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複雜地層優快鑽井中鑽頭和鑽井液優化配置

更新時間:2020-03-26      瀏覽次數:1629

摘 要:對於(yu) 地層比較特殊,機械鑽速、井下安全是製約鑽井速度的兩(liang) 個(ge) 基本方麵。充分認識地層,有針對性改進PDC鑽頭,優(you) 選有機胺鑽井液體(ti) 係可使油田鑽井速度大為(wei) 提高。

關(guan) 鍵詞:PDC鑽頭;鑽井速度;有機胺鑽井液;井下安全

某斷塊油層分布主要受儲(chu) 層沉積相和斷層控製,各砂層組之間具有獨立的油水係統。為(wei) 提高該斷塊厚油層儲(chu) 量動用程度,改善開發效果,提高采收率,設計同台水平井,地層東(dong) 南傾(qing) ,地層傾(qing) 角4°,區域麵積小,構造扭曲,斷塊主要受兩(liang) 組斷裂係統控製,斷塊封閉,井斜超過 90°,該斷塊鑽遇諸多技術難點,屬高難度水平井。

1. PDC鑽頭應用

鑽頭是鑽穿地覆岩石的不可替代的工具。鑽頭的好壞,直接影響著鑽井工作的效率。某油田地層岩性有泥岩、砂岩、礫岩、火成岩等之分,各岩層的硬度和可鑽性差別巨大,可謂地質環境複雜。隨著對地層可鑽性的不斷認識,和PDC鑽頭的應用發展,PDC鑽頭的使用取得了初步的成功,機械鑽速有了成倍的增長,推動鑽井提速提效的發展。

1.1 PDC鑽頭使用情況

試用10種以上型號的PDC鑽頭,不同廠家不同型號的PDC鑽頭應用效果表現不一。

1.1.1鑽速高進尺少損壞嚴(yan) 重.機械鑽速在20m/h以上,進尺800~1000m,鑽頭損壞嚴(yan) 重,主要表現為(wei) 崩齒、斷齒。如圖:

1.1.2機械鑽速慢鑽頭損壞輕使用價(jia) 值低

這種類型鑽頭牙齒的攻擊性不強,自我保護嚴(yan) 重,導致鑽頭無損耗,同時表現為(wei) 吃不進地層,機械鑽速低。屬於(yu) 不作為(wei) 型鑽頭,與(yu) 現鑽井的提速提效理念不相適應。

1.1.3鑽速高鑽頭損壞輕微進尺多

有些廠家的鑽頭使用效果很好,表現為(wei) 機械鑽速高、鑽頭損壞少,進尺多。顯然這樣的鑽頭既能提高機械鑽速,又能減少起下鑽換鑽頭的時間。給鑽井帶來巨大的效益。

1.2地層岩性特點

地層主要為(wei) 砂礫岩與(yu) 泥岩不等厚互層。砂礫岩比較鬆散,其中礫石對牙齒有致命的衝(chong) 擊作用。流一段油層頂蓋為(wei) 致密性泥岩,其硬度不高,但塑性較大,防泥包是重點。在鑽進流三段的井中,不同的岩性對PDC鑽頭提出了不同的要求。一隻PDC鑽頭不可能全麵應對軟硬差別很大的地層,鑽井中PDC鑽頭主要應對的是玄武岩、火成岩之外的中軟砂礫岩泥岩互層。

1.2.1 牙齒特性及布齒要求

鑽頭牙齒要有很強的攻擊性,切削齒要有切削角度。內(nei) 外齒的切削角度要相同,不要有一顆保守性強的牙齒。要求牙齒要有足夠的抗衝(chong) 擊能力,對熱穩定性、研磨性的要求不高。1.2.2 PDC鑽頭冠部及刀翼結構選擇.針對地層的中軟特性,PDC鑽頭的冠部要有很強的攻擊性,要有利於(yu) 水力清洗,其冠部形狀成凹形前旋結構,有利於(yu) 牙齒之間相互借力,既可提高機械鑽速,又可減少牙齒的磨損,提高鑽頭的壽命。為(wei) 了提高鑽頭的攻擊性,有利於(yu) 水力清洗,避免泥包,應該采用單排齒而不是複齒結構。刀翼結構應該使用攻擊性強的直型或前傾(qing) 型。刀翼數少的PDC鑽頭攻擊性更強,但刀翼數增加其抗衝(chong) 擊能力也增強。根據地層中豐(feng) 富的礫石夾層的情況,應該選用5刀翼結構。

2 鑽進參數對鑽頭的影響分析

優(you) 化的鑽進參數才能使優(you) 質的PDC鑽頭發揮出其威力。鑽井排量受設備井眼的影響,一般比較固定,沒有太多變化。鑽壓大小以吃入地層為(wei) 準,根據地層的硬度、機械鑽速進行調整,一般在40-80KN。轉速則是影響PDC鑽頭的一個(ge) 重要參數。

2.1 轉速對機械鑽速的影響。在研磨性輕的地層中,轉速越高,機械鑽速越快。潿洲組以下地層適用高轉速鑽進。

2.2 鑽速對鑽頭的影響。流三段中的火成岩地層則不適用高轉速。在上部地層,礫石發育豐(feng) 富,且與(yu) 被包地層的基本岩性硬度差別很大。高轉速使PDC鑽頭的牙齒承受更大的衝(chong) 擊力,容易造成鑽頭的先期崩斷齒損壞。在下部地層的火成岩中,高鑽速則使鑽頭與(yu) 地層的研磨加重,此現象可導致牙齒過熱,牙齒出現石墨化,使牙齒研磨性剝蝕損壞,牙齒銳度缺失,不能吃入硬地層,攻擊力降低,無法繼續硬地層中鑽進。

3 鑽井液體(ti) 係優(you) 選

3.1 地層特點與(yu) 井下複雜原因

目前所鑽地層為(wei) 第四係、上第三係的望樓港組、燈樓角組、角尾組、下洋組和下第三係的潿洲組、流沙港組,其岩層多為(wei) 泥岩、砂礫岩、砂岩不等厚互層其中流沙港組層段是重點關(guan) 注井段,該地層泥岩易水化膨脹,發生鑽頭泥包和井壁失穩等鑽井複雜問題。

3.2 鑽井液體(ti) 係發展

這些年來,鑽井一直使用聚磺防塌鑽井液體(ti) 係,鑽井施工中時常出現鑽頭泥包、井壁失穩等複雜情況,嚴(yan) 重影響了鑽井速度和效益。2013年引用胺基聚醇鑽井液體(ti) 係,取得了很好的效果。

3.3 胺基聚醇鑽井液特點

研究資料表明,胺基聚醇能很好的鑲嵌在粘土層間,使粘土層緊密結合在一起,限製粘土水化膨脹,減少粘土的塑性以降低鑽頭泥包的可能性,另一方麵通過吸附產(chan) 生潤濕反轉,使鑽具表麵由親(qin) 水轉變為(wei) 親(qin) 油,降低了鑽具與(yu) 鑽屑間的摩擦係數,減少了鑽頭、鑽具的泥包和無效研磨,從(cong) 而提高了鑽頭的鑽進效率。胺基聚醇的一次、二次和三次岩屑回收率變化不大而且比較高,有利於(yu) 井壁的長期穩定,減少井下複雜。

3.4 現場應用效果

針對某油藏地層特點、技術難點,推行使用胺基聚醇鑽井液體(ti) 係,解決(jue) 了鑽井中長期存在的鑽頭泥包和井壁失穩而引發的複雜問題,完井電測數據顯示,井眼規則,井徑擴大率小5%,大幅度提升了固井質量和鑽井速度。

4. 結束語

隨著人們(men) 實踐認識的不斷增加,鑽井行業(ye) 技術水平在不斷發展。(1)適應地層的PDC鑽頭是提速提效的直接手段,由於(yu) 鑽頭廠家對地層的認識不同,對鑽頭的定位不一樣,設計理念及側(ce) 重點都有區別,致使鑽頭效果差別巨大。的PDC鑽頭仍有改進空間。在使用上也需要有具體(ti) 的措施應對。PDC鑽頭的合理選擇與(yu) 使用,才能實現真正意義(yi) 上的提速提效。(2)胺基聚醇防塌鑽井液在某油田的使用,成功解決(jue) 了某油田長期以來存在的鑽頭泥包和井壁失穩問題,有效促進鑽井速度的提高。優(you) 質鑽井液是安全快速鑽井的重要保障。

 

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