采用PDC钻头技术提高鄂北气田的钻井速度

硬二 质二 二 ｌ 一
太原组三套储集岩在纵向上互相叠置 ，平面上 互相叠合 ，构成了气 田
复合连片的储集体 。储层岩性 以岩屑砂岩 、石英砂 岩为主 ； 储层 物性 以低孔低渗 为特征 ，其中山ｌ 段有效储层 平均孔隙度为７ ％，平均 渗 ． ６
３１ 混合切削结构 Ｐ ｃ切削齿与硬质 合金 齿柱组成的混合切 ．２ ． Ｄ 削结构（ 如图２ 所示） ，能够对Ｐ （ 削齿起到 有效 保护 ， Ｄ沏 增加 Ｐ ‘ 头 Ｄ 的寿命和进尺 。 ’ 原理 ：硬质合金齿柱 布置 ￣Ｐ Ｃ 削齿后面 ，且比Ｐ ｃ ＥＤ 切 Ｄ 切削齿的 出露 低。硬 质合金齿柱的主要工作机理如 下 ：正常 钻进情 况下 ，硬质 合金齿柱 不工作 。当Ｐ Ｉ切削齿 有过 大吃入趋势时 ，硬质 合金齿柱 接 ｃ ｃ 触地层 ， 助承担部分钻压 ，阻止过大 吃入 发生 ，有效保护Ｐ ｃ 削 辅 Ｄ切 齿 ，减小 了Ｐ ０叨削齿的冲击载荷 。所 以在钻遇硬夹层或在软硬 交界 Ｄ 面处钻进时 ，能￣ Ｐ Ｃ 合片免 遭冲击损坏 。 Ａ￣ Ｄ 复 ＇
维普资讯
１ １南 缸 科 ｊ ２０年第１ 文 ０８ 期
技 术 创 新
采 用 Ｐ 钻 头技 术 提 高 鄂 气 田的钻 井 速 度 Ｃ Ｄ
王 爱 江① 潘 信 众②
（ ｑ 石 化 华 北 石 油 局 第 三 普 查 大 队 ① Ｊ
② 胜 利 石 油管 理 局 钻 井 工 艺 研 究 院 ）
摘 要 ２０ 年 以来 ，中石化 华北分公司在鄂 尔多斯北部 气田全面推广使 用了胜 利石油管理局钻 井工艺研 究 院最新研发 的具有 专 ０３ 利创新结构的Ｐ ７ ＭＦ ２ ５ 型 、Ｐ ６ ＭＦ ２ ５ 型和Ｐ ５Ｍ－ １． ２４ － １． ９ ２６ － １ ． ９ １６ ２ ５ 型等 ４２ ５ ｍ Ｐ 钻头 ，大大提 高 了钻 井速度 。Ｐ 钻头的平均单 ９ ＇ １ ． ｍ ＤＣ ９ ＤＣ 只进尺是 牙轮钻 头的３５ 倍 ，平均 纯钻 时问是 牙轮钻 头的２３倍 ，平均机械钻速是 牙轮钻 头的１４倍 。 ．１ ．７ ．８
透率为０ ３ ×１－ ｎ ；主要储集类型 为粒 问余孔和溶蚀孔 ；储层 孔 ．４ ０ ８ ｌ 隙为中孔 ，喉道 为微喉 ；孔隙分选性 、连通性差 ，喉道分布形态为粗 偏态 ，分选性差 。其它产气层 位 （ ，盒ｌ 山２ ，盒３ ） 等 岩性 、物性 、 孔隙特征与 山ｌ 气层基本相 同，仅 太２ 砂岩岩性为石英砂岩 ，岩性较 段 纯 。雩 气 田上古生界气藏类型为无边底水定容弹性驱动岩性气藏 。 阳Ｅ
为 ４ ４ ／。为提 高机 械 钻速 ，加快 钻 井速度 ，缩短 钻井 周 期 ，从 ． ｍｈ ７ ２０年初 中石化华北石油 局开始 采用胜 利石油管理 局钻井工艺研究院 ０３ 为其研发的Ｐ Ｃ Ｄ 钻头 。
１ 鄂北气 田地质简况
鹚— ｋ 、 — — — —
一 一
—
Ｊ
图 １ 锐 角Ｐ ＤＣ切 削齿 姑 构 原 理 图
低 了承压面积的增大速率 ，使 其能够 在较长的时间 内以较高的比压切
削地层 ，从而获得较快的机械钻速 。
钻 头基体 圆柱， Ｐ Ｃ切 削齿 ｔ Ｄ ￣ 钻头基 体 锐 角Ｐ Ｃ切 削齿 Ｄ
得了重大突破 。但在钻井过程 中也遇到 了一些问题 ，主要是机械钻速
低 ，钻 井 周 期 长 。 据 统 计 ，１ ９ 年 ～２ ０ 年 平 均 机 械 钻 速 为 ９９ ０２ ｓ７ｍ ｈ ． ／ ，平均钻井 周期 为５ ． ｄ ２ ５ ｍ 牙轮钻 头平均机械钻速 ９ ２ ７ ， １． ｍ ０ ９
削元件（ 如图ｌ 所示） ，提高钻头的机械钻速 。 原理 ：Ｐ ｃ切削齿的 出露部分 的金刚石层平面 与母线之问 的夹角 ￡ 小于９。 。与采用整体圆柱状Ｐ ｃ ｏ Ｄ 切削齿的常规Ｐ ｃ Ｄ 钻头相比 ，从几 何结构上确保 了Ｐ Ｃ￣ Ｄ ｔ削齿的磨损 平面在 钻进过程 中增大得较慢 ，降
鄂北气 田位于陕西省榆林市和 内蒙古 自治 区乌审旗 ， 伊金霍 洛旗 的 交界处 的沙漠地 区 。构造位置处于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡东北部 ， 其南部为长庆 １１ 区 （ ４井 榆林气 田 ）。 等 气 田太原组 为滨海相沉 积 ，山西组为三角洲平原亚相沉积 ， 翻Ｅ 下石盒子组 为河流相沉积 ； 育二叠系山西组 、下石盒子组和石炭 系 发
关键词 Ｐ ＤＣ钻 头 创 新 结 构 进尺 机械钻速 鄂 北 气田
中石化华北 分公 司经过 多年攻 关 ，确定 了以上古生界为主要勘探
目标 。２０年首 次提 交天然气 探明地质储量１４ ２ ｌ １０３ ００ ６． × ０ 。￣２０年 ９ ｍ ］ 末 ，累计探明储量达到 ｌ８． × ０ ａ ｌ６ ２ １＇ 。 １ ￣ ｍ 为 了加快鄂北气 出的开发步伐 ，实现 中石化提出的２０年产量达 ０５ １ × ０ 目标要求 ，中石化 华北分 公司在鄂北 气 出部 署了一批开 ０ １＇ 的 ｍ 发准备井 ，进行开发先导性试验 。近 儿年来 ，中石化 华北 石油局在 该 地区取得了多项钻井成果 ，特别是在钻井 、完井 、 钻井液等工艺上取
鄂北气 田钻遇地层依次 为新生 界 ，中生界 、 上古 生界 、下古生 界 和Ｙ ５生界 ，细分为志丹群 、安定组 、 罗组 、 安组 、 长组 、二 Ｖ＂ 直 延 延 马营组 、和尚沟组 、刘家沟组 、石千峰组 、 石盒 子组 、山西组 、太 原 组和马家沟组 ，主要岩性为泥岩和砂岩 ，部分层段含砾石 ，偶含菱铁 矿和 黄铁矿结核 。延 长组 ～ 太原 组地层的岩性主要为砂岩泥岩互层 ， 总体上硬度较 高但可钻性较 好。上部基本属于软 ～中软地层 ，但含有 较 多的硬夹层 ；下部基本上属于 中软 ～中硬地层 ，但石盒子上部的大