區(qū)塊進(jìn)行PDC鉆頭序列優(yōu)選+復(fù)合鉆優(yōu)化設(shè)計含礫巖較少的區(qū)塊，可以進(jìn)一步進(jìn)行鉆頭序列優(yōu)選，優(yōu)選PDC鉆頭穿館陶礫巖，研究復(fù)合鉆一趟鉆配套技術(shù)，減少起下鉆次數(shù)，提高機速、降低周期成本。重點區(qū)塊防斜打快研究與井身軌跡優(yōu)化設(shè)計開發(fā)井中叢式井比例逐步增加，繞障設(shè)計和施工難度增大，增加施工周期和成本。因此需要對重點區(qū)塊叢式井進(jìn)行井身軌跡優(yōu)化設(shè)計，研究防斜打快配套技術(shù)，提高井身質(zhì)量、縮短施工周期、降低成本。重點區(qū)塊鉆井液及儲層保護(hù)技術(shù)研究與應(yīng)用匯報提綱一、項目概況二、完成的主要工作及成果三、存在問題及建議二、完成的實物工作量

（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選（二）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)集成研究與推廣應(yīng)用（三）防斜打快工具及工藝技術(shù)研究與應(yīng)用（四）一趟鉆鉆井工藝技術(shù)研究（五）適用的區(qū)塊鉆井液及儲層保護(hù)技術(shù)項目自開展研究以來，針對冀中鉆井難點，緊緊圍繞優(yōu)、快鉆井開展研究，為提高鉆完井質(zhì)量和縮短鉆井周期展開了五個方面的工作（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選

鉆頭合理優(yōu)選是提高機械鉆速最直接有效的措施。鉆頭選型主要依據(jù)地層的軟硬程度和可鉆性。地層巖性和軟硬的不同，對鉆頭的要求和破碎機理也不同。本項目結(jié)合鉆頭實際使用情況，對華北油田常規(guī)油氣井的鉆頭進(jìn)行了設(shè)計及優(yōu)選。

（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選下面對xx區(qū)塊生產(chǎn)井完鉆的部分井的鉆頭及其使用情況進(jìn)行了調(diào)研。對所有井二開鉆頭參數(shù)、鉆井參數(shù)、進(jìn)尺和機械鉆速進(jìn)行了統(tǒng)計、對比和分析。得出針對不同地層的鉆頭優(yōu)化方案。

（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選井號型號下入井深進(jìn)尺地層純鉆時間機速M4255FL1421561Nm14111F4194J1391562Ng1792F1421421545Nm17.588M4365FL1311568Nm18.585

如表所示：二開入井的1#鉆頭均使用PDC鉆頭，鉆穿Qp，Nm地層。xx縣斜坡北段xx斷塊上部地層為明化和館陶組，以泥巖和砂巖互層為主，成巖性差、較軟，可鉆性較好，適用于四刀翼胎體鉆頭深拋物線結(jié)構(gòu),19mm中密度布齒，較尖的保徑結(jié)構(gòu)使排屑槽更加寬敞，更有利于排屑和提高機速。

1.（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選井號型號起出井深進(jìn)尺地層機速F251183345Ng18LEA437G1807104Ng/Ed14.86JD4371832131Ng14.56H517G180941Ed14.49表所示為2#鉆頭，均使用牙輪鉆頭鉆穿Ng底含礫巖地層。優(yōu)化方案：隨著PDC鉆頭技術(shù)發(fā)展進(jìn)步，8-1/2“F4194J特殊復(fù)合片降低了切削齒的破裂，建議試驗1#鉆頭鉆穿館陶底含礫地層。減少一次起下鉆，降低周期和成本。

2.（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選井號鉆頭直徑鉆頭型號鉆頭類型下入井深起出井深進(jìn)尺層位純鉆時間機械鉆速215.9TH1942DPDC40318541451Ed11131.91215.9TH1942DPDC40718301423Ed30.6746.4215.9M419JPDC30018761576Ed2660.62215.9TH1954DPDC20422001996Es166.5829.98215.9M419JPDd2127.521311.2F251PDC11421422028Ed5338.26215.9M1942PDC2171187970Es12244.093.2013年根據(jù)優(yōu)化方案，在下列井試驗優(yōu)選1#PDC鉆頭直接鉆穿館陶底含礫層，節(jié)省了一只牙輪鉆頭，節(jié)省了一次起下鉆時間，大大節(jié)約了成本，取得了很好的效果。（一）區(qū)塊鉆頭序列優(yōu)選井號型號下入井深進(jìn)尺地層機速TH1954D1823944Ed/Es319TH1954D18911019Ed/Es318TH1954D18011126Es317M5365L1827968Es116表所示為3#鉆頭，均使用PDC鉆頭，鉆穿Ed、Es1、Es2，鉆至Es3地層。東營至沙河街組為中軟至中硬地層，以砂巖、泥巖為主。適用于五刀翼式胎體鉆頭，短圓形冠部，中密度布齒。短保徑長度可用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井和井下馬達(dá)定向鉆進(jìn)。非平結(jié)合面的切削齒有效地吸收高載荷應(yīng)力，延緩切削齒的破裂和磨損。非對稱刀翼和力平衡抗回旋特殊布齒設(shè)計，提高鉆頭的穩(wěn)定性能和鉆速。適用于軟—中等硬度地層。適用高比水馬力。4.（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用近兩年來，xx地區(qū)開發(fā)叢式井越來越多，井口間距較小，若上直段井斜較大，則下口井施工時，容易引起一系列的井下復(fù)雜事故，從而影響整個鉆井周期。因此，直井段防斜打快技術(shù)在叢式井鉆進(jìn)中起到重要作用。

從圖中可以看出xx為了躲避74x，在300m開始定向，同時考慮下一口井的防碰，偏移方位定為南北向。79設(shè)計的預(yù)見性成功避免了和126x過近距離的出現(xiàn)，但是由于74x的偏移量過大，且方向正好為東向，導(dǎo)致126x仍需做上直段的小定向，并未因79設(shè)計而節(jié)約成本。

1、鉆井順序水平位移大的井造斜點淺，水平位移小的井造斜點深。若鉆機整拖方向與目標(biāo)點方位方向相反時，相鄰兩井的造斜點趨勢應(yīng)是越來越深；反之，則越來越淺。（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用2、井位預(yù)移井打斜的根本原因是由于地層傾角的存在，因此總結(jié)不同地區(qū)地層傾角規(guī)律，順應(yīng)地層自然造斜規(guī)律，是提高鉆井鉆速的另一個重要有效途徑。例如在xx構(gòu)造地區(qū)。當(dāng)井深到1800m以后地層傾角較大，傾角為16°~27°，傾向大致為265°~330°。鉆具遵循“右漂”定律，相反方向自然造斜。采取吊打糾斜，鉆速很低，采取復(fù)合鉆糾斜作業(yè)后下入滿眼鉆具，方位又很快就飄到原方位，要進(jìn)行多次糾斜，增加了鉆頭和螺桿的使用費用，同時由于更換鉆具，增加了非鉆井時效，且由于螺桿反扣角度過大，易形成“狗腿角”影響到井身質(zhì)量我們結(jié)合該地區(qū)的地層特點，通過分析和研究已完鉆井?dāng)?shù)據(jù)，提出了“順應(yīng)地層自然造斜規(guī)律，預(yù)移井位，確保中靶率”技術(shù)思路，將實鉆井井口座標(biāo)向265°~330°方位預(yù)移30~60m，按照井眼軌跡與地層傾角相反原理及鉆具“右漂”定律，在正常鉆進(jìn)的情況下形成自然中靶，取得了非常好的效果。（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用3、井身軌跡剖面優(yōu)化設(shè)計

以2013年xx油田xx叢式井設(shè)計為例：綜合考慮叢式井組目的層的深淺、剖面類型、水平位移等特點，xx造斜率選擇在7.2°~9°/100m之間，最大井斜角一般控制在20°以內(nèi)；目的層Es1垂深較深，一般在3600m左右，水平位移在200~600m之間，造斜點選擇在600~1400之間以控制最大井斜角，同時造斜點的選擇還要求兩口相鄰定向井的造斜點深度要相互錯開。

井號垂深（m）造斜點（m）井斜（°）增斜率（°/30m）降斜率（°/30m）閉合距（m）357060018.092.40.9598.6357570012.682.40.9406.943580140013.242.70.9236.34358580012.622.70.9384.86358060017.262.70.9563.52（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用通過剖面設(shè)計優(yōu)化盡量減小造斜段的井眼曲率，使井眼軌跡比較光滑，減小井下鉆具的磨損，防止復(fù)雜事故的發(fā)生；同時盡量增加復(fù)合鉆井井段，減少滑動鉆進(jìn)進(jìn)尺，從而提高機械鉆速，縮短鉆井周期。

（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用4.復(fù)合鉆井鉆柱運動狀態(tài)主要包括自轉(zhuǎn)、縱向振動、橫向振動、扭轉(zhuǎn)振動、渦動等，其中渦動又可分為正向渦動和反向渦動兩種。軸向跳動粘滑扭力橫向彎曲（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用從圖中可以看出：剛開始，鉆鋌幾何中心作向前渦動，但很快就轉(zhuǎn)換為向后渦動。不過由于預(yù)彎曲結(jié)構(gòu)的存在，使得鉆鋌中心基本回繞井眼中心回旋，并略有上移。從這點上講，可以基本消除鉆頭指向不均勻造成的側(cè)向力。值得注意的是，合指向力盡管很小，卻具有降斜力的特征。合指向力約為－0.01428kN。鉆鋌幾何中心渦動軌跡圖（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用右圖為任一瞬時，由于鉆鋌渦動造成的鉆頭側(cè)向力分布規(guī)律。圖中側(cè)向力的量程很大，并且向下的側(cè)向力絕對值大于向上的側(cè)向力，體現(xiàn)為鉆頭上的降斜力要大于鉆頭上的增斜力。這一點體現(xiàn)了一個事實，即從靜力學(xué)角度出發(fā)研究得到的瞬態(tài)力也許較小，但鉆柱旋轉(zhuǎn)時由于振動造成的瞬態(tài)力將很大。由于渦動引起的側(cè)向力圖（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用帶單彎螺桿鉆具的雙穩(wěn)定器鉆具組合受壓后將發(fā)生彎曲變形。由于單彎螺桿的外殼本身具有一定的彎曲形狀，因而其受力變形后的形狀將具有一定的預(yù)置性。當(dāng)這種鉆具組合以復(fù)合鉆井方式工作時，其所體現(xiàn)的運動特征就象是彎曲鉆柱的同步渦動。這種復(fù)合鉆井時的鉆柱運動特征可以很好的消除鉆頭軸線指向的作用，而其復(fù)合鉆井時，鉆頭上的合導(dǎo)向力將發(fā)揮其導(dǎo)向作用。當(dāng)合導(dǎo)向力為降斜力時，該鉆具組合可能具有降斜效果。當(dāng)這種表現(xiàn)為降斜力的合導(dǎo)向力大于地層的增斜力時，就可起到防斜打直、打快作用。（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用⑴常規(guī)鐘擺鉆具組合降斜力計算鐘擺鉆具與復(fù)合鉆具降斜力比較⑵復(fù)合鉆井的降斜力：井斜角1°2°3°降斜力（kN）偏心距為1mm時偏心距為2mm時（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用復(fù)合鉆井鉆具組合的降斜力隨井斜角增加而減小，鐘擺鉆具的降斜力隨井斜角增加而增加；

偏心距為1mm、井斜角1度時復(fù)合鉆井鉆具組合的降斜力是鐘擺鉆具降斜力的約x倍；偏心距為1mm、井斜角2度時復(fù)合鉆井鉆具組合的降斜力是鐘擺鉆具降斜力的約xx倍；偏心距為2mm、井斜角1度時復(fù)合鉆井鉆具組合的降斜力是鐘擺鉆具降斜力的約xx倍。降斜力比較：（二）防斜打快技術(shù)研究與應(yīng)用（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用復(fù)合鉆井技術(shù)加PDC鉆頭鉆井技術(shù)，其優(yōu)點：一是高效PDC鉆頭在某些地層的優(yōu)勢明顯大于牙輪鉆頭，鉆頭進(jìn)尺高，使用時間長，起下鉆的次數(shù)減少，縮短鉆井周期；二是隨著螺桿鉆具型號規(guī)格的完善及其性能的提高，壽命大大加長，和PDC鉆頭匹配，可充分發(fā)揮PDC鉆頭的效能，達(dá)到高轉(zhuǎn)速的要求，提高機械鉆速；三是在深井、定向井、水平井等井眼中，常規(guī)鉆井動力損耗較大，容易出現(xiàn)鉆具疲勞損害，而復(fù)合鉆井技術(shù)是利用井底馬達(dá)直接驅(qū)動鉆頭，動力損耗較小，改善鉆具在井下的工況，提高了鉆井安全性。四是采用導(dǎo)向螺桿進(jìn)行復(fù)合鉆進(jìn)時可以連續(xù)控制井眼軌跡，一趟鉆可以完成造斜、增斜、穩(wěn)斜、降斜、扭方位等多種鉆進(jìn)方式，大大減少了起下鉆時間。

PDC復(fù)合鉆井技術(shù)在冀中地區(qū)開發(fā)井的施工中目前主要用于：直井段的防斜快速鉆進(jìn)，斜井段的定向、增斜滑動鉆進(jìn)以及穩(wěn)斜段的穩(wěn)斜復(fù)合高效鉆進(jìn)。（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用1、鉆頭及鉆井參數(shù)的選擇

為確定鉆壓和轉(zhuǎn)速的合理匹配，優(yōu)選鉆井參數(shù)，在鉆井施工現(xiàn)場進(jìn)行了鉆壓和轉(zhuǎn)速優(yōu)選試驗：①根據(jù)各鉆機特性，在不同井深各擋轉(zhuǎn)速分別尋找與最快鉆速相匹配的鉆壓為該轉(zhuǎn)速下的最優(yōu)鉆壓；②按廠家推薦的鉆壓轉(zhuǎn)速值，轉(zhuǎn)速鉆壓組合的鉆速最快就成為該井段的優(yōu)選鉆壓、轉(zhuǎn)速；③通過試驗應(yīng)用效果來確定優(yōu)選出的轉(zhuǎn)速對鉆速，校驗最優(yōu)鉆壓及轉(zhuǎn)速；④用鉆速的增加和鉆井成本的大小來衡量鉆井參數(shù)優(yōu)選的效果。

（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用鉆速方程中，鉆速與鉆壓成線性關(guān)系，與轉(zhuǎn)速成指數(shù)關(guān)系但是盲目增大鉆壓，不僅機械鉆速提高不多，而且易發(fā)生泥包鉆頭起鉆，反而影響鉆井周期。xx區(qū)塊，中上部地層泥巖較多，易發(fā)生泥包，PDC鉆頭鉆進(jìn)過程中，鉆壓不易加太大，經(jīng)過試驗尋找到合適的鉆壓即可達(dá)到理想效果。

序號型號井段m地層進(jìn)尺m純鉆小時機械鉆速米/時鉆壓KN泵壓M轉(zhuǎn)速r/min排量l/sM419353~2380Ng、Ed20274248.26501550+DN36F251~3619Ed、Es1123989.513.84501750+DN32M419J345-2432Nm、Ng20874744.40501650+DN38M5192432-3452Ed、Es10218612.87601750+DN36M5193453-3719Es2662112.67501850+DN33TH19420361-1848Nm、Ng14872364.6520/401655+DN34TH194201848-3041Ed、Es11934725.3840/602055+DN34（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用2、復(fù)合鉆井準(zhǔn)動力學(xué)研究復(fù)合鉆井鉆具組合的特點可以歸納為一個導(dǎo)向工具面不斷有規(guī)律改變的過程，其總體導(dǎo)向效果不能用某一特定裝置角時鉆頭上的側(cè)向力來描述，而應(yīng)該用鉆柱旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的鉆頭上的合導(dǎo)向力矢量來表述。

圖4.1和導(dǎo)向力分布圖為合造斜力

為合方位力

（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用2.1復(fù)合鉆井導(dǎo)向力影響分析結(jié)論：該鉆具組合在直井段有防斜作用，可直接定向，井斜到一定程度后復(fù)合鉆進(jìn)可增斜，增斜側(cè)向力隨井斜角的增加而增加。2.1.1單穩(wěn)定器單彎螺桿鉆具結(jié)構(gòu)側(cè)向力分析（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用2.1.2雙穩(wěn)定器單彎螺桿鉆具結(jié)構(gòu)側(cè)向力分析A、欠尺寸穩(wěn)定器直接接在螺桿兩端

近鉆頭穩(wěn)定器距井底距離對側(cè)向力的影響

穩(wěn)定器之間距離對側(cè)向力的影響

（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用A、欠尺寸穩(wěn)定器直接接在螺桿兩端

近鉆頭穩(wěn)定器與井壁間隙對側(cè)向力的影響

遠(yuǎn)鉆頭穩(wěn)定器與井壁間隙對側(cè)向力的影響（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用B、螺桿接無磁鉆鋌接欠尺寸穩(wěn)定器

穩(wěn)定器與井壁間隙對側(cè)向力的影響（小井斜）

近鉆頭穩(wěn)定器與井底距離對側(cè)向力的影響（小井斜）（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用B、螺桿接無磁鉆鋌接欠尺寸穩(wěn)定器

兩穩(wěn)定器之間距離對側(cè)向力的影響（小井斜）

井斜對側(cè)向力的影響（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用B、螺桿接無磁鉆鋌接欠尺寸穩(wěn)定器

近鉆頭穩(wěn)定器距井底距離對側(cè)向力的影響（18°井斜）兩穩(wěn)定器之間距離對側(cè)向力的影響（18°井斜）

（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用鉆具組合F1F2雙扶鐘擺滿尺寸欠尺寸F2L2欠尺寸欠尺寸螺桿NDcMWDL1F1上直段鉆具組合微增F1L1L2NDCF2MWDDC定向及穩(wěn)斜段鉆具組合螺桿鉆具現(xiàn)場使用效果表螺桿鉆具0.75°單扶單彎螺桿0.75°雙扶單彎螺桿1°單扶單彎螺桿1°雙扶單彎螺桿1.25°單扶單彎1.25°雙扶單彎定向鉆井時增斜、降斜率復(fù)合鉆井時增斜、降斜率（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用2.2、應(yīng)用實例分析2.2.1鉆具組合導(dǎo)向力分析

F2L2L1F1計算參數(shù)：鉆壓：50kN，轉(zhuǎn)速：73＋螺桿，鉆速：19.57m/h，密度：1.12g/cm3上直段效果：二開130~972m采用雙扶鐘擺鉆具組合打上直段，在772m時因井斜角過大（此時井斜角已達(dá)2°），起鉆換復(fù)合鉆具結(jié)構(gòu)，由井深972m鉆進(jìn)到1641m井斜角控制在1.5～2.5°之間，方位逐漸由112°變到設(shè)計方位135°，較好地控制了井斜和方位，為下步定向打下良好的基礎(chǔ)（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用由于AB之間為柱狀靶，因此在穩(wěn)斜過程中全部采用復(fù)合鉆具鉆進(jìn)，方位或井斜變化3°以上就要反扣，因此保證了井身質(zhì)量。最后實際完鉆井深3856m，垂深3650m，最大井斜角42.8°，穩(wěn)斜段610m。A靶的靶心距3.18m，B靶的靶心距為5.22m，設(shè)計井眼軌跡與實際井眼軌跡十分接近（三）PDC+復(fù)合鉆提速技術(shù)應(yīng)用1、聚磺鉆井液體系深入研究（四）鉆井液與儲層保護(hù)①室內(nèi)選取具有提高切力的處理劑進(jìn)行室內(nèi)實驗，結(jié)果如下表。序號φ6φ3表觀粘度塑性粘度動切力動塑比基漿（5%宣化土漿）43.55.532.50.83基漿+0.05%提切劑354.56331.00基漿+0.1%提切劑3556.533.51.17…基漿+1%提切劑610109.536.52.17基漿+2%提切劑6181322.5814.51.81由實驗數(shù)據(jù)可看出：提切劑6提動塑比效果最好，但在實驗過程中有起泡現(xiàn)象，加消泡劑后低速攪拌泡也很難消掉。

②流型調(diào)節(jié)劑效果評價，處理劑加量2%。樣品AVmPa.sPYmPa.sYPPaφ6φ3動塑比GELPa/Pa…MCVIS770000.000/0.5100℃×24h1091100.110.5/1.0FCNQ2515101080.674.5/6.5100℃×24h19.5118.5860.773.0/4.0XC-CHD15.5105.5760.552.0/3.5100℃×24h18135430.382.0/3.0結(jié)論：同等加量條件下對比，F(xiàn)CNQ提粘切效果優(yōu)于其它同類產(chǎn)品。

（四）鉆井液與儲層保護(hù)③為評價不同潤滑劑的潤滑性能，室內(nèi)對冀中地區(qū)常用潤滑劑進(jìn)行評價。實驗用基漿為5.0%土+0.3%KPAM+0.5%NPAN+1.0%SMP-1+1.0%FT-103,密度1.20,摩阻為0.185。實驗結(jié)果數(shù)據(jù)如下。結(jié)論：在相同加量下極壓潤滑劑HC-103降摩阻效果最好，實際使用過程中可以考慮多種潤滑劑復(fù)配使用。名稱加量Kf45minRH-8501RH-1RH-525HY-203RH-9051HC-103石墨基漿+1.0%0.0750.0850.0850.0850.1450.070.13基漿+1.5%0.060.070.0750.070.1250.060.09基漿+2.0%0.0550.060.060.060.0850.0350.085（四）鉆井液與儲層保護(hù)

聚磺鉆井液性能優(yōu)化綜合以上實驗及現(xiàn)場鉆井液使用效果，推薦冀中地區(qū)水平井鉆井液為5%土+0.3%KPAM+1%HMP-21+0.3%ZHP+2%石墨+2%RH8501+2%HC-103+2%SMP-1+2%SN樹脂+2%乳化石蠟+重晶石?；拘阅苋缦拢盒蛱枟l件流變性Kf表觀粘度mPa.s塑性粘度mPa.s動切力Pa動塑比靜切力Pa/Pa基漿1.05室溫14.5114.50.411.5/16密度1.30室溫201550.330.5/100.075140℃/16h16.5115.50.52/13.5（四）鉆井液與儲層保護(hù)2、儲層保護(hù)技術(shù)研究及應(yīng)用

為降低鉆井完井液固相和濾液侵入油層，造成儲層傷害，需要開展油層保護(hù)，綜合性能和效益，認(rèn)為比較適合的方法是采取廣譜性屏蔽暫堵和快速封堵相結(jié)合的方法。該技術(shù)就是加入一些固相粒子，配合原鉆井液中已有的多級分散的固相顆粒，使鉆井完井液在濾失過程中能夠快速地在井壁周圍形成有效的滲透率幾乎為零的封堵環(huán)，阻止鉆井完井液中的固相和液相進(jìn)一步侵入儲層。

（四）鉆井液與儲層保護(hù)①屏蔽暫堵劑的優(yōu)選屏蔽暫堵劑的優(yōu)選原則是保證暫堵劑的粒徑分布與孔喉大小分布盡可能達(dá)到理想匹配。為此，分別針對不同井的儲層孔喉分布特征，復(fù)配了三種不同粒徑分布的暫堵劑。其中，暫堵劑ZDJ-1適合xx等區(qū)塊；暫堵劑ZDJ-3適合xx等區(qū)塊。

（四）鉆井液與儲層保護(hù)②快速封堵劑的優(yōu)選本著以上原則，室內(nèi)采用不同的現(xiàn)場漿，對各種封堵及開展了性能評價。首先，采用xx井漿作為基漿，考察了各種常用封堵劑對現(xiàn)場漿的影響

流體流變參數(shù)（六速）FL-APIFL-HTHP雁63-52X井漿22，14，11，7，1，15.613.6+1%FT31，19，15，9.5，1.5，1.55.414.4+2%FT31，19，15，10，1，15.613.8+1%DYFT33，21，18，12，3，25.514+2%DYFT39，26，22，15，6，55.714.6+2%封堵劑A28，18，14，8，1，0.53.911+2%封堵劑B28，17，13，8，1，12.99.2+2%封堵劑C38，24，18，11，2，1.53.110+2%SN樹脂28，17，13，8，2.5，24.215（四）鉆井液與儲層保護(hù)通過上表的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，對比流變參數(shù)和濾失量的影響，封堵劑A、B、C綜合效果明顯較好，因此，選擇這三種處理劑開展下一步的評價。分別選用xx儲層段井漿和xx現(xiàn)場漿，進(jìn)一步試驗當(dāng)選取體系相對復(fù)雜的水平井泥漿xx的現(xiàn)場漿評價時，發(fā)現(xiàn)封堵劑B和C，體系的粘度出現(xiàn)了明顯的增加，封堵劑A對流變性幾乎沒有影響，因此最終確定選用封堵劑A作為封堵劑。

流體六速FL-APIFL-HTHPxx井漿40，24，19，12，3，23.0--47，31，25，16，4，33.710.8+2%封堵劑A48，31，27，18，5，43.5--45，27，22，14，4，33.39.6…+2%封堵劑C139，100，90，80，54，50----（四）鉆井液與儲層保護(hù)3、油氣層保護(hù)劑效果評價鉆井完井液保護(hù)油層效果的室內(nèi)評價指標(biāo)為滲透率恢復(fù)值，其測試程序為：1）準(zhǔn)備好有代表性的小巖芯；2）將選好的小巖芯飽和模擬地層水；3）按某一方向用煤油測其滲透率K0；4）應(yīng)用高溫高壓動失水儀反向作泥漿污染實驗；5）將污染后的小巖芯揭去外泥餅，正向測煤油滲透率KD；6）計算Kd/Ko，該結(jié)果即為滲透率恢復(fù)值；滲透率恢復(fù)值越大，表示該泥漿對該巖芯的損害越小，即保護(hù)油層效果越好。其理論根據(jù)為：雖然鉆井過程中鉆井液進(jìn)入了油層，但是它可以在一定壓差下返排出來，從而使油層滲透率盡量恢復(fù)到原始狀態(tài)，所以，應(yīng)用該測試程序計算出的滲透率恢復(fù)值越大越好。（四）鉆井液與儲層保護(hù)在優(yōu)選得到暫堵劑和封堵劑的基礎(chǔ)上，確定了各區(qū)塊的油層保護(hù)方案，見表，現(xiàn)場加量一般為3%-5%。

名稱配方適用井號YBJ-1ZDJ-3×30%+封堵劑A×70%xxYBJ-2ZDJ-1×50%+封堵劑A×50%YBJ-3ZDJ-2×50%+封堵劑A×50%室內(nèi)選用相應(yīng)區(qū)塊的的巖心，開展了現(xiàn)場鉆井液加入油層保護(hù)處理劑前后的動態(tài)損害評價巖心污染介質(zhì)孔隙度%滲透率恢復(fù)值%120min動濾失量/mL截去1cm后滲透率恢復(fù)值%封堵深度/mm1現(xiàn)用漿16.01685.172<102+4%YBJ-110.2754.289<103+4%YBJ-211.9834.093<104+4%YBJ-315.9783.891<10與現(xiàn)場鉆井液相比，加入4%的油層保護(hù)劑后，鉆井液的自然反排滲透率恢復(fù)值增加，同時動濾失量明顯減小。巖心截去1cm后，滲透率恢復(fù)值普遍高于85%，表明所用油層保護(hù)劑，明顯改善了鉆井液的油層保護(hù)效果

（四）鉆井液與儲層保護(hù)4、無固相頂替液的研究

為減小鉆井液對地層的污染，研究一種無固相頂替液，具有頂替、稀釋和懸浮鉆井液的作用。頂替液不含污染地層的的固相成分，現(xiàn)場易配制，與水泥漿相容性良好，對施工安全無影響。主要進(jìn)行了以下幾個方面的研究：地層污染損害性研究頂替液懸浮鉆井液的研究頂替液與水泥漿的相容性研究（四）鉆井液與儲層保護(hù)頂替液現(xiàn)場易配制加重劑由系列的外加劑混合而成，通過試驗發(fā)現(xiàn)該加重劑溶解性好，現(xiàn)場容易配制，不會出現(xiàn)加重劑析出的現(xiàn)象。

加重劑用量與頂替液密度、體積及溶解性關(guān)系

水的質(zhì)量g加重劑質(zhì)量g密度g/cm3體積mL溶解時間min溶解后有無析出2001801.4027010無…2002951.5332030無（四）鉆井液與儲層保護(hù)匯報提綱一、項目概況二、完成的主要工作及成果三、新工藝工具應(yīng)用建議2013年在xx，等開發(fā)井實施了簡易控壓鉆井，對于安全鉆井，降低鉆井液密度，提高機速起到很好的效果。（一）控壓鉆井旋轉(zhuǎn)頭注氣卸壓裝置二開與鄰井同井段、同井深鉆井參數(shù)對比應(yīng)用效果1：

xx井應(yīng)用自激旋沖工具+139.7mm鉆桿，采用大排量、高泵壓、低壓耗（0.5~1MPa），充分發(fā)揮水力參數(shù)破巖效能，增強水力破巖作用，提高環(huán)空返速，有效起到了攜巖及清洗沖刷井壁的作用。與鄰井同井深、同井段相比，機械鉆速平均提高了110%。井號鉆頭尺寸mm井段m段長m機速m/h鉆壓KN轉(zhuǎn)速r/min排量l/s泵壓MPa密度g/cm3298.452448~28063587.1660~808050~5221~221.33311.22422~2771.68349.682.7917665~1254617.5~19.51.22~1.24241.32550~2896.63346.632.63120~200DN/603214~171.30~1.32215.92516.91~2937.09306.064.76180~200603014~151.25~1.27自激旋沖工具的應(yīng)用（二）自激旋沖工具井號測深（m）井斜（°）方位（°）垂深（m）閉合距（m）閉合方位（°）24481.79281.892447.660.32340.8328064.82280.462804.9122.40290.6424481.58161.432447.4834.73142.0428061.76187.202805.2845.48148.90應(yīng)用效果2：使用自激旋沖工具井段，在機械鉆速顯著提高的前提下，通過（2806m）測斜，最大井斜4.82°、井底位移為22.4m（與xx井2806m對比閉合距減少50.7%），井身質(zhì)量得到了保證，為后續(xù)定向造創(chuàng)造了良好環(huán)境。（二）自激旋沖工具入井序號井段m進(jìn)尺m機械鉆速m/s純鉆時間h鉆壓KN轉(zhuǎn)速rpm排量l/s泵壓MPa鉆井液密度g/cm3粘度s鉆頭數(shù)量個73149~32951462.0471.460~8035+DN4521.51.3679183295~36753802.50151.960~8035+DN4521.51.36861合計5262.36223.3水力加壓器應(yīng)用

使用水力加壓器，兩只PDC鉆頭都無較大磨損。D216mm螺桿入井338h，工作時間長達(dá)286h。延長了鉆頭進(jìn)尺、螺桿的使用壽命。應(yīng)用效果1：（三）水力加壓器應(yīng)用效果2：自2811m井斜、位移逐漸增大，進(jìn)行反扣施工，工具面穩(wěn)定性差，加入0.5t石墨，效果不明顯。定向鉆進(jìn)時候穩(wěn)工具面時間較長，鉆時平均30min/m。3149~3675m采用水力加壓器，改變加壓方式，定向鉆進(jìn)工具面穩(wěn)定好，提高了定向效率。（三）水力加壓器應(yīng)用效果3：第一次入井（水力加壓器直接接螺桿上面），井深3250m~3260m，井斜角大于7°，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的拖壓現(xiàn)象（鉆時為30min/m~133.7min/m）。因此，定向鉆進(jìn)前加入0.5t石墨，有效減輕拖壓，但維持時間較短，約3h。第二次入井調(diào)整鉆具組合（水力加壓器與螺桿之間加兩個無磁鉆鋌），井段3295~3675m(平均鉆時23min/m),無托壓現(xiàn)象，效果明顯。（三）水力加壓器應(yīng)用效果4：該井從3189m造斜，鉆至3675m，井斜45.32°，閉合距為158.88m，閉合方位為158.16°（設(shè)計3675m，井斜45°，閉合距171.35m，閉合方位158.9

°）.平均井斜變化率為2.56°，平均狗腿度為2.95°。本井段有較好的造斜率及機械鉆速，保證了井眼軌跡圓滑，有利于后期作業(yè)。（三）水力加壓器技術(shù)適用性針對xx等致密油氣儲層改造要求，可推廣應(yīng)用滑套固井分段壓裂技術(shù)。致密油氣水平井要求：大型體積壓裂，既要保證完井尺寸和后期作業(yè)需求，又要保證鉆、完井安全、經(jīng)濟(jì)?；坠叹畨毫压に噧?yōu)點：安全、經(jīng)濟(jì)、可靠。具有對井眼要求低、下入容易，球座鉆除后實現(xiàn)全通徑，利于后期作業(yè)施工，投球滑套可關(guān)閉，套管壓裂磨阻小、排量大等特點，符合致密油氣水平井要求。（四）滑套固井分段壓裂技術(shù)（1）分段壓裂技術(shù)對比工藝優(yōu)點缺點裸眼分段壓裂技術(shù)1.完井壓裂一趟管柱；2.分段級數(shù)多（31/2“油管，可分24段）1.工藝相對復(fù)雜；2.管柱剛性強，對井眼要求高；3.裸眼完井，不適合井壁不穩(wěn)定的地層固井滑套分段壓裂技術(shù)1.對井眼要求低、下入容易；2.球座鉆除后實現(xiàn)全通徑，利于后期作業(yè)施工；3.投球滑套可關(guān)閉；4.套